数据结构——双链表
目录
一.前言
二.双链表的基本结构
三.准备阶段
3.1 空间函数
3.2 初始化函数
3.3 打印函数
四.链表的实现
4.1 尾插函数（可以让我们直观认识到该结构的妙用）
4.2 尾删函数
4.3 头插函数
4.4 头删函数
4.5 pos之前插入x函数
4.6 在pos位置删除函数
4.7 查找函数
4.8 销毁函数
五.全部代码
六.结语
一.前言
如果有友友看了我上一篇文章：数据结构——单链表，那么本篇的双链表会让你感到非常的安逸~无压力学会。码字不易，希望大家多多支持我呀！（三连＋关注，你是我滴神！）
二.双链表的基本结构
两两组合下链表一共有八种结构：而我们本文的重点就是带头双向循环链表。
虽然有这么多的链表结构，但我们在实际中用得最多的还是以下两种：
- 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。
- 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据结构。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，后面我们用代码实现了就知道了。
三.准备阶段
3.1 空间函数
//空间函数
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x)
{
LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (node == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
node->data = x;
node->next = NULL;
node->prev = NULL;
return node;
}
3.2 初始化函数
这里得用到二级指针了，要想改变plist（LTNode*)类型的指针，初始化函数就得用到（LTNode**）去接收，但我们可以换个思路，既然我们在不用到二级指针的情况下phead只是plist的临时拷贝，那么我们也可以让初始化函数的返回类型发生变化，这样也可以达到改变plist的作用。把初始化函数赋值给plist即可。
//初始化函数
LTNode* LTInit()
{
//创造一个新节点，该节点是双向循环节点
LTNode*phead = BuyLTNode(-1);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
//最后只要把这个我们人工初始化好的节点赋值给plist就好了
}3.3 打印函数
cur指向哨兵位phead的后面一位节点，这样方便打印。
//打印函数
void LTPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
printf("phead<=>");
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d<=>", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}四.链表的实现
先来个开胃小菜：
4.1 尾插函数（可以让我们直观认识到该结构的妙用）
不同于单链表（有节点要找尾，没节点插入第一个），在双链表中只需要把4个指针都标明好就行，方便又易懂，不用担心是否为空链表。最后出了作用域tail和newnode就会销毁，而新节点是由malloc在堆上申请的，所以还在。
另外还有一点，这样不需要用到二级指针，因为我们有带头节点，这样phead是永远指向它的。
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead);//这里肯定要断言一下的，因为就算是初始化也会有作为头部的哨兵位。 LTNode* newnode = BuyLTNode(x); LTNode* tail = phead->prev; tail->next = newnode; newnode->prev = tail; newnode->next = phead; phead->prev = newnode; }
4.2 尾删函数
要实现尾插我们得注意两点：
- 找到指向尾节点前一个节点的指针
- 单链表为空时不能再进行尾删
//尾删函数
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);//避免phead初始化没完成而导致出错
assert(phead->next!=phead);//当删除到没有节点时，不能再继续尾删
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailPrev = tail->prev;
free(tail);
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;
}大家应该逐渐发现双链表的优势所在了吧，基本上不用像单链表一样考虑到特殊情况然后去修改代码，单链表需要条件判断的问题，双链表都可以应对~
4.3 头插函数
头插也不需要用到二级指针，因为我们要改变的并非phead本身（phead只需要指向哨兵就行），而是改变phead指向的结构体（改变哨兵节点的指向）。
注意别这么改，虽然最后可以通过各种前驱指针找到d1，但代价太大了。
所以我们需要标记首节点（d1)的指向，让每次头插时都能找到原先作为头节点的指针。这里需要注意的是有先后顺序，先让新节点与首节点d1(phead->next指向)相互链接再让它与哨兵节点链接，这样可以避免d1节点地址的丢失。
//头插函数
void PushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
newnode->next = phead->next;
phead->next->prev = newnode;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
}
测试一下：
void TestList2() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPushFront(plist, 10); LTPrint(plist); }
但我建议换另一种写法，上面这种写法容易出错。
定义好一个first的指针，这样顺序怎么搞都不会玩脱。
//头插函数 void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* newnode = BuyLTNode(x); LTNode* first = phead->next; first->prev = newnode; newnode->next = first; phead->next = newnode; newnode->prev = newnode; }
4.4 头删函数
上图是基本思路，我们定义指针的时候不要吝啬，出手阔气一点系统不会在意这点内存滴~
就算是只剩下一个节点，照样拿捏~
测试一下：
void TestList3() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPopFront(plist); LTPrint(plist); }
//头删函数
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(phead->next != phead);
LTNode* first = phead->next;
LTNode* second = first->next;
phead->next = second;
second->prev = phead;
free(first);
}4.5 pos之前插入x函数
简简单单~
//pos之前插入x void LTInsert(LTNode* phead,LTNode* pos, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* newnode = BuyLTNode(x); LTNode* posPrev = pos->prev; newnode->prev = posPrev; newnode->next = pos; pos->prev = newnode; posPrev->next = newnode; }其实我们可以发现写好了Insert函数再搭配的Find函数（更直观）就相当于写好了头插尾插了~
4.6 在pos位置删除函数
//删除pos位置的值 void LTErase(LTNode* pos) { assert(pos); LTNode* posPrev = pos->prev; LTNode* posNext = pos->next; free(pos); posPrev->next = posNext; posNext->prev = posPrev; }该函数也可以复用，起到头删，尾删的作用~
4.7 查找函数
//寻找函数 LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* cur = phead->next; while (cur!=phead) { if (cur->data == x) { return cur; } else { cur = cur->next; } } return NULL; }可以与Insert函数搭配使用~
void TestList4() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPopFront(plist); LTPrint(plist); int x = 0; scanf("%d", &x); LTNode* pos = LTFind(plist, x); if (pos) { LTInsert(plist, pos, 6); } LTPrint(plist); }
4.8 销毁函数
//销毁函数 void LTDestort(LTNode* phead) { assert(phead); LTNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { LTNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } free(phead); }不需要置空 ，里面的形参不会影响到外面的实参。既然里面不用置空，那我们就让外面用的置空就行了。
void TestList4() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPopFront(plist); LTPrint(plist); int x = 0; scanf("%d", &x); LTNode* pos = LTFind(plist, x); if (pos) { LTInsert(plist, pos, 6); } LTPrint(plist); LTDestory(plist); plist = NULL; }
五.全部代码
//List.h #pragma once #include#include #include typedef int LTDataType; typedef struct ListNode { struct ListNode* prev; struct ListNode* next; LTDataType data; }LTNode; //空间函数 LTNode* BuyLTNode(LTDataType x); //初始化函数、 LTNode* LTInit(); //打印函数 void LTPrint(LTNode* phead); //尾插函数 void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x); //尾删函数 void LTPopBack(LTNode* phead); //头插函数 void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x); //头删函数 void LTPopFront(LTNode* phead); //寻找函数 LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x); //pos之前插入x void LTInsert(LTNode* phead,LTNode* pos, LTDataType x); //删除pos位置的值 void LTErase(LTNode* pos); //销毁函数 void LTDestort(LTNode* phead); ————————————————————————————————————————
//List.c #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include "List.h" //空间函数 LTNode* BuyLTNode(LTDataType x) { LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode)); if (node == NULL) { perror("malloc fail"); exit(-1); } node->data = x; node->next = NULL; node->prev = NULL; return node; } //初始化函数 LTNode* LTInit() { LTNode* phead = BuyLTNode(-1); phead->next = phead; phead->prev = phead; return phead; } //打印函数 void LTPrint(LTNode* phead) { assert(phead); printf("phead<=>"); LTNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { printf("%d<=>", cur->data); cur = cur->next; } printf("\n"); } //尾插函数 void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead);//这里肯定要断言一下的，因为就算是初始化也会有作为头部的哨兵位。 LTNode* newnode = BuyLTNode(x); LTNode* tail = phead->prev; tail->next = newnode; newnode->prev = tail; newnode->next = phead; phead->prev = newnode; } //尾删函数 void LTPopBack(LTNode* phead) { assert(phead); assert(phead->next != phead); LTNode* tail = phead->prev; LTNode* tailPrev = tail->prev; free(tail); tailPrev->next = phead; phead->prev = tailPrev; } 头插函数 //void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) //{ // assert(phead); // LTNode* newnode = BuyLTNode(x); // newnode->next = phead->next; // phead->next->prev = newnode; // phead->next = newnode; // newnode->prev = phead; //} //头插函数 void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* newnode = BuyLTNode(x); LTNode* first = phead->next; first->prev = newnode; newnode->next = first; phead->next = newnode; newnode->prev = newnode; } //头删函数 void LTPopFront(LTNode* phead) { assert(phead); assert(phead->next != phead); LTNode* first = phead->next; LTNode* second = first->next; phead->next = second; second->prev = phead; free(first); } //寻找函数 LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* cur = phead->next; while (cur!=phead) { if (cur->data == x) { return cur; } else { cur = cur->next; } } return NULL; } //pos之前插入x void LTInsert(LTNode* phead,LTNode* pos, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* newnode = BuyLTNode(x); LTNode* posPrev = pos->prev; newnode->prev = posPrev; newnode->next = pos; pos->prev = newnode; posPrev->next = newnode; } //删除pos位置的值 void LTErase(LTNode* pos) { assert(pos); LTNode* posPrev = pos->prev; LTNode* posNext = pos->next; free(pos); posPrev->next = posNext; posNext->prev = posPrev; } //销毁函数 void LTDestort(LTNode* phead) { assert(phead); LTNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { LTNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } free(phead); }————————————————————————————————————————
//Test.c #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include "List.h" void TestList1() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPopBack(plist); LTPrint(plist); LTPopBack(plist); LTPrint(plist); LTPopBack(plist); LTPrint(plist); LTPopBack(plist); LTPrint(plist); LTPopBack(plist); LTPrint(plist); } void TestList2() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPushFront(plist, 10); LTPrint(plist); } void TestList3() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPopFront(plist); LTPrint(plist); } void TestList4() { LTNode* plist = LTInit(); LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPushBack(plist, 5); LTPopFront(plist); LTPrint(plist); int x = 0; scanf("%d", &x); LTNode* pos = LTFind(plist, x); if (pos) { LTInsert(plist, pos, 6); } LTPrint(plist); } int main() { //TestList1(); //TestList2(); //TestList3(); TestList4(); return 0; }
六.结语
双链表是不是非常轻松呢~不像我们学单链表那时候草木皆兵，啥都要判断一下，双链表突出的就是一个结构稳定，安逸的很~最后感谢大家的观看，友友们能够学习到新的知识是额滴荣幸，期待我们下次相见~