带头双向循环链表优越性及实现增删查改

单链表的缺陷

在各个单链表中都有各自不同的缺陷：

1. 在尾部插入或删除数据时间复杂度为O（N），效率低下；
2. 在pos位置前插入、删除数据时间复杂度为O(N)，效率低；
3. 进行插入或删除数据时，可能会改变头节点，所以需要用到二级指针，比较麻烦。

那么有没有比较完美的链表呢？

当然有→带头+双向+循环链表，完美解决单链表不同缺陷。

带头双向循环链表

 带头双向循环链表指的是：具有哨兵位头结点、每个节点中都存储了后一个节点和前一个节点的地址、头结点存储了尾结点的地址、尾结点存储了头结点地址，这样的一种结构的链表。

虽然它的结构看起来复杂，但是在链表中却是最简单效率最高的一种。

带头双向循环链表的实现

1.节点结构

比较单链表而言，带头双向循环链表多出一个prev指针，指向前一个节点。

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;          //用于存放数据
	struct ListNode* prev;    //用于存放下一个节点的地址
	struct ListNode* next;    //用于存放上一个节点的地址
}LTNode;

2.链表的初始化

在带头双向循环链表中，首先是要创建一个不储存数据的头结点，并且因为是循环指针两个存放地址的指针都先指向自己，最后为了不使用二级指针所以Init返回值为结构体指针类型。

LTNode* ListInit()
{
	LTNode* phead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (phead == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
		//return NULL;
	}

	phead->prev = phead;
	phead->next = phead;
	return phead;
}

3.动态开辟一个新节点

ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
	ListNode* node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}


	node->data = x;
	node->next = NULL;
	node->prev = NULL;


	return node;
}

4.带头双向循环链表 尾插/尾删

在插入/删除中就能看出带头双向循环链表的优越性

不用考虑其它情况以及头结点的变动，也不用去遍历找到尾节点

void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);


	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* tail = pHead->prev;


	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = pHead;
	pHead->prev = newnode;
}


void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);


	ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* tailPrev = tail->prev;


	tailPrev->next = pHead;
	pHead->prev = tailPrev;


	free(tail);
}

5.带头双向循环链表 头插/头删

void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* first = pHead->next;


	pHead->next = newnode;
	newnode->prev = pHead;
	newnode->next = first;
	first->prev = newnode;
}


void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(pHead->next! = pHead);
	ListNode* first = pHead->next;
	ListNode* nextnode = first->next;


	free(first);
	pHead->next = nextnode;
	nextnode->prev = pHead;
}

6.带头双向循环链表的销毁

最后再free掉头节点

void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}


	free(pHead);

}

7.带头双向循环链表 查找

和销毁比较类似的是都需要遍历整个链表

ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);


	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}

		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

8.在pos位置前插入 及删除pos位置的数据

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);


	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);


	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}


void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);


	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* next = pos->next;


	free(pos);
	prev->next = next;
	next->prev = prev;
}