双向链表的定义
双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。
这里记录一下自己学习理解的过程
图解
[图片上传失败...(image-afe880-1531019243291)]
Go的源码实现
1.首先看一下链表中存储的元素(Element)的定义：
// 双向链表的一个元素
type Element struct {
// 前驱指针和后继指针
prev, next *Element
// 该元素属于哪个链表list
list *List
// 该元素存储的值
Value interface{}
}
2.为Element这个结构体定义两个方法：
// Next 返回元素e的后一个元素
func (e *Element) Next() *Element {
if p := e.next; e.list != nil && &e.list.root != p {
return p
}
return nil
}
// Prev 返回元素e的前一个元素
func (e *Element) Prev() *Element {
if p := e.prev; e.list != nil && &e.list.root != p {
return p
}
return nil
}
3.再看链表list的定义:
// List 代表一个双向链表
// List的零值是一个空的列表
type List struct {
// 根节点
root Element
// 当前链表的长度
len int
}
4.为链表List定义一个初始化方法
// Init 初始化一个链表，或者重置一个链表
func (l *List) Init() (*List) {
l.root.prev = &l.root
l.root.next = &l.root
l.len = 0
return l
}
5.为链表List定义一个工厂方法，用来生成一个链表：
func New() *List {
return new(List).Init()
}
6.下面看链表核心的两个方法：插入和删除，链表的其他操作方式基本都是基于这两个方法
// insert 在元素at后面插入元素e，将list的长度递增，返回该元素
func (l *List) insert(e, at *Element) *Element {
n := at.next
at.next = e
e.prev = at
e.next = n
n.prev = e
e.list = l
l.len ++
return e
}
// remove 从双向链表中移除一个元素e，递减链表的长度，返回该元素e
func (l *List) remove(e *Element) *Element {
e.prev.next = e.next
e.next.prev = e.prev
e.next = nil // 防止内存泄漏
e.prev = nil // 防止内存泄漏
e.list = nil
l.len --
return e
}
doubly linked list insert operate
插入操作：
- 先将元素b的后继指针和元素c的前驱指针删除
- 然后将元素b的后继指针指向新元素new，将新元素new 的前驱指针指向元素b
- 再讲元素c的前驱指针指向新元素new，将新元素new 的后继指针指向元素c
- 最后将链表长度加一
double linked list remove operate
删除操作：
- 现将元素b的后继指针指向元素d，将元素d的前驱指针指向b
- 再讲元素c的前驱指针和后继指针删除
- 将链表长度减一
7.理解了链表的插入和删除操作，就可以在此基础上封装出丰富的链表操作函数：
// insertValue 是对l.insert(&Element{Value:v}, at)的包装
func (l *List) insertValue(v interface{}, at *Element) *Element {
return l.insert(&Element{Value: v}, at)
}
// Remove 如果元素e是链表l的一个元素，则移除e
// 返回元素e的值e.Value
// 该元素e不能为nil
func (l *List) Remove(e *Element) interface{} {
if e.list == l {
l.remove(e)
}
return e.Value
}
在链表头部或尾部插入元素：
// PushFront 插入一个包含值v的新元素e到链表l的头部，并返回该元素e
func (l *List) PushFront(v interface{}) *Element {
l.lazyInit()
return l.insertValue(v, &l.root)
}
// PushBack 插入一个包含值v的新元素e到链表l的尾部，并返回这个新元素e
func (l *List) PushBack(v interface{}) *Element {
l.lazyInit()
return l.insertValue(v, l.root.prev)
}
在某个元素之前或之后插入一个新元素：
// InsertBefore 在元素mark之前插入一个值为v的新元素
// 如果mark不属于链表l，则不会更新链表l，mark也不能为nil
func (l *List) InsertBefore(v interface{}, mark *Element) *Element {
if mark.list != nil {
return nil
}
return l.insertValue(v, mark.prev)
}
// InsertAfter 在元素mark之后插入一个值为v的新元素
// 如果mark不属于链表l，则不会更新链表l，mark也不能为nil
func (l *List) InsertAfter(v interface{}, mark *Element) *Element {
if mark.list != nil {
return nil
}
return l.insertValue(v, mark)
}
将某个元素移动到链表头部或尾部：
// MoveToFront 将元素e移动到链表头部
// 如果元素e不是链表的元素，则不会更新链表
func (l *List) MoveToFront(e *Element) {
if e.list != l || l.root.next == e {
return
}
l.insert(l.remove(e), &l.root)
}
// MoveToBack 将元素e移动到链表尾部
// 如果元素e不是链表的元素，则不会更新链表
func (l *List) MoveToBack(e *Element) {
if e.list != l || e == l.root.prev {
return
}
l.insert(l.remove(e), l.root.prev)
}
将元素A移动到元素B之前 或 之后：
// MoveBefore 移动元素e到元素mark之前
func (l *List) MoveBefore(e, mark *Element) {
if e.list != l || mark.list != l || e == mark {
return
}
l.insert(l.remove(e), mark.prev)
}
// MoveAfter 移动元素e到元素mark之后
func (l *List) MoveAfter(e, mark *Element) {
if e.list != l || e == mark || mark.list != l {
return
}
l.insert(l.remove(e), mark)
}
上述代码均来自golang源码,详见Go Doc
总结
双向链表并不难理解，只要了理解了其数据结构和插入、删除的原理，就能迅速掌握。
参考：
- Doubly linked list - wikipedia
- container/list - Go Doc
- 数组、单链表和双链表介绍 以及 双向链表的C/C++/Java实现
原文地址：https://popwalker.github.io/article/c78375f9/