单链表你别再找我了，我怕双向链表误会

目录

带头双向循环链表的创建和初始化

创建一个新的结点（方便复用）

链表判空

链表打印

链表尾插

链表尾删

链表头插

链表头删

任意插入

任意删除

链表查找

链表销毁

完整代码

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前言

• 之前我们讲了结构最简单，实现起来却最为复杂的单链表——不带头单向不循环链表，但其往往不会被运用到存储数据当中，而是作为一些数据结构的子结构（如哈希表）。
• 而今天我们要学的则是听起来，看起来结构最为复杂，但是实施起来却最为简单的带头双向循环链表。

带头双向循环链表的创建和初始化

首先我们需要一个哨兵位，因为在单链表的学习当中我们发现，如果没有哨兵位，当链表为空的时候插入结点就要改变头结点，这时候就要传二级指针或者返回值，也要和其他情况区分，不能一套代码解决所有情况。但如果带哨兵位头节点的话，二级指针和返回值都不需要用到，并且头删头插尾插尾删都特别的方便，它的优势处，下面会一一体现。

结点的定义也和单链表不同，多了一个指针指向前一个结点

typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;

 此时的head就是我们的哨兵位，但是不存储有效数据。如果链表为空，则head的prev以及next都指针都指向自己。

基于以上思路，我们可以写出创建一个哨兵位的代码了，也就是双向链表的建立。

ListNode* ListCreate()
{
	ListNode*dummmyhead=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	dummmyhead->next = dummmyhead;
	dummmyhead->prev = dummmyhead;
	return dummmyhead;
}

创建一个新的结点（方便复用）

• 在后续的插入接口中，要经常创建一个新的结点进行插入，所以在开头我们可以先将其制作成一个接口，方便代码的复用，这是很重要的工程项目思维。
• 创建新的结点，其实就是向内存申请一块空间，用malloc即可
• 防止野指针问题，每次创建的新结点的prev和next指针我们都置空。之后将这个节点的地址返回即可，因为该节点的空间是在堆上的，函数栈帧销毁不会影响这段空间。

按照以上思路，我们可以写出以下函数接口

//创建一个新节点，方便复用
ListNode* BuyNode(int x)
{
	ListNode* newNode=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newNode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}

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

	return newNode;
}

链表判空

• 和单链表一样，当链表为空了，就不可以再进行删除操作了，因此在后面的删除接口中判空是要用到的，我们还是可以先提前将其封装成一个接口，这样可以提高代码的可读性
• 这里需要运用到bool值，空返回true；不空返回false

上文创建头结点的时候提到了哨兵位的prev和next指针都指向自己，所以如果链表为空，那么dummyhead->next=dummyhead

根据以上思路我们可以写出以下函数接口

bool ListEmpty(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	return pHead->next == pHead;
}

链表打印

• 打印是为了观察以后的各个接口是否正确，比起调试来说更简单直观一些
• 将写的代码可视化了，增加了我们的一点成就感
• 遍历除了dummyhead以外的结点，直到重新指向dummyhead的时候结束
• 自己可以设计一些箭头，看起来更加好看一点

下面为函数接口实现：

// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	printf("dummyhead<-> ");
	while (cur != pHead)
	{
		printf("%d <-> ",cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("dummyhead ");
}

链表尾插

• 单链表中我们要从前往后找到最后一个结点，然后再插入，时间复杂度为O(N)。
• 而双向链表实现起来十分简单，因为哨兵位的前一个结点就是链表的尾了，这样时间复杂度直接降为O(1),效率提升的让人不敢相信。
• 如果此时链表中没有有效的节点，那么此时直接得到一个节点与头节点连接即可，不需要考虑单链表章节是否要更新头指针的情况，这也体现了带头的优处。

下面为函数接口实现：

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* newNode=BuyNode(x);
	ListNode* tail = pHead->prev;

	pHead->prev = newNode;
	newNode->next = pHead;
	newNode->prev = tail;
	tail->next = newNode;

}

链表尾删

• 尾删就是要删除最后一个结点，所以我们要找到最后一个结点的前一个结点（dummyhead->prev->prev），将其与头结点相连，然后free掉尾结点。

• 如果此时没有节点，这是判空的作用就来了，没有节点当然就是不给删咯，直接assert断言暴打。

• 即使链表只有一个结点，也没有任何影响，大家可以自己手动画图一下，十分好理解

以下为函数实现接口：

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

	ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* prev = tail->prev;
	
	pHead->prev = prev;
	prev->next = pHead;
	free(tail);
}

链表头插

• 头插，即头结点和新结点相连，再将新结点与原来的头结点相连，这样新结点就成为了新的头结点啦！
• 为了避免改变结点指向后写出错误代码，我们在修改指向前可以先定义几个变量，也增加代码可读性

以下为函数接口实现：

// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* head = pHead->next;
	ListNode* newNode = BuyNode(x);

	pHead->next = newNode;
	newNode->prev = pHead;
	newNode->next = head;
	head->prev = newNode;

}

链表头删

• 头删，即将哨兵位的下一个结点删除，将哨兵位和头结点的下一个结点连接起来。
• 依然为了防止将链表指向修改后导致的代码书写错误，我们可以先定义变量记录头结点的下一个指针
• 如果此时没有节点，这是判空的作用就来了，没有节点当然就是不给删咯，直接assert断言暴打。
• 即使链表只有一个结点，也没有任何影响，大家可以自己手动画图一下，十分好理解

// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(!ListEmpty(pHead));

	ListNode* head = pHead->next;
	ListNode* next = head->next;
	pHead->next = next;
	next->prev = pHead;
	free(head);
}

任意插入

• 这里的任意插入，是将你要插入的节点插入到你想要插入的位置的前面。
• 同样的，这里需要传递一个节点的指针（pos）代表你要插入的位置
• 既然是在想插入的位置的前面插入，那么这里就需要存放一下该位置的前一个节点的地址，然后进行连接即可

以下为相关代码的实现：

// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	ListNode* newNode = BuyNode(x);
	ListNode* prev = pos->prev;

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

任意删除

• 任意删除，是删除pos位置，这个pos就有序列表是你指定要删除的那个节点的地址。

• 既然是删除pos位置，就需要存放一下pos的前一个节点的地址和pos的下一个节点的地址，以便于连接。最后释放pos位置的节点即可。

下面为函数接口实现：

// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
	// 判断pos的有效性
	assert(pos);

	// 存放pos的下一个节点的地址	
	ListNode* next = pos->_next;
	// 存放pos的前一个节点的地址
	ListNode* prev = pos->_prev;
	// 删除（释放）pos
	free(pos);
	// 连接
	prev->_next = next;
	next->_prev = prev;
}

链表查找

• 查找也就是从头结点往后一个一个看是否与值匹配，找到的话就返回首个匹配的节点位置（也可以自己修改）
• 单链表是到NULL结束循环，而这里则是当指针重新指向dummyhead的时候，意味着所有结点都已经查找完了，此时返回NULL

下面为函数接口实现：

// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

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

链表销毁

• 因为各个结点都是malloc出来的，所以如果不在使用后销毁可能会导致内存泄漏，所以我们要养成良好习惯，即使很多编译器已经很明智了
• 销毁的对象包括dummyhead
• 需要额外记录被销毁的结点的下一个结点

下面为函数接口实现：

// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

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

总结

至此，常用的接口我们已经实现的差不多了，我们会发现，双向链表正是靠其复杂的结构从而使得代码实现起来非常方便，不得不佩服想出这种结构的人。

相对于单链表，这种带头双向循环链表简直是六边形链表，任何方面都碾压了单链表。

单链表别再来找我了，我怕双向链表误会

以下是完整代码，有需求的小伙伴们可以拿走哦

完整代码

#include"List.h"

// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate()
{
	ListNode*dummmyhead=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	dummmyhead->next = dummmyhead;
	dummmyhead->prev = dummmyhead;
	return dummmyhead;
}
//创建一个新节点，方便复用
ListNode* BuyNode(int x)
{
	ListNode* newNode=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newNode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}

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

	return newNode;
}
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	printf("dummyhead<-> ");
	while (cur != pHead)
	{
		printf("%d <-> ",cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("dummyhead ");
}
//判断链表是否为空
bool ListEmpty(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	return pHead->next == pHead;
}
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* newNode=BuyNode(x);
	ListNode* tail = pHead->prev;

	pHead->prev = newNode;
	newNode->next = pHead;
	newNode->prev = tail;
	tail->next = newNode;

}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(!ListEmpty(pHead));

	ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* prev = tail->prev;
	
	pHead->prev = prev;
	prev->next = pHead;
	free(tail);
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* head = pHead->next;
	ListNode* newNode = BuyNode(x);

	pHead->next = newNode;
	newNode->prev = pHead;
	newNode->next = head;
	head->prev = newNode;

}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(!ListEmpty(pHead));

	ListNode* head = pHead->next;
	ListNode* next = head->next;
	pHead->next = next;
	next->prev = pHead;
	free(head);
}
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->data == x)
		return cur;
		else cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	ListNode* newNode = BuyNode(x);
	ListNode* prev = pos->prev;

	prev->next = newNode;
	newNode->prev = prev;
	newNode->next = pos;
	pos->prev = newNode;
}
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);

	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* next = pos->next;
	prev->next = next;
	next->prev = prev;
	free(pos);

}
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

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