【数据结构】——双链表（增删查改）

前言：

一：双链表的定义

编辑二：双向链表的实现

2.1：链表的构造

2.2：创建头节点

2.3：创建节点

2.4：链表的尾插

2.5：链表的打印

2.6：链表的尾删

2.7：链表的头插

2.8：链表的头删

2.9：链表的查找

2.10：在目标位置前面插入

2.11：删除目标位置结点

2.12：链表的销毁

总代码：

test.c

List.c

List.h

前言：

双链表的引入是因为单链表要访问某个结点的前驱结点时，只能从头开始遍历，访问后驱结点的复杂度为O(1)，访问前驱结点的复杂度为O(n)。为了克服上述缺点，引入了双链表。

双链表的引进，对于链表的操作有了极大的遍历；

一：双链表的定义

链表由单向的链变成了双向链。

双向链表(double linked list)是在单链表的每个结点中再设置一个指向其前驱结点的指针域。

二：双向链表的实现

2.1：链表的构造

包含了一个数据域，两个指针域（指向前后驱节点）

// 带头+双向+循环链表增删查改实现
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;		//数据
	struct ListNode* next;	//下一个指针域
	struct ListNode* prev;	//上一个指针域
}ListNode;

2.2：创建头节点

双向链表一般都是带头节点的，在链表中，带了头节点对于链表分割这一问题有了简单化；

动态开辟出一块空间，前后指针都指向自己；

//初始化链表头头节点
ListNode* ListInit()
{
	 ListNode* phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	 assert(phead);
	 phead->data = -1;
	 phead->next = phead;
	 phead->prev = phead;
	 return phead;
}

2.3：创建节点

这里置NULL，和单链表的置NULL，是一样的意思，对后续的操作提供便利；

// 创建返回链表的结点.
ListNode* ListCreate(LTDataType x)
{
	 ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	 assert(newnode);
	 newnode->data = x;
	 newnode->next = NULL;
	 newnode->prev = NULL;
	 return newnode;
}

2.4：链表的尾插

单链表的尾插还需要考虑是否存在第一个节点，这里直接插入即可；

注意操作顺序

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	ListNode* newnode = ListCreate(x);

	struct ListNode* tail = phead->prev;
	// phead tail  newnode

	//newnode->prev = phead->prev;
	//newnode->next = phead;
	//phead->prev->next = newnode;
	//phead->prev = newnode;

	//注意前后顺序
	newnode->prev = tail;
	tail->next = newnode;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;

}

2.5：链表的打印

这里的关键就是从哪里开始？如何判断结束（因为是循环）？

我们可以从头结点的下一个开始打印，当遇到头结点即是结束；

// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	struct ListNode* cur = phead->next;
	printf("哨兵位<=>");
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<=>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

2.6：链表的尾删

要多一个断言判断：如果只有一个头指针就不用操作了；

保存尾结点的前驱，释放尾结点即可

// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);	//只有头指针不删

	struct ListNode* cur = phead->prev;
	struct ListNode* curPrev = cur->prev;	//尾节点的上一个
	phead->prev = curPrev;
	curPrev->next = phead;
	free(cur);
	cur = NULL;
}

2.7：链表的头插

和尾插操作相似，定义头节点的下一个结点，进行链接即可；

注意顺序；

// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	ListNode* newnode = ListCreate(x);
	struct ListNode* cur = phead->next;

	newnode->next = cur;	
	cur->prev = newnode;
	newnode->prev = phead;
	phead->next = newnode;
}

2.8：链表的头删

删除操作一般都需要判断一下是否只有头节点。判断双向链表的条件是：phead->next != phead;

// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);	//只有头指针不删

	ListNode* cur = phead->next;
	ListNode* next = cur->next;

	phead->next = next;
	next->prev = phead;

	free(cur);
	cur = NULL;
}

2.9：链表的查找

找到该结点后，返回的是指针，而不是数据，返回该指针位置，方便后续操作

// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
			return cur;
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

2.10：在目标位置前面插入

// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);	//检查pos位置是否有效
	ListNode* newnode = ListCreate(x);

	newnode->next = pos;	//将newnode节点next prev 链接前后节点
	newnode->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = newnode;
	pos->prev = newnode;
}

2.11：删除目标位置结点

// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	
	ListNode* posPrev = pos->prev;
	ListNode* next = pos->next;

	posPrev->next = next;
	next->prev = posPrev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

2.12：链表的销毁

// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	ListNode* cur = phead->prev;
	while (cur != phead)		//将除了头结点的都销毁
	{
		ListNode* curPrev = cur->prev;
		free(cur);
		cur = curPrev;
	}
	free(phead);    //再释放头结点
	//phead = NULL;
}

总代码：

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"


void test1()
{
	ListNode* plist = NULL;
	plist = ListInit();
	ListPushBack(plist, 1);
	ListPushBack(plist, 2);
	ListPushBack(plist, 3);
	ListPushBack(plist, 4);
	ListPrint(plist);

	ListPopBack(plist);
	ListPrint(plist);

	ListPopBack(plist);
	ListPrint(plist);

	ListPopBack(plist);
	ListPrint(plist);

	ListPopBack(plist);
	ListPrint(plist);

}


void test2()
{
	ListNode* plist = NULL;
	plist = ListInit();

	ListPrint(plist);
	//ͷ
	ListPushFront(plist, 6);
	ListPrint(plist);

	//ͷɾ
	ListPopFront(plist);
	ListPrint(plist);

}

void test3()
{
	ListNode* plist = NULL;
	plist = ListInit();
	ListPushBack(plist, 1);
	ListPushBack(plist, 2);
	ListPushBack(plist, 3);
	ListPushBack(plist, 4);
	ListPrint(plist);
		
	//βɾ
	ListPopBack(plist);
	ListPopBack(plist);
	ListPopBack(plist);

	ListNode* pos = ListFind(plist,1);

	ListInsert(pos, 666);
	ListPrint(plist);

	ListErase(pos);
	ListPrint(plist);

	ListDestory(plist);
}
int main()
{
	//test1();
	//test2();
	test3();
	return 0;
}

List.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"


//初始化链表头头节点
ListNode* ListInit()
{
	 ListNode* phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	 assert(phead);
	 phead->data = -1;
	 phead->next = phead;
	 phead->prev = phead;
	 return phead;
}

// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate(LTDataType x)
{
	 ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	 assert(newnode);
	 newnode->data = x;
	 newnode->next = NULL;
	 newnode->prev = NULL;
	 return newnode;
}

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	ListNode* newnode = ListCreate(x);

	struct ListNode* tail = phead->prev;
	// phead tail  newnode

	//newnode->prev = phead->prev;
	//newnode->next = phead;
	//phead->prev->next = newnode;
	//phead->prev = newnode;

	//注意前后顺序
	newnode->prev = tail;
	tail->next = newnode;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;

}

// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	struct ListNode* cur = phead->next;
	printf("哨兵位<=>");
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<=>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);	//只有头指针不删

	struct ListNode* cur = phead->prev;
	struct ListNode* curPrev = cur->prev;	//尾节点的上一个
	phead->prev = curPrev;
	curPrev->next = phead;
	free(cur);
	cur = NULL;
}

// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	ListNode* newnode = ListCreate(x);
	struct ListNode* cur = phead->next;

	newnode->next = cur;	
	cur->prev = newnode;
	newnode->prev = phead;
	phead->next = newnode;
}

// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);	//只有头指针不删

	ListNode* cur = phead->next;
	ListNode* next = cur->next;

	phead->next = next;
	next->prev = phead;

	free(cur);
	cur = NULL;
}

// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
			return cur;
		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);	//检查pos位置是否有效
	ListNode* newnode = ListCreate(x);

	newnode->next = pos;	//将newnode节点next prev 链接前后节点
	newnode->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = newnode;
	pos->prev = newnode;
}

// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	
	ListNode* posPrev = pos->prev;
	ListNode* next = pos->next;

	posPrev->next = next;
	next->prev = posPrev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	ListNode* cur = phead->prev;
	while (cur != phead)		//将除了头节点的都销毁
	{
		ListNode* curPrev = cur->prev;
		free(cur);
		cur = curPrev;
	}
	free(phead);
	//phead = NULL;
}

List.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>

// 带头+双向+循环链表增删查改实现
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;		//数据
	struct ListNode* next;	//下一个指针域
	struct ListNode* prev;	//上一个指针域
}ListNode;

// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate(LTDataType x);

//初始化链表头头节点
ListNode* ListInit();

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);

// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);

// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);

// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);

// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);

// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);

// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);

// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);