带头双向循环链表的实现
带头双向循环链表
- 前言
- 结构分析
- 链表的基本操作实现
-
- 创建节点
- 初始化链表
- 链表销毁
- 打印链表
- 链表尾插
- 链表尾删
- 链表头插
- 链表头删
- 链表查找
- 链表pos位置前面插入
- 删除pos位置
- 链表判空
- 代码复用
- 总代码及头文件
前言
对于链表来说，不只有单链表这一个品种；
链表有很多种形态
按方向分：单向、双向
按带不带头：带头、不带头
按循环：循环、不循环
1、单向或则双向：
2、带头或者不带头：
3、循环或者不循环：
组合排列一下的话，链表一共有8种形态！！！
今天我们就来学习一下结构最复杂的带头双向循环链表！！！；
虽然名字听上去比较复杂，但是实现起来比单链表（全名：不带头、不循环、单向链表）更加简单，也不需要过多考虑特殊情况；
两种链表的比较：（上面是单链表，下面是带头双向循环链表）
结构分析
首先链表的头节点是不存储有效数据的（该节点被称为哨兵位），其次我们只需要知道改头节点的指针就能找到整个链表，并且便于对整个链表进行维护；
当然既然是双向的嘛，那节点一定有个指针域指向前一个节点，另一个指针域指向后一个节点；
那么我们的单个节点的数据结构就是：
现在我们定义了一个plist指针用来维护整个链表，根据上面说的plist就应该用来存储哨兵位的头节点的指针，那么如何表示链表为NULL的情况？
链表为空：
就是:
head->next=head;
head->prev=head;
链表的基本操作实现
创建节点
ListNode* ListCreate(LTDataType x)
{
ListNode* NewNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
if (!NewNode)
exit(-1);
NewNode->val = x;
NewNode->prev = NULL;
NewNode->next = NULL;
return NewNode;
}
我们在创建节点的时候就一起将数据域初始化，方标后续操作；
初始化链表
void InitDummyHead(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
pHead->prev = pHead;
pHead->next = pHead;
}
链表销毁
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
ListNode* cur = pHead->next;
ListNode* next = NULL;
while (cur!=pHead)
{
next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(cur);
}
实现思路：
打印链表
除了哨兵位的节点存到是无效数据不打印外，其他节点的数据都要打印：
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
ListNode* cur = pHead->next;
while (cur != pHead)
{
ListNode* next = cur->next;
printf("%d->",cur->val);
cur = next;
}
printf("NULL\n");
}
链表尾插
该链表的尾插，比单链表的尾插简单太多了，不用遍历找尾：
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
ListNode* NewNode = ListCreate(x);
ListNode* tail = pHead->prev;
tail->next = NewNode;
NewNode->prev = tail;
pHead->prev = NewNode;
NewNode->next = pHead;
}
链表尾删
由于是循环的，哨兵位的前一个节点就是尾节点，同时尾节点的前一个节点我们也不用遍历，可以很轻松的拿到：
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
assert(!is_Empty(pHead));//判空
ListNode* tail = pHead->prev;
ListNode* prev = tail->prev;
ListNode* next = pHead;
free(tail);
prev->next = next;
next->prev = prev;
}
链表头插
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
ListNode* prev = pHead;
ListNode* cur = pHead->next;
ListNode* NewNode = ListCreate(x);
prev->next = NewNode;
NewNode->prev = prev;
NewNode->next = cur;
cur->prev = NewNode;
}
链表头删
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
assert(!is_Empty(pHead));//判空
ListNode* prev = pHead;
ListNode* cur = pHead->next;
ListNode* next = cur->next;
free(cur);
prev->next = next;
next->prev = prev;
}
链表查找
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
assert(!is_Empty(pHead));//表都为NULL了，就没办法找了
ListNode* cur = pHead->next;
while (cur != pHead)
{
if (cur->val == x)
return cur;
else
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
链表pos位置前面插入
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);//pos不能为NULL,由于参数限制我们无法对pos判断是否为哨兵位头节点，因此我们假设pos传的都是合法指针和NULL
ListNode* NewNode = ListCreate(x);
ListNode* prev = pos->prev;
NewNode->next = pos;
pos->prev = NewNode;
prev->next = NewNode;
NewNode->prev = prev;
}
删除pos位置
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
assert(pos);//由于参数限制，我们无法判断表是否为NULL；
ListNode* prev = pos->prev;
ListNode* next = pos->next;
free(pos);
prev->next = next;
next->prev = prev;
}
链表判空
//判断链表是否为NULL
bool is_Empty(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
return pHead == pHead->prev;
}
代码复用
我们上面既然实现了在pos位置之前插入和删除pos位置的数据；
那么：
ListInsert(plist,x);//相当于尾插
ListInsert(plist->next, x);//相当于头插
ListErase(plist->next);//相当于头删
ListErase(plist->prev);//相当于尾删;
那么实际上我们只要实现ListInsert、ListErase这两个接口就能快速实现出带头双向循环链表了；
总代码及头文件
头文件的包含：
#pragma once
#include功能代码实现：
#include"DList.h"
ListNode* ListCreate(LTDataType x)
{
ListNode* NewNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
if (!NewNode)
exit(-1);
NewNode->val = x;
NewNode->prev = NULL;
NewNode->next = NULL;
return NewNode;
}
void InitDummyHead(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
pHead->prev = pHead;
pHead->next = pHead;
}
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
ListNode* cur = pHead->next;
ListNode* next = NULL;
while (cur!=pHead)
{
next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(cur);
}
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
ListNode* cur = pHead->next;
while (cur != pHead)
{
ListNode* next = cur->next;
printf("%d->",cur->val);
cur = next;
}
printf("NULL\n");
}
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
/*ListNode* NewNode = ListCreate(x);
ListNode* tail = pHead->prev;
tail->next = NewNode;
NewNode->prev = tail;
pHead->prev = NewNode;
NewNode->next = pHead;*/
ListInsert(pHead,x);//函数复用
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
assert(!is_Empty(pHead));//判空
/*ListNode* tail = pHead->prev;
ListNode* prev = tail->prev;
ListNode* next = pHead;
free(tail);
prev->next = next;
next->prev = prev;*/
ListErase(pHead->prev);//函数复用
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
/*ListNode* prev = pHead;
ListNode* cur = pHead->next;
ListNode* NewNode = ListCreate(x);
prev->next = NewNode;
NewNode->prev = prev;
NewNode->next = cur;
cur->prev = NewNode;*/
ListInsert(pHead->next,x);//函数复用
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
assert(!is_Empty(pHead));//判空
/*ListNode* prev = pHead;
ListNode* cur = pHead->next;
ListNode* next = cur->next;
free(cur);
prev->next = next;
next->prev = prev;*/
ListErase(pHead->next);//函数复用
}
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
assert(pHead);
assert(!is_Empty(pHead));//表都为NULL了，就没办法找了
ListNode* cur = pHead->next;
while (cur != pHead)
{
if (cur->val == x)
return cur;
else
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);//pos不能为NULL,由于参数限制我们无法对pos判断是否为哨兵位头节点，因此我们假设pos传的都是合法指针和NULL
ListNode* NewNode = ListCreate(x);
ListNode* prev = pos->prev;
NewNode->next = pos;
pos->prev = NewNode;
prev->next = NewNode;
NewNode->prev = prev;
}
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
assert(pos);//由于参数限制，我们无法判断表是否为NULL；
ListNode* prev = pos->prev;
ListNode* next = pos->next;
free(pos);
prev->next = next;
next->prev = prev;
}
//判断链表是否为NULL
bool is_Empty(ListNode* pHead)
{
assert(pHead);
return pHead == pHead->prev;
}