1双向链表
单链表只能从头结点开始访问链表中的数据元素，如果需要逆序访问单链表中的数据元素将极其低效。
双链表是链表的一种，由节点组成，每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。
双链表（双向链表）：双链表和单链表相比，多了一个指向尾指针（tail），双链表的每个结点都有一个头指针head和尾指针tail,双链表相比单链表更容易操作，双链表结点的首结点的head指向为null，tail指向下一个节点的tail;尾结点的head指向前一个结点的head，tail 指向为null，是双向的关系；
指针域 prior：用于指向当前节点的直接前驱节点；
数据域 data：用于存储数据元素。
指针域 next：用于指向当前节点的直接后继节点；
双向链表的结构如图
增加头节点便于首元节点处理
1.1双向链表实现
定义变量
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
//定义结点
typedef struct Node{
ElemType data;
struct Node *prior;
struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node * LinkList;
2创建双向链表
Status createLinkList(LinkList *L){
//*L 指向头结点
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if (*L == NULL) return ERROR;
(*L)->prior = NULL;
(*L)->next = NULL;
(*L)->data = -1;
//新增数据
LinkList p = *L;
for(int i=0; i < 10;i++){
//1.创建1个临时的结点
LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
temp->prior = NULL;
temp->next = NULL;
temp->data = I;
//2.为新增的结点建立双向链表关系
//① temp 是p的后继
p->next = temp;
//② temp 的前驱是p
temp->prior = p;
//③ p 要记录最后的结点的位置,方便下一次插入
p = p->next;
}
return OK;
}
3.打印循环链表的元素
void display(LinkList L){
LinkList temp = L->next;
if(temp == NULL){
printf("打印的双向链表为空!\n");
return;
}
while (temp) {
printf("%d ",temp->data);
temp = temp->next;
}
printf("\n");
}
4.双向链表插入元素
将priorNode->next节点的prior指向新节点；
将新节点->next指向原来的priorNode->next；
将priorNode->next指向新节点；
新节点的prior指向priorNode。
Status ListInsert(LinkList *L, int i, ElemType data){
//1. 插入的位置不合法 为0或者为负数
if(i < 1) return ERROR;
//2. 新建结点
LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
temp->data = data;
temp->prior = NULL;
temp->next = NULL;
//3.将p指向头结点!
LinkList p = *L;
//4. 找到插入位置i直接的结点
for(int j = 1; j < i && p;j++)
p = p->next;
//5. 如果插入的位置超过链表本身的长度
if(p == NULL){
return ERROR;
}
//6. 判断插入位置是否为链表尾部;
if (p->next == NULL) {
p->next = temp;
temp->prior = p;
}else
{
//1️⃣ 将p->next 结点的前驱prior = temp
p->next->prior = temp;
//2️⃣ 将temp->next 指向原来的p->next
temp->next = p->next;
//3️⃣ p->next 更新成新创建的temp
p->next = temp;
//4️⃣ 新创建的temp前驱 = p
temp->prior = p;
}
return OK;
}
5.删除双向链表指定位置上的结点
遍历找到要删除的节点，更改前驱节点的next指针和后继节点的prior指针
Status ListDelete(LinkList *L, int i, ElemType *e){
int k = 1;
LinkList p = (*L);
//1.判断双向链表是否为空,如果为空则返回ERROR;
if (*L == NULL) {
return ERROR;
}
//2. 将指针p移动到删除元素位置前一个
while (k < i && p != NULL) {
p = p->next;
k++;
}
//3.如果k>i 或者 p == NULL 则返回ERROR
if (k>i || p == NULL) {
return ERROR;
}
//4.创建临时指针delTemp 指向要删除的结点,并将要删除的结点的data 赋值给*e,带回到main函数
LinkList delTemp = p->next;
*e = delTemp->data;
//5. p->next 等于要删除的结点的下一个结点
p->next = delTemp->next;
//6. 如果删除结点的下一个结点不为空,则将将要删除的下一个结点的前驱指针赋值p;
if (delTemp->next != NULL) {
delTemp->next->prior = p;
}
//7.删除delTemp结点
free(delTemp);
return OK;
}
删除双向链表指定的元素
Status LinkListDeletVAL(LinkList *L, int data){
LinkList p = *L;
//1.遍历双向循环链表
while (p) {
//2.判断当前结点的数据域和data是否相等,若相等则删除该结点
if (p->data == data) {
//修改被删除结点的前驱结点的后继指针,参考图上步骤1️⃣
p->prior->next = p->next;
//修改被删除结点的后继结点的前驱指针,参考图上步骤2️⃣
if(p->next != NULL){
p->next->prior = p->prior;
}
//释放被删除结点p
free(p);
//退出循环
break;
}
//没有找到该结点,则继续移动指针p
p = p->next;
}
return OK;
}
6.在双向链表中查找元素
int selectElem(LinkList L,ElemType elem){
LinkList p = L->next;
int i = 1;
while (p) {
if (p->data == elem) {
return I;
}
I++;
p = p->next;
}
return -1;
}
7.在双向链表中更新结点
Status replaceLinkList(LinkList *L,int index,ElemType newElem){
LinkList p = (*L)->next;
for (int i = 1; i < index; i++) {
p = p->next;
}
p->data = newElem;
return OK;
}
调用
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("Hello, World!\n");
Status iStatus = 0;
LinkList L;
int temp,item,e;
iStatus = createLinkList(&L);
printf("iStatus = %d\n",iStatus);
printf("链表创建成功,打印链表:\n");
display(L);
printf("请输入插入的位置\n");
scanf("%d %d",&temp,&item);
iStatus = ListInsert(&L, temp, item);
printf("插入数据,打印链表:\n");
display(L);
printf("请输入插入的位置\n");
scanf("%d %d",&temp,&item);
iStatus = ListInsert(&L, temp, item);
printf("插入数据,打印链表:\n");
display(L);
printf("请输入插入的位置\n");
scanf("%d %d",&temp,&item);
iStatus = ListInsert(&L, temp, item);
printf("插入数据,打印链表:\n");
display(L);
printf("请输入删除的位置\n");
scanf("%d",&temp);
iStatus = ListDelete(&L, temp, &e);
printf("删除元素: 删除位置为%d,data = %d\n",temp,e);
printf("删除操作之后的,双向链表:\n");
display(L);
printf("请输入你要删除的内容\n");
scanf("%d",&temp);
iStatus = LinkListDeletVAL(&L, temp);
printf("删除指定data域等于%d的结点,双向链表:\n",temp);
display(L);
printf("请输入你要查找的内容\n");
scanf("%d",&temp);
ElemType index = selectElem(L, temp);
printf("在双向链表中查找到数据域为%d的结点,位置是:%d\n",temp,index);
printf("请输入你要更新的结点以及内容\n");
scanf("%d %d",&temp,&item);
iStatus = replaceLinkList(&L, temp, item);
printf("更新结点数据后的双向链表:\n");
display(L);
return 0;
}
2.双向循环列表
双向循环列表与双向列表的区别在于双向循环列表的头节点的prior指针指向尾节点，尾节点的next指针指向头节点构成一个循环。
结构如图
1.双向循环列表初始化
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
//定义结点
typedef struct Node{
ElemType data;
struct Node *prior;
struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node * LinkList;
//6.1 双向循环链表初始化
Status creatLinkList(LinkList *L){
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if (*L == NULL) {
return ERROR;
}
(*L)->next = (*L);
(*L)->prior = (*L);
//新增数据
LinkList p = *L;
for(int i=0; i < 10;i++){
//1.创建1个临时的结点
LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
temp->data = i;
//2.为新增的结点建立双向链表关系
//① temp 是p的后继
p->next = temp;
//② temp 的前驱是p
temp->prior = p;
//③ temp的后继是*L
temp->next = (*L);
//④ p 的前驱是新建的temp
p->prior = temp;
//⑤ p 要记录最后的结点的位置,方便下一次插入
p = p->next;
}
return OK;
}
2.双向循环链表遍历
Status Display(LinkList L){
if (L == NULL) {
printf("打印的双向循环链表为空!\n\n");
return ERROR;
}
printf("双向循环链表内容: ");
LinkList p = L->next;
while (p != L) {
printf("%d ",p->data);
p = p->next;
}
printf("\n\n");
return OK;
}
3.双向循环链表插入元素
/*当插入位置超过链表长度则插入到链表末尾*/
Status LinkListInsert(LinkList *L, int index, ElemType e){
//1. 创建指针p,指向双向链表头
LinkList p = (*L);
int i = 1;
//2.双向循环链表为空,则返回error
if(*L == NULL) return ERROR;
//3.找到插入前一个位置上的结点p
while (i < index && p->next != *L) {
p = p->next;
i++;
}
//4.如果i>index 则返回error
if (i > index) return ERROR;
//5.创建新结点temp
LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
//6.temp 结点为空,则返回error
if (temp == NULL) return ERROR;
//7.将生成的新结点temp数据域赋值e.
temp->data = e;
//8.将结点temp 的前驱结点为p;
temp->prior = p;
//9.temp的后继结点指向p->next;
temp->next = p->next;
//10.p的后继结点为新结点temp;
p->next = temp;
//如果temp 结点不是最后一个结点
if (*L != temp->next) {
//11.temp节点的下一个结点的前驱为temp 结点
temp->next->prior = temp;
}else{
(*L)->prior = temp;
}
return OK;
}
4.双向循环链表删除结点
Status LinkListDelete(LinkList *L,int index,ElemType *e){
int i = 1;
LinkList temp = (*L)->next;
if (*L == NULL) {
return ERROR;
}
//①.如果删除到只剩下首元结点了,则直接将*L置空;
if(temp->next == *L){
free(*L);
(*L) = NULL;
return OK;
}
//1.找到要删除的结点
while (i < index) {
temp = temp->next;
i++;
}
//2.给e赋值要删除结点的数据域
*e = temp->data;
//3.修改被删除结点的前驱结点的后继指针 图1️⃣
temp->prior->next = temp->next;
//4.修改被删除结点的后继结点的前驱指针 图2️⃣
temp->next->prior = temp->prior;
//5. 删除结点temp
free(temp);
return OK;
}
调用
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("Hello, World!\n");
LinkList L;
Status iStatus;
ElemType temp,item;
iStatus = creatLinkList(&L);
printf("双向循环链表初始化是否成功(1->YES)/ (0->NO): %d\n\n",iStatus);
Display(L);
printf("输入要插入的位置和数据用空格隔开：");
scanf("%d %d",&temp,&item);
iStatus = LinkListInsert(&L,temp,item);
Display(L);
printf("输入要删除位置：");
scanf("%d",&temp);
iStatus = LinkListDelete(&L, temp, &item);
printf("删除链表位置为%d,结点数据域为:%d\n",temp,item);
Display(L);
return 0;
}