【数据结构】双向链表(思路解释，插入，删除，打印. c++代码)

到双向链表咯，链表的知识终于走到最终章了hhh(视频教程只到这些知识

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目录

双向链表的思想 

双向链表的操作

新节点的初始化

从链表头部插入节点

正向打印链表 

反向打印链表 

从链表中删除数据

从链表末尾插入节点

主函数测试 

---

 

双向链表的思想 

就我粗浅的描述，双向链表就是可以从前后两个方向遍历链表(简称双链表)，相比单链表节点：包含两个元素，一个元素用来存储数据，一个元素用来存储下一个数据的地址，双向链表只是在这两个元素的基础上，增加了一个存储上一个数据的地址。

其实很好理解，当一个节点包含本身的数据，又含有其上一个元素和下一个元素的地址，那么不就可以从前或者从后索引到其他元素么？可以理解撒。

不过它比单链表多开辟了一份地址的空间，但在复杂情况下，使用双链表应该会方便。

双向链表的操作

明白双向链表的思想之后，我们会想到它肯定是方便执行那些单链表可以实现的操作咯。这里一些部分会与单链表进行对比理解。

新节点的初始化

在执行插入节点的操作时，会面临需要创建一个新的节点的问题，由于双向链表每个节点包含三个元素，相比单链表要多写一步，为了使代码更简洁清晰，把创建新节点单独封装函数，直接调用即可。注意其返回值应该是指向新创建节点的指针。

// 创建一个新的节点
struct Node *GetNew(int x)
{
    struct Node *temp = new Node();
    temp->data = x;
    temp->next = NULL;
    temp->prev = NULL;
    return temp;
}

从链表头部插入节点

我们思考一下，在单链表中，从头部插入节点，思路如下

而且这两步的顺序是不可以改的，防止地址丢失。

而双向链表因为多存储了一个地址 ，在思想上更容易理解一些。思路如下

这两步是没有先后顺序的，因为前后地址都是单独存储的，不存在丢失。 

两者在书写上的区别就是：单链表并没有单独将head=NULL的情况进行判断。因为不论链表是否为空，所执行的操作都是一样的：更改新节点的地址位为head即可。

单链表：

void Insert(int x)
{
    struct Node* temp=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));//malloc 的返回值为 void*，接收时必须强制类型转换
    (*temp).data = x;
    temp->next=head;//当链表为空的时候 head 自然是NULL 该语句仍然成立 所以可以部分情况 写一个语句即可
    head = temp;
}

这是因为，单链表只需要存储后一个数据的地址。但是双向链表还存储了其前一个数据的地址，为了确保正确更新，需要对head==NULL单独判断。当head==NULL时，直接更新head即可，但是当链表不为空的时候，需要对节点中的两个地址进行不同的更新。

// 从链表头部插入节点
void InsertAtHead(int x)
{
    struct Node *newnode = GetNew(x);
    if (head == NULL)
    {
        head = newnode;
        return;
    }
    // 更新地址指向来建立联系
    head->prev = newnode;
    newnode->next = head;
    head = newnode;
}

正向打印链表 

这个就比较简单了，直接参考代码。 

// 正向打印链表
void Print()
{
    struct Node *temp = head;
    printf("Forward:");
    if (temp == NULL)
        return;
    while (temp != NULL)
    {
        printf("%d ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("\n");
}

反向打印链表 

这里就有一些注意点了。

想想我们单链表反向打印是怎么实现的？通过递归找到了链表的最后一个节点，实现反向打印。

而双链表由于存储了前一个数据的地址，所以可以不使用递归，通过while循环先把temp更新到指向链表中的最后一个节点，然后直接将数据的更新方式 从temp->next，变化为temp->prev.

head==NULL的情况就不再解释了，写过很多次了。

// 反向打印
void ReversePrint()
{
    struct Node *temp = head;
    printf("Reverse:");
    if (temp == NULL)
        return;
    // 遍历链表到达最后一个节点
    while (temp->next != NULL) // 注意这里应该是判断temp->next不等于NULL，这样循环终止的时候，temp是指向最后一个节点的
    {
        temp = temp->next;
    }
    while (temp != NULL)
    {
        printf("%d ", temp->data);
        temp = temp->prev;
    }
    printf("\n");
}

从链表中删除数据

想一下单链表中我们是如何实现的？直接通过地址的更改。

只不过地址的存储和更新需要注意。 

for (int i = 0; i < x - 2; i++)
{
    temp1 = temp1->next;
}                                 // 现在找到的时目标位置的前一个位置 即此时temp1表示的是要删除元素的前一个元素
struct Node *temp2 = temp1->next; // 现在temp2表示的是要删除的这个元素
temp1->next = temp2->next;        // 让n-1的地址指向n+1的位置
free(temp2);

 在双向链表中，删除节点的思路应该是这样的

在双向链表中删除一个节点，需要先找到要删除的节点，然后将该节点的前驱节点的 next 指针指向该节点的后继节点，将该节点的后继节点的 prev 指针指向该节点的前驱节点。同样没有先后顺序

void Delete(int x)
{
    struct Node *temp = head;
    if (x == 1)
    {
        head = temp->next;
        free(temp);
    }
    // 在 for 循环中，temp 被移动到了要删除的节点
    // 但是在循环结束后，temp 没有进行任何检查，所以如果 x 大于链表的长度
    // 那么 temp 将会是一个空指针，这将导致程序崩溃

    // 由于我们传入的是 第 x 个节点，是个数字，所以for循环的主体要定义一个整型i来进行遍历
    for (int i = 0; i < x - 1; i++)
    {
        temp = temp->next;
    } // 找到了要删除的节点

    /*最开始自己写写错了...我把它想成交换数据了，看错了
    struct Node* temp1;
    temp1=temp->prev;
    temp->prev=temp->next;
    temp->next=temp1;
    free(temp1);
    */

//重点！！
    temp->prev->next = temp->next;
    temp->next->prev = temp->prev;
    free(temp);
    // 释放要删除节点所占用的内存空间
}

从链表末尾插入节点

 单链表中的实现

//创建一个新的节点，遍历链表中的节点直到找到下一个地址为空的节点为止
    Node *temp2 = head;
    while (temp2->next != NULL)
        temp2 = temp2->next;
    //更新 插入的节点
    temp2->next = temp1;

双链表中唯一不同的就是最后更新地址的时候，注意更新两个地址。 

void InsertAtTail(int x)
{
    struct Node *temp1 = GetNew(x);
    if (head == NULL)
    {
        head = temp1;
        return;
    }
    else
    {
        Node *temp2 = head;
        while (temp2->next != NULL)
        {
            temp2 = temp2->next;
        } // 找到最后一个节点
        temp2->next = temp1;
        temp1->prev = temp2; // 记住我们这里双向链表节点有三个参数，注意赋值
    }
}

---

主函数测试 

将上面的函数都写上，我用了下面的代码来检验，当然检验的代码是随意的，想怎么写怎么写。

int main()
{
    // 起始链表为空
    head = NULL;
    InsertAtHead(1);
    Print();
    ReversePrint();
    InsertAtHead(5);
    Print();
    ReversePrint();
    InsertAtHead(9);
    InsertAtHead(4);
    Print();
    ReversePrint();
    // 删除节点函数 传入的数据应该是 第 几 个节点
    Delete(2);
    InsertAtTail(9);
    InsertAtTail(9);
    Print();
}

---

ok啦，链表的知识到这里就结束啦。

有问题欢迎指出，非常感谢！！！

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