数据结构 | 带头双向循环链表专题
数据结构 | 带头双向循环链表专题
前言
前面我们学了单链表，我们这次来看一个专题带头的双向循环链表~~
文章目录
- 数据结构 | 带头双向循环链表专题
- 前言
-
- 带头双向循环链表的结构
- 实现双向链表
-
- 头文件的定义
- 哨兵位初始化
- 创建节点
- 尾插
- 尾删
- 头插
- 头删
- 打印
- 查找
- 指定位置前插入
- 删除指定位置
- 销毁链表
- List.h
- List.c
带头双向循环链表的结构
- 注意：这里的“带头”跟前面我们说的“头节点”是两个概念，实际前面的在单链表阶段称呼不严
谨，但是为了同学们更好的理解就直接称为单链表的头节点。 - 带头链表里的头节点，实际为“哨兵位”，哨兵位节点不存储任何有效元素，只是站在这里“放哨
的”
哨兵位存在的意义：
- 遍历循环链表避免死循环。
- 每个节点有三部分内容：
- 保存数据的
val - 保存下一个节点的地址next指针
- 保存前一个节点的地址prev指针
- 保存数据的
实现双向链表
我们需要实现以下功能
头文件的定义
List.h
#pragma once
#include哨兵位初始化
- 这里我们初始化成
-1代表是哨兵位，然后让前驱指针和next指针指向自己
ListNode* ListInit()
{
ListNode* pHead = ListCreate(-1);
pHead->_next = pHead;
pHead->_prev = pHead;
return pHead;
}
创建节点
- malloc一个节点，然后让新节点的next和prev赋值为空，将值给了val，最后返回空间
ListNode* ListCreate(LTDataType* x)
{
ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail!\n");
exit(-1);
}
newnode->_val = x;
newnode->_next = NULL;
newnode->_prev = NULL;
return newnode;
}
尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
ListNode* tail = pHead->_prev;
ListNode* newnode = ListCreate(x);
// phead tail newnode
tail->_next = newnode;
newnode->_prev = tail;
newnode->_next = pHead;
pHead->_prev = newnode;
}
尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
assert(pHead->_next != pHead);
ListNode* tail = pHead->_prev;
ListNode* tailprev = tail->_prev;
free(tail);
tailprev->_next = pHead;
pHead->_prev = tailprev;
}
头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
ListNode* cur = pHead->_next;
ListNode* newnode = ListCreate(x);
pHead->_next = newnode;
newnode->_prev = pHead;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
}
头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
assert(pHead->_next != pHead);
ListNode* first = pHead->_next;
ListNode* second = first->_next;
pHead->_next = second;
second->_prev = pHead;
free(first);
first = NULL;
}
打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
ListNode* tail = pHead->_next;
printf("哨兵位->");
while (tail != pHead)
{
printf("%d->", tail->_val);
tail = tail->_next;
}
printf("NULL\n");
}
查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
ListNode* cur = pHead->_next;
while (cur != pHead)
{
if (cur->_val == x)
{
return cur;
}
cur = cur->_next;
}
return NULL;
}
指定位置前插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
ListNode* newnode = ListCreate(x);
ListNode* prev = pos->_prev;
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
pos->_prev = newnode;
newnode->_next = pos;
}
删除指定位置
void ListErase(ListNode* pos)
{
assert(pos);
ListNode* prev = pos->_prev;
ListNode* next = pos->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
free(pos);
pos = NULL;
}
销毁链表
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
ListNode* cur = pHead->_next;
while (cur != pHead)
{
ListNode* next = cur->_next;
free(cur);
cur = next;
}
free(pHead);
pHead = NULL;
}
List.h
#pragma once
#includeList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"
//初始化哨兵位
LTNode* LTInit()
{
LTNode* phead = LTcreate(-1);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
//创建节点
LTNode* LTcreate(LTDataType x)
{
LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail!\n");
exit(-1);
}
newnode->next = NULL;
newnode->prev = NULL;
newnode->val = x;
return newnode;
}
//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead);
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
printf("哨兵位<->");
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d<->", cur->val);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
//判断是否为空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->val == 0;
}
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = LTcreate(x);
LTNode* tail = phead->prev;
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailprev = tail->prev;
free(tail);
tail = NULL;
tailprev->next = phead;
phead->prev = tailprev;
}
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = LTcreate(x);
LTNode* cur = phead->next;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
cur->prev = newnode;
newnode->next = cur;
}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* first = phead->next;
LTNode* second = first->next;
free(first);
phead->next = second;
second->prev = phead;
}
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->val == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
//指定位置的前面插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* newnode = LTcreate(x);
LTNode* posprev = pos->prev;
posprev->next = newnode;
newnode->prev = posprev;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
}
//指定位置删除
LTNode* LTErase(LTNode* pos)
{
assert(pos);
LTNode* posprev = pos->prev;
LTNode* posnext = pos->next;
free(pos);
posprev->next = posnext;
posprev = posprev;
}
- 顺序表和双向链表的分析
| 不同点 | 顺序表 | 链表（单链表） |
|---|---|---|
| 存储空间上 | 物理上一定连续 | 逻辑上连续，但物理上不一定连续 |
| 随机访问 | 支持O(1) | 不支持：O(N) |
| 任意位置插入或者删除元素 | 可能需要搬移元素，效率低O(N) | 只需修改指针指向 |
| 插入 | 动态顺序表，空间不够时需要扩容 | 没有容量的概念 |
| 应用场景 | 元素高效存储+频繁访问 | 任意位置插入和删除频繁 |
好了，双向链表就到这里结束了，有用的话点个赞吧~~