【数据结构】带头双向循环链表---C语言版（单链表我们分手吧，不要再找我玩了！！！）
文章目录
- 一、前言
- 二、链表的分类
-
- 1. 单向或者双向链表
- 2. 带头或者不带头链表
- 3. 循环或者非循环
- 4. 最常用链表
- 三、带头双向循环链表详解
-
- 创建带头双向循环链表
- ⭕接口1：定义结构体（LTNode）
- ⭕接口2：初始化（创建哨兵卫）（LTInit）
- ⭕接口3：打印（LTPrint）
- ⭕接口4：创建新结点（BuyLTNode）
- ⭕接口5：释放（LTDestroy）
- ⭕接口6：判空（LTEmpty）
- ⭕接口7：头插（LTPushFront）
- ⭕接口8：尾插（LTPushBack）
- ⭕接口9：头删（LTPopFront）
- ⭕接口10：尾删（LTPopBack）
- ⭕接口11：查找（LTFind）
- ⭕接口12：修改（LTModify）
- ⭕接口13：在pos之前插入（LTInsert）
- ⭕接口14：删除pos位置的值（LTErase）
- 四、完整代码
-
- List.h
- List.c
- Test.c
一、前言
在前面我们学习实现了单链表（无头单向不循环链表），这里我们引入带头双向循环链表
很明显这两种链表的结构截然不同，但都是作为链表最常使用链表结构
前者因其结构上的缺点而作为面试考题的常驻嘉宾，而且复杂麻烦
后者则是以结构最优著称，实现起来也是非常的简单（少了单链表头节点，尾节点，前一节点等问题的困扰），可以说是最屌的链表结构
二、链表的分类
1. 单向或者双向链表
- 单向：节点结构中只存在下一节点的地址，所以难以从后一节点找到前一节点
- 双向：节点结构中存在前一节点和后一节点的地址，寻找前一节点和后一节点很便利
2. 带头或者不带头链表
- 带头：在本来的头节点之前还有一个哨兵卫节点作为头节点，它的址域指针指向头节点，值域不做使用
- 不带头：没有哨兵卫头节点，在尾删尾插等问题中要考虑头节点的情况（局限）
3. 循环或者非循环
- 循环：头节点会与尾节点相连
- 非循环：头节点不与尾节点相连
4. 最常用链表
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：
无头单向非循环链表
带头双向循环链表
- 1. 无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
- 2. 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。
三、带头双向循环链表详解
创建带头双向循环链表
这里先创建三个文件：
1️⃣：List.h文件，用于函数的声明
2️⃣：List.c文件，用于函数的定义
3️⃣：Test.c文件，用于测试函数
建立三个文件的目的： 将链表作为一个项目来进行编写，方便我们的学习与观察。
⭕接口1：定义结构体（LTNode）
请看代码与注释
//自定义类型
typedef int ListNodeDataType;
//创建双向链表
typedef struct ListNode
{
struct ListNode* prev; //前址域
struct ListNode* next; //后址域
ListNodeDataType data; //值域
}LTNode;
⭕接口2：初始化（创建哨兵卫）（LTInit）
请看代码与注释
//初始化（创建哨兵卫）
LTNode* LTInit()
{
LTNode* phead = BuyLTNode(-1); //哨兵卫不存储有效值
phead->prev = phead; //初始化哨兵卫头节点址域
phead->next = phead;
return phead;
}
⭕接口3：打印（LTPrint）
请看代码与注释
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
//断言传入指针不为NULL
assert(phead);
printf("guard<==>");
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d<==>", cur->data); //打印数据
cur = cur->next; //找到下一个节点
}
printf("\n");
}
⭕接口4：创建新结点（BuyLTNode）
请看代码与注释
//创建新节点
LTNode* BuyLTNode(ListNodeDataType x)
{
LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail"); //失败打印错误信息并结束进程
return;
}
//初始化节点
newnode->data = x;
newnode->prev = NULL;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
⭕接口5：释放（LTDestroy）
请看代码与注释
//释放
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
//断言传入指针不为NULL
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
LTNode* next = cur->next; //记录下一个节点地址
free(cur); //释放当前节点
cur = next; //找到下一个节点
}
free(phead);
}
⭕接口6：判空（LTEmpty）
请看代码与注释
//判空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->next == phead; //判断只剩哨兵卫头结点的情况
}
⭕接口7：头插（LTPushFront）
请看代码与注释
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
LTNode* first = phead->next; //记录哨兵卫头结点的下一节点
//构建各节点之间的关系
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
newnode->next = first;
first->prev = newnode;
}
⭕接口8：尾插（LTPushBack）
请看代码与注释
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* tail = phead->prev; //找到尾节点
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
//构建尾节点与新节点，新节点与哨兵卫头结点的关系
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
⭕接口9：头删（LTPopFront）
请看代码与注释
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
assert(!LTEmpty(phead));
LTNode* first = phead->next; //记录哨兵卫头节点下一节点及其的下一节点
LTNode* second = first->next;
phead->next = second;
second->prev = phead;
free(first);
}
⭕接口10：尾删（LTPopBack）
请看代码与注释
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
//判空 以及 判断只剩哨兵卫头结点的情况
assert(!LTEmpty(phead));
//记录尾节点及其前一节点
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailPrev = tail->prev;
//构建尾节点前一节点与哨兵卫头结点的关系
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;
free(tail); //释放尾节点
}
⭕接口11：查找（LTFind）
请看代码与注释
LTNode* LTFind(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x) //比较数据
{
return cur;
}
cur = cur->next; //找到下一个节点
}
return NULL; //没找到则返回NULL
}
⭕接口12：修改（LTModify）
请看代码与注释
//修改
void LTModify(LTNode* phead, LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
assert(pos);
pos->data = x;
}
⭕接口13：在pos之前插入（LTInsert）
请看代码与注释
//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* prev = pos->prev;
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
}
⭕接口14：删除pos位置的值（LTErase）
请看代码与注释
//删除pos位置的值
void LTErase(LTNode* pos)
{
assert(pos);
//记录pos的前一节点和后一节点
LTNode* posPrev = pos->prev;
LTNode* posNext = pos->next;
posPrev->next = posNext;
posNext->prev = posPrev;
free(pos); //释放节点
}
四、完整代码
List.h
#pragma once
#includeList.c
#include "List.h"
//创建新节点
LTNode* BuyLTNode(ListNodeDataType x)
{
LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->prev = NULL;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
//初始化（创建哨兵卫）
LTNode* LTInit()
{
LTNode* phead = BuyLTNode(-1); //哨兵卫不存储有效值
phead->prev = phead;
phead->next = phead;
return phead;
}
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
printf("guard<==>");
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d<==>", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
//释放
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
LTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(phead);
}
//判空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->next == phead;
}
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
LTNode* first = phead->next;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
newnode->next = first;
first->prev = newnode;
}
头插
//void LTPushFront(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
//{
// assert(phead);
//
// LTInsert(phead->next, x);
//}
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
尾插
//void LTPushBack(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
//{
// assert(phead);
//
// LTInsert(phead, x);
//}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
assert(!LTEmpty(phead));
LTNode* first = phead->next;
LTNode* second = first->next;
phead->next = second;
second->prev = phead;
free(first);
}
头删
//void LTPopFront(LTNode* phead)
//{
// assert(!LTEmpty(phead));
//
// LTEmpty(phead->next);
//}
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
assert(!LTEmpty(phead));
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailPrev = tail->prev;
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;
free(tail);
}
尾删
//void LTPopBack(LTNode* phead)
//{
// assert(!LTEmpty(phead));
//
// LTEmpty(phead->prev);
//}
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
//修改
void LTModify(LTNode* phead, LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
assert(phead);
assert(pos);
pos->data = x;
}
//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* prev = pos->prev;
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
}
//删除pos位置的值
void LTErase(LTNode* pos)
{
assert(pos);
LTNode* posPrev = pos->prev;
LTNode* posNext = pos->next;
posPrev->next = posNext;
posNext->prev = posPrev;
free(pos);
}
Test.c
#include "List.h"
//头插测试
void TestList01()
{
LTNode* plist = LTInit();
LTPushFront(plist, 4);
LTPushFront(plist, 3);
LTPushFront(plist, 2);
LTPushFront(plist, 1);
LTPrint(plist);
LTDestroy(plist);
plist = NULL;
}
//尾插测试
void TestList02()
{
LTNode* plist = LTInit();
LTPushBack(plist, 4);
LTPushBack(plist, 3);
LTPushBack(plist, 2);
LTPushBack(plist, 1);
LTPrint(plist);
LTDestroy(plist);
plist = NULL;
}
//头删测试
void TestList03()
{
LTNode* plist = LTInit();
LTPushFront(plist, 4);
LTPushFront(plist, 3);
LTPushFront(plist, 2);
LTPushFront(plist, 1);
LTPopFront(plist);
LTPrint(plist);
LTDestroy(plist);
plist = NULL;
}
//尾删测试
void TestList04()
{
LTNode* plist = LTInit();
LTPushFront(plist, 4);
LTPushFront(plist, 3);
LTPushFront(plist, 2);
LTPushFront(plist, 1);
LTPopBack(plist);
LTPrint(plist);
LTDestroy(plist);
plist = NULL;
}
//查找修改测试
void TestList05()
{
LTNode* plist = LTInit();
LTPushFront(plist, 4);
LTPushFront(plist, 3);
LTPushFront(plist, 2);
LTPushFront(plist, 1);
LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
if (pos)
{
LTModify(plist, pos, 8);
}
LTPrint(plist);
LTDestroy(plist);
plist = NULL;
}
//在pos之前插入
void TestList06()
{
LTNode* plist = LTInit();
LTPushFront(plist, 4);
LTPushFront(plist, 3);
LTPushFront(plist, 2);
LTPushFront(plist, 1);
LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
if (pos)
{
LTInsert(pos, 7);
}
LTPrint(plist);
LTDestroy(plist);
plist = NULL;
}
//删除pos位置的值
void TestList07()
{
LTNode* plist = LTInit();
LTPushFront(plist, 4);
LTPushFront(plist, 3);
LTPushFront(plist, 2);
LTPushFront(plist, 1);
LTNode* pos = LTFind(plist, 2);
if (pos)
{
LTErase(pos);
}
LTPrint(plist);
LTDestroy(plist);
plist = NULL;
}
int main()
{
//TestList01();
//TestList02();
//TestList03();
//TestList04();
//TestList05();
//TestList06();
//TestList07();
return 0;
}
这期内容比较容易一些而且比较有趣，希望烙铁们可以理解消化哦！
总结
以上就是 【数据结构】带头双向循环链表—C语言版 的全部内容啦
本文章所在【数据结构与算法】专栏，感兴趣的烙铁可以订阅本专栏哦
前途很远，也很暗，但是不要怕，不怕的人面前才有路。
小的会继续学习，继续努力带来更好的作品
创作写文不易，还多请各位大佬uu们多多支持哦
