双链表的基本操作
带头结点的双向循环链表
链表结构如下：
每个节点都有一个数据域和两个指针域，这两个指针分别指向链表的前驱节点和后继节点，头节点的前驱节点是链表的最后一个节点，链表最后一个节点的后继节点是头节点。
正因为如此，带头结点的双向循环链表没有空节点，在进行遍历时，循环条件也与单链表不同：
单链表用cur->next为空判断当前节点是否为最后一个节点，带头的双向循环链表则需判断cur->next是否等于头节点。
定义：
typedef int DataType;
typedef struct ListNode
{
DataType data;//数据域
struct ListNode* next;//指向下一个节点
struct ListNode* prev;//指向前一个节点
}ListNode;
基本操作
创建
创建链表需要先申请一段内存，然后再进行赋值，这里BuyListNode函数用于申请内存空间，在插入节点时，也需要调用BuyListNode函数。
申请节点：
static ListNode* BuyListNode(int x)
{
ListNode* newNode = NULL;
newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//为节点动态申请一段内存
if (NULL == newNode)
{
assert(0);
return NULL;
}
//为申请的节点赋值
newNode->data = x;
newNode->next = NULL;
newNode->prev = NULL;
return newNode;
}
创建链表：
ListNode* ListCreate()
{
ListNode*head=BuyListNode(0);//调用申请节点的函数
//为头节点指针域赋值，链表为空时，prev和next都指向头节点
head->next = head;
head->prev = head;
return head;
}
销毁
使用链表时会申请内存空间，所使用完毕后要进行释放，避免内存泄漏，这里销毁链表用了头删的思想，每次删除链表中的第一个节点并释放空间，具体过程如图：
循环执行上述过程，直到链表为空，最后再释放头节点空间。
程序如下：
void ListDestory(ListNode** plist)
{
assert(plist);
ListNode* cur = (*plist)->next;
while (cur!=(*plist))
{
(*plist)->next = cur->next;
free(cur);
cur = (*plist)->next;
}
free(*plist);
*plist = NULL;
}
这里需要注意的是，销毁链表要改变链表头结点的指向，所以传参时需要传二级指针。在对带头结点的双链表的操作中，只有销毁会改变指向头结点的指针plist的指向，所以只有销毁时需要传二级指针，其余操作传一级指针即可。
打印
链表打印的思想比较简单，只需要遍历打印即可。
程序：
void ListPrint(ListNode* plist)
{
assert(plist);
ListNode* cur = plist->next;
while (cur != plist)//遍历的循环条件
{
printf("%d--->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
尾插法
步骤
- 申请新节点newNode
- 对newNode的prev和next进行赋值
- 使原链表最后一个节点的next指向新节点
- 链表头指针的prev指向新节点
void ListPushBack(ListNode* plist, DataType x)
{
assert(plist);
ListNode* newNode =BuyListNode(x);
newNode->prev = plist->prev;
newNode->next = plist;
plist->prev->next = newNode;
plist->prev = newNode;
}
尾删
删除节点时需要先判断链表是否为空，先写出链表判空的方法
链表判空
看plist->next是否等于plist即可判断链表是否为空
static int IsEmpty(ListNode*plist)
{
assert(plist);
if (plist->next == plist)
{
return 1;//链表为空，返回1
}
return 0;//链表非空，返回0
}
尾删法
步骤
- 用del标记最后一个节点
- 使del前一个节点的next指向头节点
- 头结点的prev指向del的前一个节点
- 释放del的空间
这里中间两步将del节点从链表中移除出来，最后一步则释放内存空间
如图：
程序
void ListPopBack(ListNode * plist)
{
assert(plist);
if (IsEmpty(plist))
{
return;
}
ListNode* del = plist->prev;
del->prev->next = plist;
plist->prev = del->prev;
free(del);
del = NULL;
}
头插
步骤
- 申请新节点newNode
- 使新节点的prev指向头节点
- 令新节点的next指向原来链表第二个节点
- 令原来第二个节点的prev指向newNode
- 令头节点的next指向newNode
程序
void ListPushFront(ListNode* plist, DataType x)
{
assert(plist);
ListNode* newNode = BuyListNode(0);
newNode->prev = plist;
newNode->next = plist->next;
plist->next->prev = newNode;
plist->next = newNode;
}
头删
- 用del标记链表的第一个节点
- 令头结点的next指向del->next
- 原链表中第二个节点的prev指向头节点，成为新的第一个节点
- 释放删除节点的空间
程序
void ListPopFront(ListNode* plist)
{
assert(plist);
if (IsEmpty(plist))//先判空
{
return;
}
ListNode* del = plist->next;
plist->next = del->next;
del->next->prev = plist;
free(del);
del = NULL;
}
查找元素位置
对链表进行遍历，比对，找到与目标值相等的数时，返回当前的地址
ListNode* ListFind(ListNode* plist, DataType x)
{
assert(plist);
ListNode* cur = plist->next;
while (cur != plist)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
任意位置插入
由于双链表有两个指针域，所以可以在pos位置的前面进行插入
步骤
- 申请一个新节点newNode
- 为新节点的prev和next赋值，使其分别指向pos的前一个节点和pos
- 使原来pos前一个节点的next指向新节点
- 令pos的prev指向新节点
void ListInsert(ListNode* pos, DataType x)
{
assert(pos);
ListNode* newNode = BuyListNode(x);
//在pos前面插入
newNode->prev = pos->prev;
newNode->next = pos;
pos->prev->next = newNode;
pos->prev = newNode;
}
任意位置删除
删除给定的节点pos
- pos前一个节点的next指向pos的下一个节点
- pos下一个节点的prev指向pos的前一个节点
- 释放pos占用的内存空间
程序
void ListErase(ListNode* pos)
{
assert(pos);
pos->prev->next = pos->next;
pos->next->prev = pos->prev;
free(pos);
pos = NULL;
}
完整代码及测试
work.h
#pragma once
#includework.c
#include"work.h"
//申请节点
static ListNode* BuyListNode(int x)
{
ListNode* newNode = NULL;
newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//为节点动态申请一段内存
if (NULL == newNode)
{
assert(0);
return NULL;
}
//为申请的节点赋值
newNode->data = x;
newNode->next = NULL;
newNode->prev = NULL;
return newNode;
}
//创建链表
ListNode* ListCreate()
{
ListNode*head=BuyListNode(0);//调用申请节点的函数
//为头节点指针域赋值，链表为空时，prev和next都指向头节点
head->next = head;
head->prev = head;
return head;
}
//销毁链表
void ListDestory(ListNode** plist)
{
assert(plist);
ListNode* cur = (*plist)->next;
while (cur!=(*plist))
{
(*plist)->next = cur->next;
free(cur);
cur = (*plist)->next;
}
free(*plist);
*plist = NULL;
}
// 打印链表
void ListPrint(ListNode* plist)
{
assert(plist);
ListNode* cur = plist->next;
while (cur != plist)
{
printf("%d--->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
//尾插法
void ListPushBack(ListNode* plist, DataType x)
{
assert(plist);
ListNode* newNode =BuyListNode(x);
newNode->prev = plist->prev;
newNode->next = plist;
plist->prev->next = newNode;
plist->prev = newNode;
}
//判断链表是否为空
static int IsEmpty(ListNode*plist)
{
assert(plist);
if (plist->next == plist)
{
return 1;
}
return 0;
}
// 尾删法
void ListPopBack(ListNode * plist)
{
assert(plist);
if (IsEmpty(plist))
{
return;
}
ListNode* del = plist->prev;
del->prev->next = plist;
plist->prev = del->prev;
free(del);
del = NULL;
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* plist, DataType x)
{
assert(plist);
ListNode* newNode = BuyListNode(0);
newNode->prev = plist;
newNode->next = plist->next;
plist->next->prev = newNode;
plist->next = newNode;
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* plist)
{
assert(plist);
if (IsEmpty(plist))
{
return;
}
ListNode* del = plist->next;
plist->next = del->next;
del->next->prev = plist;
free(del);
del = NULL;
}
// 查找元素位置
ListNode* ListFind(ListNode* plist, DataType x)
{
assert(plist);
ListNode* cur = plist->next;
while (cur != plist)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
// 任意位置插入
void ListInsert(ListNode* pos, DataType x)
{
assert(pos);
ListNode* newNode = BuyListNode(x);
//在pos前面插入
newNode->prev = pos->prev;
newNode->next = pos;
pos->prev->next = newNode;
pos->prev = newNode;
}
//任意位置删除
void ListErase(ListNode* pos)
{
assert(pos);
pos->prev->next = pos->next;
pos->next->prev = pos->prev;
free(pos);
pos = NULL;
}
main.c
#include"work.h"
int main()
{
ListNode*plist= ListCreate();//创建一个双向非循环链表
//尾插五个节点
ListPushBack(plist, 1);
ListPushBack(plist, 2);
ListPushBack(plist, 3);
ListPushBack(plist, 4);
ListPushBack(plist, 5);
ListPrint(plist);
//头插一个节点
ListPushFront(plist, 0);
ListPrint(plist);
//尾删一个节点
ListPopBack(plist);
ListPrint(plist);
//头删一个节点
ListPopFront(plist);
ListPrint(plist);
//在元素3前面插入一个节点
ListInsert(ListFind(plist,3),9);
ListPrint(plist);
//删除值为9的节点
ListErase(ListFind(plist,9));
ListPrint(plist);
//销毁链表
ListDestory(&plist);
system("pause");
return 0;
}
测试结果：
