数据结构【链表】看完还怕拿不下链表？

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前言

上一章节：无头单向非循环链表

具体链表介绍内容请见上一章节
本章节主要介绍双向链表以及带头节点和循环的概念和实现，并且本章是在上一章节的基础上加以改造，虽然结构复杂了点，但是要比单链表更好实现

双链表介绍

从上面的图中我们可以看到，每一个节点都会有一个指针指向前一个和后一个，然后头节点指向最后一个节点，最后一个节点指向头节点，这就是带头双向循环链表。
那为什么会有单链表和双链表之分呢？
在单链表删除或者查询一个元素时，我们只能单向读取，然后如果删除的话，我们要保存前一个节点，为克服单链表的单向性，可以使用双链表更好的解决此问题。
头结点是为了操作的统一与方便而设立的，放在第一个元素结点之前，其数据域一般无意义（当然有些情况下也可存放链表的长度、用做监视哨等等）

链表的创建

prev指针指向前一个，next指针指向后一个

typedef int LDataType;
typedef struct ListNode
{
	LDataType data;
	struct ListNode* prev;
	struct ListNode* next;

}ListNode;

创建新节点

//创建新的节点
ListNode* BuyListNode(LDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("BuyListNode");
		return NULL;
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	newnode->data = x;

	return newnode;
}

初始化头节点

最开始的头节点前后指针都指向自己，如果有元素插入进来再更改指针指向的位置

//初始化头节点
ListNode* LsitInit()
{
	ListNode* phead = BuyListNode(-1);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;

	return phead;
}

销毁链表结点

把头节点的后一个的节点给cur指针，也就是第一个节点的位置
cur指针指向头节点的时候，以及遍历完了链表，所以循环不再进去
然后保留cur的下一个节点，free掉cur，再把next给cur，继续向后走

//销毁节点
void ListDestroy(ListNode* phead)
{
	assert(phead);//断言phead不能为空
	ListNode* cur = phead->next;//头节点的下一个才是第一个元素
	while (cur != phead)//cur的next不能等于头节点
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(phead);
}

打印链表

//打印节点数据
void ListPrint(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	ListNode* cur = phead->next;

	printf("head<=>");

	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<=>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

判断链表是否为空

如果头节点的next指针指向自己，说明链表为空

bool ListEmpty(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	return phead->next == phead;
}

尾插

只需要更改指针关系，找到最后一个节点的位置，在尾部链接要插入的节点，把新插入的节点前指针和后指针链接到对应的位置即可

//尾插
void ListPushback(ListNode* phead, LDataType x)
{
	assert(phead);

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

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

尾删

找到最后一个节点tail，保留tail的前一个tailprev
把tailprev的next指向头节点，头节点的prev指向tailprev

//尾删
void ListPopback(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(!ListEmpty(phead));

	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* tailprev = tail->prev;
	
	tailprev->next = phead;
	phead->prev = tailprev;
	free(tail);
	tail = NULL;
}

头插

更改指针关系的时候一定要注意先后顺序，不然一旦指针更改可能就会链接到错误的地方

void ListPushFront(ListNode* phead, LDataType x)
{
	assert(phead);
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	
	newnode->next = phead->next;
	phead->next->prev = newnode;
	newnode->prev = phead;
	phead->next = newnode;

	//ListInsert(phead->next, x);
}

头删

注意：只要是删除链表节点，就要判断链表是否为空，如果为空就直接报错
tail指针指向第一个节点，让头节点指针指向tail的next
tail的next的prev指向头节点
最后free掉tail指向的节点

//头删
void ListPopFront(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(!ListEmpty(phead));

	ListNode* tail = phead->next;
	phead->next = tail->next;
	tail->next->prev = phead;
	free(tail);
	tail = NULL;

	//ListErase(phead->next);

}

在pos的前一个位置插入

注：pos要配合着查找函数一起使用，比如查找6，找到之后返回6的地址给指针。
记录pos前一个的节点，然后再更改指针之间的关系

//在pos的前一个位置插入
void ListInsert(ListNode* pos, LDataType x)
{
	assert(pos);
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* prev = pos->prev;

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

删除pos位置节点

//删除pos位置节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(!ListEmpty(pos));

	ListNode* prev = pos->prev;

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

查找

定义一个cur指针指向第一个节点，如果cur的data和要查找的值一样就返回cur，如果不想等就让cur向后走，直到cur走到头节点循环结束。

//查找
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LDataType x)
{
	assert(phead);

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

创作不易，记得三连！笔者水平有限，如有错误的地方，还望指出，谢谢大家