【C数据结构】带头双向循环链表_HDList
目录
带头双向循环链表_HDList
【1】链表概念
【2】链表分类
【3】带头双向循环链表
【3.1】带头双向循环链表数据结构与接口定义
【3.2】带头双向循环链表初始化
【3.3】带头双向循环链表开辟节点空间
【3.4】带头双向循环链表销毁
【3.5】带头双向循环链表头插
【3.6】带头双向循环链表尾插
【3.7】 带头双向循环链表头删
【3.8】 带头双向循环链表尾删
【3.9】带头双向循环链表在pos位置插
【3.10】带头双向循环链表在pos位置删
【3.11】 无头单向非循环链表查找
【3.12】 无头单向非循环链表返回大小
【3.13】 无头单向非循环链表打印
【3.14】 无头单向非循环链表判空
带头双向循环链表_HDList
【1】链表概念
概念：链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的 。
链表是指逻辑结构上一个挨一个的数据，在实际存储时，并没有像顺序表那样也相互紧挨着。恰恰相反，数据随机分布在内存中的各个位置。
由于分散存储，为了能够体现出数据元素之间的逻辑关系，每个数据元素在存储的同时，要配备一个指针，用于指向它的直接后继元素，即每一个数据元素都指向下一个数据元素（最后一个指向NULL(空)）。
如图所示，当每一个数据元素都和它下一个数据元素用指针链接在一起时，就形成了一个链，这个链子的头就位于第一个数据元素，这样的存储方式就是链式存储。
【2】链表分类
- 单向或者双向链表
- 带头或不带头链表
- 循环非循环链表
- 虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构：
【3】带头双向循环链表
双向链表特点：
- 每次在插入或删除某个节点时, 需要处理四个节点的引用, 而不是两个. 实现起来要困难一些
- 相对于单向链表, 必然占用内存空间更大一些.
- 既可以从头遍历到尾, 又可以从尾遍历到头
双向链表的定义:
双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的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。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。
下图为双向链表的结构图。
【3.1】带头双向循环链表数据结构与接口定义
链表中存放的不是基本数据类型，需要用结构体实现自定义：
#pragma once
#include
#include
#include
#include
// 双向带头循环链表中数据元素的构成
typedef int DHLDataType;
typedef struct DHListNode
{
DHLDataType data; // 数据存储区、
struct DHListNode* prev; // 记录上一个节点。
struct DHListNode* next; // 记录下一个节点。
}DHListNode;
// 双向带头循环链表 - 初始化函数声明。
DHListNode* DHListInit();
// 双向带头循环链表 - 开辟节点函数声明。
DHListNode* BuyDHListNode(DHLDataType val);
// 双向带头循环链表 - 内存销毁函数声明。
void DHListDestory(DHListNode* pHead);
// 双向带头循环链表 - 尾插函数声明。
void DHListPushBack(DHListNode* pHead, DHLDataType val);
// 双向带头循环链表 - 头插函数声明。
void DHListPushFront(DHListNode* pHead, DHLDataType val);
// 双向带头循环链表 - 尾删函数声明。
void DHListPopBack(DHListNode* pHead);
// 双向带头循环链表 - 头删函数声明。
void DHListPopFront(DHListNode* pHead);
// 双向带头循环链表 - 在任意位置前插函数声明。
void DHListInsert(DHListNode* pos, DHLDataType val);
// 双向带头循环链表 - 在任意位置前删函数声明。
void DHListErase(DHListNode* pos);
// 双向带头循环链表 - 打印函数声明。
void DHListPrint(DHListNode* pHead);
// 双向带头循环链表 - 判断链表是否为空函声明。
bool DHListEmpty(DHListNode* pHead);
// 双向带头循环链表 - 统计节点个数空函数声明。
size_t DHListSize(DHListNode* pHead);
// 双向带头循环链表 - 查找节点函数声明。
DHListNode* DHListFind(DHListNode* pHead, DHLDataType val); 【3.2】带头双向循环链表初始化
// 双向带头循环链表 - 初始化函数。
DHListNode* DHListInit()
{
DHListNode* newNode = (DHListNode*)malloc(sizeof(DHListNode));
// 判断是否开辟内存空间成功。
if (newNode == NULL)
{
perror("ListInit malloc fail!");
exit(-1);
}
// 程序走到这里说明开辟空间成功了。
newNode->prev = newNode;
newNode->next = newNode;
newNode->data = 0;
return newNode;
}【3.3】带头双向循环链表开辟节点空间
// 双向带头循环链表 - 开辟节点函数。
DHListNode* BuyDHListNode(DHLDataType val)
{
DHListNode* newNode = (DHListNode*)malloc(sizeof(DHListNode));
// 判断是否开辟内存空间成功。
if (newNode == NULL)
{
perror("ListInit malloc fail!");
exit(-1);
}
// 程序走到这里说明开辟空间成功了。
newNode->prev = NULL;
newNode->next = NULL;
newNode->data = val;
return newNode;
}【3.4】带头双向循环链表销毁
// 双向带头循环链表 - 内存销毁函数声明。
void DHListDestory(DHListNode* pHead)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pHead);
// 遍历一个一个的进行销毁。
DHListNode* pBegin = pHead->next;
while (pBegin != pHead)
{
DHListNode* next = pBegin->next;
free(pBegin);
pBegin = NULL;
// 迭代
pBegin = next;
}
// 其实这里是无效的，因为传递的是一级指针，外部调用完进行置NULL；
pHead = NULL;
}【3.5】带头双向循环链表头插
// 双向带头循环链表 - 头插函数。
void DHListPushFront(DHListNode* pHead, DHLDataType val)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pHead);
/*
// 开辟新的节点空间。
DHListNode* newNode = BuyDHListNode(val);
// 链接链表 - 指针交换。
DHListNode* next = pHead->next;
pHead->next = newNode;
newNode->prev = pHead;
newNode->next = next;
next->prev = newNode;
*/
DHListInsert(pHead->next, val);
}【3.6】带头双向循环链表尾插
// 双向带头循环链表 - 尾插函数。
void DHListPushBack(DHListNode* pHead, DHLDataType val)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pHead);
/*
// 开辟新的节点空间。
DHListNode* newNode = BuyDHListNode(val);
// 链接链表 - 指针交换。
DHListNode* pTail = pHead->prev;
pTail->next = newNode;
newNode->next = pHead;
newNode->prev = pTail;
pHead->prev = newNode;
*/
DHListInsert(pHead, val);
}【3.7】 带头双向循环链表头删
// 双向带头循环链表 - 头删函数。
void DHListPopFront(DHListNode* pHead)
{
// 断言保护形参指针不为空，判断链表不为空。
assert(pHead);
assert(!DHListEmpty(pHead));
/*
DHListNode* pFirst = pHead->next;
DHListNode* pSecond = pFirst->next;
// 修改链接。
pHead->next = pSecond;
pSecond->prev = pHead;
// 释放掉保留的最后一个节点。
free(pFirst);
pFirst = NULL;
*/
DHListErase(pHead->next);
}【3.8】 带头双向循环链表尾删
// 双向带头循环链表 - 尾删函数。
void DHListPopBack(DHListNode* pHead)
{
// 断言保护形参指针不为空，判断链表不为空。
assert(pHead);
assert(!DHListEmpty(pHead));
/*
DHListNode* pTail = pHead->prev;
DHListNode* pFirst = pTail->prev;
// 修改链接。
pHead->prev = pFirst;
pFirst->next = pHead;
// 释放掉保留的最后一个节点。
free(pTail);
pTail = NULL;
*/
DHListErase(pHead->prev);
}【3.9】带头双向循环链表在pos位置插
// 双向带头循环链表 - 在任意位置前插函数声明。
void DHListInsert(DHListNode* pos, DHLDataType val)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pos);
// 定位置和开辟新节点。
DHListNode* prev = pos->prev;
DHListNode* newNode = BuyDHListNode(val);
// 链接
prev->next = newNode;
newNode->prev = prev;
newNode->next = pos;
pos->prev = newNode;
}【3.10】带头双向循环链表在pos位置删
// 双向带头循环链表 - 在任意位置前删函数声明。
void DHListErase(DHListNode* pos)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pos);
// 定位置
DHListNode* prev = pos->prev;
DHListNode* next = pos->next;
// 链接
prev->next = next;
next->prev = prev;
//销毁pos节点
free(pos);
pos = NULL;
}【3.11】 无头单向非循环链表查找
// 双向带头循环链表 - 查找节点函数。
DHListNode* DHListFind(DHListNode* pHead, DHLDataType val)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pHead);
// 遍历所有节点统计大小
DHListNode* pBegin = pHead->next;
while (pBegin != pHead)
{
if (pBegin->data == val)
{
return pBegin;
}
pBegin = pBegin->next;
}
// 返回NULL
return NULL;
}【3.12】 无头单向非循环链表返回大小
// 双向带头循环链表 - 统计节点个数空函数。
size_t DHListSize(DHListNode* pHead)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pHead);
// 遍历所有节点统计大小
DHListNode* pBegin = pHead->next;
size_t count = 0;
while (pBegin != pHead)
{
count++;
pBegin = pBegin->next;
}
// 返回个数
return count;
}【3.13】 无头单向非循环链表打印
// 双向带头循环链表 - 打印函数。
void DHListPrint(DHListNode* pHead)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pHead);
// 打印一个头作为标志。
printf("pHead");
// 遍历节点打印数据
DHListNode* pBegin = pHead->next;
while (pBegin != pHead)
{
printf("<-%d->",pBegin->data);
pBegin = pBegin->next;
}
printf("pHead");
printf("\n");
}【3.14】 无头单向非循环链表判空
// 双向带头循环链表 - 判断链表是否为空函数。
bool DHListEmpty(DHListNode* pHead)
{
// 断言保护形参指针不为空。
assert(pHead);
// 判断链表是不是NULL链表。
return pHead->next == pHead;
}