C语言数据结构之双向链表
前言
前面介绍了单链表，由于单链表遍历查找是单向性的，故引出了双向链表的概念，也叫双链表，既可以向前查找，也可以向后遍历。
C语言数据结构之单链表
C语言数据结构之双向链表
c语言数据结构之栈
c语言数据结构之队列
C语言数据结构之树
1 双链表
1.1 基本结构
在单链表的基础上增加一个前驱指针，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。初始化一个头节点，前驱指针和后驱指针均指向NULL，头节点的数据域是有数据的，这点跟单链表不同。
pre表示前驱指针，指向当前结点的前一个结点，如果当前结点是头结点，则pre指针为空；
next表示后继指针，指向当前结点的下一个结点，如果当前结点是尾结点，则next指针为空。
typedef struct _NODE {
int data;
struct _NODE *next; //后继指针
struct _NODE *pre; //前驱指针
}Node,*Nodelist;1.1 创建双链表
调用malloc函数申请内存的时候返回值是指向申请的地址，如果申请失败返回NULL，这里我们最好要养成习惯判断是否内存申请成功；exit函数的作用是退出当前程序的进程；头节点的两个指针都指向NULL，并给头节点输入数据；当输入文件结束符(window下输入ctrl+z、linux下输入ctrl+d)的时候就完成链表的创建。
Nodelist double_link_create()
{
int Data = 0;
Node *p = NULL;
Node *head = (Nodelist)malloc(sizeof(Node));
if(head == NULL){
printf("head malloc fail.\n");
exit(-1);
}
head->pre = NULL;
head->next = NULL;
printf("window下输入ctrl+z完成创建;linux下输入ctrl+d完成创建\n");
printf("please input data:");
scanf("%d",&Data);
head->data = Data;
p = head;
while(scanf("%d",&Data) != EOF){
Node *q = (Nodelist)malloc(sizeof(Node));
if(q == NULL){
printf("malloc fail.\n");
exit(-1);
}
q->data = Data;
q->pre = p;
q->next = NULL;
p->next = q;
p = q;
}
return head;
}1.2 链表中插入新节点
双向链表的插入操作，首先需要开辟一个新的节点内存空间，然后将它的pre指针指向所需插入位置的前一个结点，同时，它所需插入的前一个结点的next指针修改指向为该新的结点，同理，该新的结点的next指针将会指向一个原本的下一个结点，而修改下一个结点的pre指针为指向新结点自身。
还需要对插入位置进行考虑：①插入到头节点位置处理；②插入到链表中间处理；③插入到表尾处理；④插入位置超过链表本身长度处理。
Nodelist double_link_insert(Nodelist h, int addr, int data)
{
Node *p = h;
Node *add_node = (Nodelist)malloc(sizeof(Node));
if(add_node == NULL){
printf("malloc fail.\n");
exit(-1);
}
add_node->data = data;
if(addr == 1){ //插入到头节点要特殊考虑
add_node->pre = NULL;
add_node->next = p;
p->pre = add_node;
h = add_node; //头节点指向新节点
return h;
}
else{
for(int i = 1; i < addr; i++){
if(p->next != NULL){
p = p->next;
}
else{ //addr错误则将新节点链接在表尾
printf("addr is too large\n");
add_node->pre = p;
add_node->next = NULL;
p->next = add_node;
return h;
}
}
add_node->pre = p->pre;
add_node->next = p;
p->pre = add_node;
}
return h;
}1.3 链表删除节点
首先，指定需要删除的结点位置，选中这个结点的前一个结点，将前一个结点的next指针指向自己的下一个结点，同时，选中该节点的下一个结点，将下一个结点的pre指针修改指向为自己的上一个结点，最后，释放删除结点的内存空间。
逻辑注意事项：①假设指定删除位置超过链表本身长度如何处理；②删除头节点处理；③删除为节点处理；④删除中间节点处理。
Nodelist double_link_delete(Nodelist h, int addr)
{
Node *p = h;
for(int i = 1; i < addr; i++){
if(p->next != NULL){
p = p->next;
}
else{
printf("addr error,function exit.\n");
return h;
}
}
if(addr == 1){ //删除头节点
p->next->pre = NULL;
h = p->next;
free(p);
}
else{
if(p->next == NULL){ //删除尾节点
p->pre->next = NULL;
free(p);
}
else{
p->pre->next = p->next;
p->next->pre = p->pre;
free(p);
}
}
return h;
}2 示例程序
双链表主要懂如何插入、删除操作，其它的修改、查询、打印等都跟单链表差不多，逻辑点比较简单，重点是学会对指针的使用。
/****************************************
Fuction:C语言实现双向链表
Time:9/21/2022
Author:Qurry
****************************************/
#include
#include
typedef struct _NODE {
int data;
struct _NODE *next; //后继指针
struct _NODE *pre; //前驱指针
}Node,*Nodelist;
/********** 创建双链表 ************/
Nodelist double_link_create()
{
int Data = 0;
Node *p = NULL;
Node *head = (Nodelist)malloc(sizeof(Node));
if(head == NULL){
printf("head malloc fail.\n");
exit(-1);
}
head->pre = NULL;
head->next = NULL;
printf("window下输入ctrl+z完成创建;linux下输入ctrl+d完成创建\n");
printf("please input data:");
scanf("%d",&Data);
head->data = Data;
p = head;
while(scanf("%d",&Data) != EOF){
Node *q = (Nodelist)malloc(sizeof(Node));
if(q == NULL){
printf("malloc fail.\n");
exit(-1);
}
q->data = Data;
q->pre = p;
q->next = NULL;
p->next = q;
p = q;
}
return head;
}
/********* 链表增加节点 ***********
* addr:增加节点的位置
* data:增加节点的数据
* ********************************/
Nodelist double_link_insert(Nodelist h, int addr, int data)
{
Node *p = h;
Node *add_node = (Nodelist)malloc(sizeof(Node));
if(add_node == NULL){
printf("malloc fail.\n");
exit(-1);
}
add_node->data = data;
if(addr == 1){ //插入到头节点要特殊考虑
add_node->pre = NULL;
add_node->next = p;
p->pre = add_node;
h = add_node; //头节点指向新节点
return h;
}
else{
for(int i = 1; i < addr; i++){
if(p->next != NULL){
p = p->next;
}
else{ //addr错误则将新节点链接在表尾
printf("addr is too large\n");
add_node->pre = p;
add_node->next = NULL;
p->next = add_node;
return h;
}
}
add_node->pre = p->pre;
add_node->next = p;
p->pre = add_node;
}
return h;
}
/*********** 链表删除节点 *************
* addr:删除节点的位置
* **************************************/
Nodelist double_link_delete(Nodelist h, int addr)
{
Node *p = h;
for(int i = 1; i < addr; i++){
if(p->next != NULL){
p = p->next;
}
else{
printf("addr error,function exit.\n");
return h;
}
}
if(addr == 1){ //删除头节点
p->next->pre = NULL;
h = p->next;
free(p);
}
else{
if(p->next == NULL){ //删除尾节点
p->pre->next = NULL;
free(p);
}
else{
p->pre->next = p->next;
p->next->pre = p->pre;
free(p);
}
}
return h;
}
/********** 链表修改数据 **********
* old_data:要修改的数据
* new_data:修改后的数据
* ****************************************/
void double_link_modify(Nodelist h, int old_data, int new_data)
{
Node *p = h;
while(p->data != old_data){
if(p->next != NULL){
p = p->next;
}
else{
printf("old_data error!\n");
return;
}
}
p->data = new_data;
}
/******** 链表查找数据 *********
* addr:查找数据的位置
* *********************************/
void double_link_find(Nodelist h, int addr)
{
Node *p = h;
for(int i = 1; i < addr; i++){
if(p->next != NULL){
p = p->next;
}
else{
printf("addr error,function exit.\n");
return;
}
}
printf("Data:%d\n",p->data);
}
/********** 链表数据打印 **********/
void double_link_print(Nodelist h)
{
Node *p = h;
int inode = 1;
while(1){
printf("Node[%d]:%d\n",inode++,p->data);
if(p->next == NULL){
return;
}
else{
p = p->next;
}
}
}
/*********** 选择菜单 **************/
int menu_select()
{
int num;
printf("1:插入节点 2:修改节点 3:删除节点 4:打印节点数据 5:查找节点数据 0:退出\n");
printf("Please input num : ");
scanf("%d",&num);
return num;
}
/************ 退出释放内存 ************/
void free_node(Nodelist H)
{
Node *P = H->next;
while(1){
free(P);
P = P->next;
if(P->next == NULL){
free(P);
break;
}
}
}
void main()
{
Node *head = NULL;
int mode,addr,data1,data2;
head = double_link_create();
while(1){
mode = menu_select();
switch (mode)
{
case 0:
printf("Bye bye!\n");
free_node(head);
exit(0);
case 1:
printf("please input addr & data:");
scanf("%d %d",&addr,&data1);
head = double_link_insert(head,addr,data1);
break;
case 2:
printf("please input old data & new data:");
scanf("%d %d",&data1,&data2);
double_link_modify(head,data1,data2);
break;
case 3:
printf("please input addr:");
scanf("%d",&addr);
head = double_link_delete(head,addr);
break;
case 4:
double_link_print(head);
break;
case 5:
printf("please input addr:");
scanf("%d",&addr);
double_link_find(head,addr);
break;
default:
printf("input num error!\n");
break;
}
}
}
linux下测试结果
