数据结构与算法作业2——双向链表

 第二次作业：

习题1 双向链表

双向链表的知识点：

同单链表相比，双链表仅是各节点多了一个用于指向直接前驱的指针域。因此，我们可以在单链表的基础轻松实现对双链表的创建。

与单链表不同，双链表创建过程中，每创建一个新节点，都要与其前驱节点建立两次联系，分别是：

将新节点的 prior 指针指向直接前驱节点；

将直接前驱节点的 next 指针指向新节点。

双向链表的创建 2021/9/26

Doubly Linked List | Set 1 (Introduction and Insertion) - GeeksforGeekshttps://www.geeksforgeeks.org/doubly-linked-list/

这是双向链表的结构示意图：

先定义Node of DLL

struct和typedef struct彻底明白了 - bingo~ - 博客园 (cnblogs.com)https://www.cnblogs.com/qyaizs/articles/2039101.htmltypedef struct {
    int data = 0;
    下一个节点*；//指向DLL
    Node* prev中下一个节点的指针；//指向DLL中前一个节点的指针
}Node;

/* Given a reference (pointer to pointer) to the head of a list
and an int, inserts a new node on the front of the list. */
void push(struct Node** head_ref, int new_data)
{
    /* 1. allocate node */
    struct Node* new_node = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));

    /* 2. put in the data */
    new_node->data = new_data;

    /* 3. Make next of new node as head and previous as NULL */
    new_node->next = (*head_ref);
    new_node->prev = NULL;

    /* 4. change prev of head node to new node */
    if ((*head_ref) != NULL)
        (*head_ref)->prev = new_node;

    /* 5. move the head to point to the new node */
    (*head_ref) = new_node;
}
**想在函数中改变指针名本身所表示的地址的话（就像头指针head_prev，它的指向会随着我们的头节点的改变而变化），那么就需要使用指针的指针作为函数的输入，这样就可以在函数中改变指针本身。

做插入操作的时候，要注意：

（1）是否插入的前后有NULL，要用if加上这种情况的处理办法。

（2）先为这个新的node分配空间，然后赋予其data。

（2）双链表插入要进行四次改指针指向。（要注意修改的顺序，否则可能出现死循环）

（3）注意修改是否会修改了该链表的指示指针（如head、ending），如果改了的话，还可能用到“指针的指针”对原来的指示指针值（也就是该指针表示的位置）进行修改。

习题1题目：

请你实现一种数据结构，该结构中包含一个双向链表BL和一个指向链表节点的指针P。

初始时，BL只有一个头节点，头节点的值为0；P指向头节点。

该结构需要实现下列8种方法，它们均不需要返回值

a. insert_right()：在P的右边插入一个新节点，新节点的值为0。

b. insert_left()：在P的左边插入一个新节点，新节点的值为0。

c. move_left(int X)：将P左移X个节点，若P左边少于X个节点，则移动到最左边的节点，打印"Left"。

d. move_right(int X)：将P右移X个节点，若右边少于X个节点，则移动到最右边的节点，打印"Right"。

e. remove_right()：删除P右边的节点，若右边无节点，则不删除，并打印"Right"。

f. remove_left()：删除P左边的节点，若左边无节点，则不删除，并打印"Left"。

g. set(int X)：将P指向的节点的值改为X。

h. show()：打印P指向的节点的值。

双向链表节点类型定义（供参考）：

struct ListNode {

int val;

ListNode *left, *right;

};

一些关于这道题的说明

我自己的思路：

（1）先构造结点typedef

//define a node
typedef struct ListNode
{
	int val;
	struct ListNode* left;
	struct ListNode* right;
} ListNode;

（2）主函数中构造head、p

int main()
{
	//define the head_node and let p points to it
	ListNode* head = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	head->val = 0;
	head->left = NULL;
	head->right = NULL;
	ListNode* p = head;
}

（3）按照题中条件构造各个函数

• insert_right（）

//define a function to insert node on the right
void insert_right(ListNode* p)
{
	ListNode* new_node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	new_node->val = 0;
	new_node->right = p->right;
	p->right->left = new_node;
	p->right = new_node;
	new_node->left = p;
}

• insert_left（）

//define a function to insert node on the left
void insert_left(ListNode* p)
{
	ListNode* new_node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	new_node->val = 0;
	new_node->left = p->left;
	p->left->right = new_node;
	p->left = new_node;
	new_node->right = p;
}

• move_right(int X)

//move the p to the right by X
void move_right(int X, ListNode* p)
{
    int i;
	for(i = 0; i < X; i++)
	{
		if (p->right != NULL)
		{
			p = p->right;
		}
		else
		{
			printf("Right");
			break;
		}
	}
}

• move_left(int X)

//move the p to the left by X
void move_left(int X, ListNode* p)
{
    int i;
	for(i = 0; i < X; i++)
	{
		if (p->left != NULL)
		{
			p = p->left;
		}
		else
		{
			printf("Left");
			break;
		}
	}
}

• remove_right()

//delete the node on the right of p
void remove_right(ListNode* p)
{
	if(p->right != NULL)
	{
		p->right->right->left = p;
		p->right = p->right->right;
	}
	else printf("Right");
}

• remove_left()

//delete the node on the left of p
void remove_left(ListNode* p)
{
	if(p->left != NULL)
	{
		p->left->left->right = p;
		p->left = p->left->left;
	}
	else printf("Left");
}

• set(int X)

//change the val of the node(p points to) to X
void set(int X, ListNode* p)
{
	p->val = X;
}

• show()

//show the value of the node which p points to
void show(ListNode* p)
{
	printf("%d", p->val);
}

到了这里，我发现我的程序难以运行，因为其中当然出现了问题（滑稽），于是在dev c++这个破玩意上调试了半天，发现调试系统不好使，于是下载了 codeblocks 。记住下载带mingw的！要不然没法运行！然后设置debugger、compiler。

之后发现cb的debugger比dev好太多！

debug发现在insert_left的函数处停住，经过分析发现当指针为NULL时，根本没法指向left, right。于是我将NULL的情况用if 进行了改进

//define a function to insert node on the right
void insert_right(ListNode* p)
{
    ListNode* new_node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    new_node->val = 0;
    new_node->right = p->right;
    if(p->right != NULL)
    {
        p->right->left = new_node;
    }
    p->right = new_node;
    new_node->left = p;
}
//define a function to insert node on the left
void insert_left(ListNode* p)
{
    ListNode* new_node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    new_node->val = 0;
    new_node->left = p->left;
    if(p->left != NULL)
    {
        p->left->right = new_node; //这里p->left如果为NULL，那么就无法指向right
    }
    p->left = new_node;
    new_node->right = p;
}

这回可以运行了，我安装、调试、在StackOverflow上问总共花了三个小时吧，连我的程序项目名字（在cb上新建的）都用的 "dontcry". 现在可是好多了，风雨过后见彩虹，虽然我明天英语课作文还没写呢，看来得通宵了。

下面的Stackoverflow 上的问题是我问的，大概就是一个经历，我好好珍惜吧。

c - Why doesn't my compiler show my input operation about the linked list and with returned value 3221225477? - Stack Overflowhttps://stackoverflow.com/questions/69361883/why-doesnt-my-compiler-show-my-input-operation-about-the-linked-list-and-with-r/69362860#69362860里面有个大佬说的很好：

There is a problem of the first call of insert_left(p); as head->left = NULL; and, in insert_left() a NULL pointer is used in p->left->right = new_node;.

I suggest to use debugger and go line by line and check weather the variables follows your simple test data. It is very difficult to investigate memory overwriting in C or C++. It is important to always check that a pointer is NULL or not. There is one exception: if you checked before.

                                                                                —— Adrian Mole & Attila Biró

这句话说的很好 It is important to always check that a pointer is NULL or not. There is one exception: if you checked before.

一定要时刻注意指针是不是NULL！！！

总代码上传至本人Gitee：

code（二级指针） · Mike Wang/c doubly linked list - 码云 - 开源中国 (gitee.com)https://gitee.com/cs_wangfeng/c-doubly-linked-list/blob/master/code%EF%BC%88%E4%BA%8C%E7%BA%A7%E6%8C%87%E9%92%88%EF%BC%89

code（无二级指针） · Mike Wang/c doubly linked list - 码云 - 开源中国 (gitee.com)https://gitee.com/cs_wangfeng/c-doubly-linked-list/blob/master/code%EF%BC%88%E6%97%A0%E4%BA%8C%E7%BA%A7%E6%8C%87%E9%92%88%EF%BC%89突然感觉又有问题：到底为什么不用二级指针还可以呢？

经过一番询问，YSY同学给出了原因：

其实这个无二级指针的是错的，但是我在这个move函数中就进行了打印的任务，因此在函数内部这个形参确实是改变了，但是在函数外面并没有改变实参，所以当我添加

    set(p);
    insert_left(p);
    move_left(1,p);
    show(p);

时，打印出的是5，说明p根本呆在原地没动弹，所以使用二级指针是必要的。

最后发现，按照题目的要求，其实这些函数都没有p的输入，于是我使用了全局指针，在前面加上static ListNode* p = NULL即可，这样，二级指针也不用了。

以下关于全局变量定义位置：
全局变量可以定义在任何位置, 只要不被包含在任何函数内即可.
理论上作用域是整个项目.
但如果不做声明情况下, 作用域为定义位置到所在文件尾.
每增加一个声明, 作用域会扩展从声明位置到该文件尾范围.

全文代码：

#include 
#include 
//define a node
typedef struct ListNode
{
    int val;
    struct ListNode* left;
    struct ListNode* right;
} ListNode;
static ListNode* p = NULL;
//define a function to insert node on the right
void insert_right()
{
    ListNode* new_node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    new_node->val = 0;
    new_node->right = p->right;
    if(p->right != NULL)
    {
        p->right->left = new_node;
    }
    p->right = new_node;
    new_node->left = p;
}
//define a function to insert node on the left
void insert_left()
{
    ListNode* new_node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    new_node->val = 0;
    new_node->left = p->left;
    if(p->left != NULL)
    {
        p->left->right = new_node; //这里p->left如果为NULL，那么就无法指向right
    }
    p->left = new_node;
    new_node->right = p;
}
//move the p to the right by X
void move_right(int X)
{
    int i;
    for(i = 0; i < X; i++)
    {
        if (p->right != NULL)
        {
            p= p->right;
        }
        else
        {
            printf("Right");
            break;
        }
    }
}
//move the p to the left by X
void move_left(int X)
{
    int i;
    for(i = 0; i < X; i++)
    {
        if (p->left != NULL)
        {
            p = p->left;
        }
        else
        {
            printf("Left");
            break;
        }
    }
}

//delete the node on the right of p
void remove_right()
{
    if(p->right != NULL)
    {
        p->right->right->left = p;
        p->right = p->right->right;
    }
    else printf("Right");
}
//delete the node on the left of p
void remove_left()
{
    if(p->left != NULL)
    {
        p->left->left->right = p;
        p->left = p->left->left;

    }
    else printf("Left");
}
//change the val of the node(p points to) to X
void set(int X)
{
    p->val = X;
}
//show the value of the node which p points to
void show()
{
    printf("%d", p->val);
}
int main()
{
    int i;
    //define the head_node and let p points to it
    ListNode* head = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    head->val = 0;
    head->left = NULL;
    head->right = NULL;
    p = head;
    for(i = 0; i < 6; i++)
    {
        insert_left();
    }
    for(i = 0; i < 6; i++)
    {
        insert_right();
    }
    move_left(20);
    show();
    move_right(30);
    show();
    set(5);
    insert_left();
    move_left(0);
    show();
}