带头双向循环链表的实现

目录

认识带头双向循环链表 

双向链表

循环链表

带头链表

带头双向循环链表

双向链表的优势和不足：

顺序表的优势和不足： 

实现带头双向循环链表

创建带头双向循环链表

 初始化

创建返回链表的头结点

打印链表

 尾插

尾删

头插

头删

查找

在pos位置前插入

删除pos位置

销毁

总代码

ListNode.h

ListNode.c

test.c

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认识带头双向循环链表 

双向链表

我们之前认学习的单链表，是包含一个next指针指向下一个结点，而双向链表既有next指针，又有一个前指针指向前一个结点

循环链表

循环链表就是最后一个结点的next不指向NULL，指向第一个结点

带头链表

带头链表就是带哨兵位的头结点head，头结点不存数据

带头双向循环链表

1. 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。
2. 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。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

双向链表的优势和不足：

双向链表的优势：

• 任意位置插入删除都是O(1)
• 按需申请释放，合理利用空间，不存在浪费

问题：

• 下标的随机访问不方便O(N)

顺序表的优势和不足： 

顺序表的优势：

• 支持下标的随机访问O(1)

问题：

• 头插或中间插入的效率低O(N)
• 空间不够需要扩容，有一定的消耗，且可能存在一定的空间浪费
• 只适合尾插尾删

实现带头双向循环链表

同样我们创建三个文件来实现：

创建带头双向循环链表

我们在结构体中定义val存数据，prev指向前一个结点，next指向下一个结点

 初始化

让phead->next和phead->prev都指向phead，给phead->val赋值为-1，最后返回phead

创建返回链表的头结点

打印链表

 尾插

尾删

头插

头删

头结点不能删！！！

所以我们要assert(phead->next != phead)

查找

在pos位置前插入

特殊情况：

• LTInsert(phead->next,x)就是头插
• LTInsert(phead,x)就是尾插

删除pos位置

特殊情况：

• LTErase(phead->next)就是头删
• LTErase(phead->prev)就是尾删

销毁

总代码

ListNode.h

#pragma once
#include
#include
#include
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType val;
	struct ListNode* prev;
	struct ListNode* next;
}LTNode;

//初始化
LTNode* LTInit();
//创建返回链表的头结点.
LTNode* CreateLTNode(LTDataType x);
//打印
void LTPrint(LTNode* phead);

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);
//在pos位置前插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
//删除pos位置
void LTErase(LTNode* pos);
//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead);

ListNode.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"ListNode.h"
//初始化
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = CreateLTNode(-1);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;
	return phead;
}
//创建返回链表的头结点.
LTNode* CreateLTNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	return newnode;
}
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	printf("哨兵位");
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<=>", cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("哨兵位\n");
}
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	phead->prev = newnode;
	newnode->next = phead;
}
//尾删
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
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);
	LTNode* first = phead->next;
	newnode->next = first;
	first->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
}
//头删
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);
	first = NULL;
}
//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;
}
//在pos位置前插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);
	LTNode* posprev = pos->prev;
	posprev->next = newnode;
	newnode->prev = posprev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}
//删除pos位置
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	LTNode* posprev = pos->prev;
	LTNode* posnext = pos->next;
	posprev->next = posnext;
	posnext->prev = posprev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}
//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(phead);
	phead = NULL;
}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"ListNode.h"
int main()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	//尾插
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);
	LTPrint(plist);
	//尾删
	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);
	//头插
	LTPushFront(plist, 0);
	LTPrint(plist);
	//头删
	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);
	//查找 pos前插
	LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
	LTInsert(pos, 3);
	LTPrint(plist);
	//删除pos位置
	LTErase(pos);
	LTPrint(plist);
	//销毁
	LTDestroy(plist);


	return 0;
}