数据结构与算法-线性表专题(三)-双链表

双链表

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的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。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。

结点结构

0.数据结构声明

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElementType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

//定义结点
typedef struct Node{
    ElementType data;
    struct Node *prior;
    struct Node *next;
}Node;

typedef struct Node * DoublyLinkedList;

1.初始化

双链表

带头结点的双链表

Status createLinkList(DoublyLinkedList *list){
    
    //指向头结点
    *list = (DoublyLinkedList)malloc(sizeof(Node));
    if (*list == NULL) return ERROR;
    
    (*list)->prior = NULL;
    (*list)->next = NULL;
    (*list)->data = -1;
    
    //初始化一个10个结点的双向链表
    DoublyLinkedList p = *list;
    for(int i=0; i < 10; i++){
        
        //创建临时结点
        DoublyLinkedList temp = (DoublyLinkedList)malloc(sizeof(Node));
        temp->prior = NULL;
        temp->next = NULL;
        temp->data = i;
        
        //建立双向链表关系
        //temp是p的后继
        p->next = temp;
        //temp的前驱是p
        temp->prior = p;
        //p要记录尾结点的位置,方便下一次插入
        p = p->next;
    }
    
    return OK;
}

DoublyLinkedList list;
int temp,item,data;
InitLinkList(&list);
printf("链表创建成功,打印链表:\n");
Description(list);

2.遍历

void Description(DoublyLinkedList list){
    
    DoublyLinkedList temp = list->next;
    
    if(temp == NULL){
        printf("双向链表为空!\n");
        return;
    }
    
    while (temp) {
        printf("%d  ",temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("\n");
}

Description(list);

3.插入

Status ListInsert(DoublyLinkedList *list, int i, ElementType data){
    
    //1. 插入的位置不合法 为0或者为负数
    if(i < 1) return ERROR;
    
    //2. 新建结点
    DoublyLinkedList temp = (DoublyLinkedList)malloc(sizeof(Node));
    temp->data = data;
    temp->prior = NULL;
    temp->next = NULL;
    
    //3.将p指向头结点!
    DoublyLinkedList p = *list;
    
    //4. 找到插入位置i直接的结点
    for(int j = 1; j < i && p;j++)
        p = p->next;
    
    //5. 如果插入的位置超过链表本身的长度
    if(p == NULL){
        return  ERROR;
    }
    
    //6. 判断插入位置是否为链表尾部;
    if (p->next == NULL) {
        
        p->next = temp;
        temp->prior = p;
    }else{
        //1、将p->next 结点的前驱prior = temp
        p->next->prior = temp;
        //2、将temp->next 指向原来的p->next
        temp->next = p->next;
        //3、p->next 更新成新创建的temp
        p->next = temp;
        //4、新创建的temp前驱 = p
        temp->prior = p;
    }
    return  OK;
}

printf("请输入插入的位置\n");
scanf("%d %d",&temp,&item);
ListInsert(&list, temp, item);
printf("插入数据,打印链表:\n");
Description(list);

4.删除结点

Status ListRemove(DoublyLinkedList *list, int i, ElementType *data){
    
    int k = 1;
    DoublyLinkedList p = (*list);
    
    //1.判断双向链表是否为空,如果为空则返回ERROR;
    if (*list == NULL) {
        return ERROR;
    }
    
    //2. 将指针p移动到删除元素位置前一个
    while (k < i && p != NULL) {
        p = p->next;
        k++;
    }
    
    //3.如果k>i 或者 p == NULL 则返回ERROR
    if (k>i || p == NULL) {
        return  ERROR;
    }
    
    //4.创建临时指针delTemp 指向要删除的结点,并将要删除的结点的data 赋值给*data,带回到main函数
    DoublyLinkedList delTemp = p->next;
    *data = delTemp->data;
    
    //5. p->next 等于要删除的结点的下一个结点
    p->next = delTemp->next;
    
    //6. 如果删除结点的下一个结点不为空,则将将要删除的下一个结点的前驱指针赋值p;
    if (delTemp->next != NULL) {
        delTemp->next->prior = p;
    }
    
    //7.删除delTemp结点
    free(delTemp);
    
    return OK;
}

printf("请输入删除的位置\n");
scanf("%d",&temp);
ListRemove(&list, temp, &data);
printf("元素: %d，删除位置为%d\n",data,temp);
printf("删除操作之后的,双向链表:\n");
Description(list);

5.查找元素

int IndexOfValueInList(DoublyLinkedList list,ElementType elem){
    
    DoublyLinkedList p = list->next;
    int i = 1;
    while (p) {
        if (p->data == elem) {
            return i;
        }
        
        i++;
        p = p->next;
    }
    
    return  -1;
}

printf("请输入你要查找的内容\n");
scanf("%d",&temp);
ElementType index = IndexOfValueInList(list, temp);
printf("在双向链表中查找到数据域为%d的结点,位置是:%d\n",temp,index);

6.更新元素

Status replaceLinkList(DoublyLinkedList *list,int index,ElementType newElem){
    
    DoublyLinkedList p = (*list)->next;
    
    for (int i = 1; i < index; i++) {
        p = p->next;
    }
    
    p->data = newElem;
    return OK;
}

printf("请输入你要更新的结点以及内容\n");
scanf("%d %d",&temp,&item);
replaceLinkList(&list, temp, item);
printf("更新结点数据后的双向链表:\n");