typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
LTDataType data;
struct ListNode* prev;
struct ListNode* next;
}LTNode;
这个函数用于创建节点,后面还会用到。
LTNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (node == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
node->data = x;
node->next = NULL;
node->prev = NULL;
return node;
}
链表的初始化
LTNode* ListInit()
{
LTNode* phead = BuyListNode(-1);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
头插
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
LTNode* next = phead->next;
phead->next = newnode;
newnode->next = next;
next->prev = newnode;
newnode->prev = phead;
}
尾插
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
LTNode* tail = phead->prev;
tail->next = newnode;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
newnode->prev = tail;
}
void ListPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
头删
void ListPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(ListEmpty(phead));
LTNode* front = phead->next;
LTNode* frontNext = phead->next->next;
free(front);
phead->next = frontNext;
frontNext->prev = phead;
}
尾删
void ListPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(ListEmpty(phead));
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailPrev = phead->prev->prev;
free(tail);
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;
}
注意:链表只剩下一个头的时候就不可以再删除了,所以需要多加
assert(ListEmpty(phead));
进行断言判断。
ListEmpty函数如下:
bool ListEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->next != phead;
}
void ListInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* prev = pos->prev;
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
newnode->prev = prev;
}
void ListErase(LTNode* pos)
{
assert(pos);
LTNode* next = pos->next;
LTNode* prev = pos->prev;
free(pos);
prev->next = next;
next->prev = prev;
}
由于链表的头节点以及尾节点都可以归类为pos任意位置的节点,所以可以利用6和7的函数来进行简化,如下:
头插
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
ListInsert(phead->next, x);
}
尾插
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
ListInsert(phead, x);
}
头删
void ListPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(ListEmpty(phead));
ListErase(phead->next);
}
尾删
void ListPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(ListEmpty(phead));
ListErase(phead->prev);
}
LTDataType ListSize(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTDataType size = 0;
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
size++;
cur = cur->next;
}
return size;
}
这个链表节点计数量计算的时间复杂度为O(N),如果要实现O(1)的时间复杂度(与链表节点的插入和删除的时间复杂度保持一致)的话,那么可以这么写:
struct List()
{
LTNode* phead;
int size;
}
这样新定义了一个结构体后,前面的函数都要改一改了,所以可以直接写一个函数来计算链表的节点数量。
注意:不要用头节点来存储链表的节点数量,因为如果链表的节点数据类型不是int而是char的话,那么最高只能存储到127这个数了, 链表的长度可能要远远大于这个数。
void ListDestroy(LTNode* phead)
{
assert(phead);
while (phead->next != phead)
{
ListErase(phead->next);
}
free(phead);
}
顺序表与链表的比较:
顺序表的优点:通过下标可以随机访问任意一个数据,cpu高速缓存命中率高
顺序表的缺点:头部或者中间插入数据效率低下,扩容后可能存在一定的空间浪费
链表的优点:数据的插入和删除时间复杂度为O(1), 按需申请释放
链表的缺点:不能通过下标来进行访问,查询任意数据时时间复杂度为O(N)。