链表------双向链表详解

双链表的不同结构

1.双向无头不循环链表

2.双向无头循环链表

3.双向有头不循环链表

4.双向有头循环链表

双向链表和单向链表的区别

存储空间方面：双链表比单链表多一个prev指针，故双链表的存储空间要比单链表大。
在处理时间方面：在插入删除方面，双链表的处理时间要比单链表短。双链表每个结点都记录着前一个结点和后一个结点的地址，单链表在插入的时候，需要再遍历一遍找到前一个结点的地址，或者用双指针记录前结点的地址，而双链表一个prev就搞定了。

提问：为什么市面上单链表的应用比双链表多？
原因：在插入删除和查找方面，双链表更优，在内存分配方面，单链表更优。双链表比单链表多一个指针，长度为n的话就要多n*len字节（32位，len为4，64位，len为8），在一些对时间效率要求不高的应用场景下，通常会选择以时间换空间的做法，即选择单链表。

双向有头循环链表的增删改查

创建和初始化结点

思路：初始化双向有头循环链表，要把next，prev都指向head

//双链表的初始化
DList* DListinit()
{
	//创建头节点
	DList* phead = (DList*)malloc(sizeof(DList));
	assert(phead);
	//next为下一个结点的地址，prev为前一个结点的地址
	//循环链表中，头结点的前一个结点和后一个结点都是自己
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;
	return phead;
}

增加结点

思路：注意插入时，链接断开的顺序，清楚next和prev的指向

//双链表的尾插
void DListpushback(DList* phead, Datatype x)
{
	assert(phead);
	//用tail记录尾结点地址
	DList* tail = phead->prev;
	DList* newnode = (DList*)malloc(sizeof(DList));
	assert(newnode);
	newnode->data = x;
	//将尾结点的next指向新结点
	tail->next = newnode;
	//将新结点prev指向尾结点
	newnode->prev = tail;
	//将新结点next指向头结点
	newnode->next = phead;
	//再将头结点prev指向新结点
	phead->prev = newnode;
}
//头插
void DListpushfront(DList* phead, Datatype x)
{
	assert(phead);
	DList* cur = phead->next;
	DList* newnode = (DList*)malloc(sizeof(DList));
	assert(newnode);
	newnode->data = x;
	//判断链表中是否只有一个头结点
	if (cur == phead)
	{
		phead->next = newnode;
		phead->prev = newnode;
		newnode->next = phead;
		newnode->prev = phead;
	}
	else
	{
		cur->prev = newnode;
		newnode->next = cur;
		newnode->prev = phead;
		phead->next = newnode;
	}
}
//在pos位置前面插入
void DListpushposfront(DList* pos, Datatype x)
{
	assert(pos);
	DList* newnode = (DList*)malloc(sizeof(DList));
	assert(newnode);
	newnode->data = x;
	//pos->prev为前一个结点的地址，后面再加个->next，表示将前结点的next指向新结点
	pos->prev->next = newnode;
	newnode->prev = pos->prev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

删除结点

思路：头删和尾删时，需注意头结点的指向问题。

//双链表的尾删
void DListdelback(DList* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	DList* tail = phead->prev;
	//tailprev为尾结点的前一个结点
	DList* tailprev = tail->prev;
	//释放尾结点
	free(tail);
	//将前结点的next指向头结点
	tailprev->next = phead;
	//头结点的prev指向tailprev
	phead->prev = tailprev;
	
}
//头删
void DListdelfront(DList* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next);
	//head为第一个记录数据的结点
	DList* head = phead->next;
	phead->next = head->next;
	head->next->prev = phead;
	free(head);
}
//删除指定位置pos的值
void DListdelpos(DList*phead,DList* pos)
{
	assert(pos);
	assert(phead);
	assert(phead->next);
	DList* post = pos;
	//将pos位置的前结点和后结点链接起来
	post->prev->next = post->next;
	post->next->prev = post->prev;
	free(post);
}

修改结点

思路：

//通过查找函数找到需要修改的结点，然后直接对其data修改
DList* pos = DListcheck(plist, 2);
	if (pos)
		pos->data = 0;
	//打印链表
	DListprint(plist);

查找和打印结点

思路：根据尾结点的next为头结点的特性，遍历打印链表。

//查找
DList* DListcheck(DList* phead,Datatype x)
{
	assert(phead);
	//需要对头结点的next断言，查找结点时，链表不能为空
	assert(phead->next);
	DList* cur = phead->next;
	//遍历条件设置为!=phead,防止进入链表循环
	while (cur!=phead)
	{
		if (cur->data == x)
			return cur;
		else
			cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}
//打印双链表
void DListprint(DList* phead)
{
	DList* cur = phead->next;
	while (cur!=phead)
	{
		printf("%d ",cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

总结

双链表在增删改查方面比单链表方便很多，但在存储空间方面，单链表是比双链表更优的，根据场景不同，两种链表都能发挥出其优点。在学习链表方面，还是要注意区分头指针和头结点！