【双向链表的实现】

news2024/12/23 22:56:55

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

前言

1. 双向链表的结构

2. 双向链表的实现

2.1 头文件 ——双向链表的创建及功能函数的定义

2.2 源文件 ——双向链表的功能函数的实现

2.3 源文件 ——双向链表功能的测试

4.双向链表的操作示意图

3.顺序表和双向链表的优缺点分析

总结

前言

世上有两种耀眼的光芒，一种是正在升起的太阳，一种是正在努力学习编程的你!一个爱学编程的人。各位看官，我衷心的希望这篇博客能对你们有所帮助，同时也希望各位看官能对我的文章给与点评，希望我们能够携手共同促进进步，在编程的道路上越走越远!

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

1. 双向链表的结构

注意：这里的“带头”跟前面我们说的“头节点”是两个概念，实际前面的在单链表阶段称呼不严谨，但是为了同学们更好的理解就直接称为单链表的头节点。

带头链表里的头节点，实际为“哨兵位”，哨兵位节点不存储任何有效元素，只是站在这里“放哨的”

“哨兵位”存在的意义：遍历循环链表避免死循环。

2. 双向链表的实现

2.1 头文件 ——双向链表的创建及功能函数的定义

List.h

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

//定义双向链表的节点的结构
typedef int STDataType;

typedef struct ListNode
{
	STDataType data;
	struct ListNode* next;//保存下一个节点的地址
	struct ListNode* prev;//保存前一个节点的地址
}LTNode;

//链表的初始化
//void LTInit(LTNode** pphead);//前提：我们要传入一个头节点

//我们更倾向于第二种初始化的方法
//因为双向链表为空（只有一个哨兵位：哨兵位节点是不能被操作的，即不能被改变）
LTNode* LTInit();//不需要传入参数，调用该方法之后给我们返回一个头节点

//在双向链表中不会改变哨兵位，所以可以传一级指针
//尾插入操作
void LTPushBack(LTNode* phead, STDataType x);

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, STDataType x);

//链表的打印
void LTPrint(LTNode* phead);

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);

//在pos位置之后插入的数据
void LTInsert(LTNode* pos, STDataType x);
//删除pos位置的节点
void LTErase(LTNode* pos);
LTNode* LTFind(LTNode* phead, STDataType x);

//链表的销毁
void LTDestroy(LTNode* phead);

2.2 源文件 ——双向链表的功能函数的实现

List.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "List.h"

//链表的初始化
//前提：我们要传入一个头节点
//void LTInit(LTNode** pphead)
//{
//	*pphead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
//	if (*pphead == NULL)
//	{
//		perror("malloc");
//		return;
//	}
//	//节点有三部分内容：数据 前驱指针 后继指针
//	(*pphead)->data = -1;//哨兵位
//	(*pphead)->next = (*pphead)->prev = *pphead;
//}

//链表初始化
//不需要传入参数，调用该方法之后给我们返回一个头节点
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (phead == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return;
	}
	phead->data = -1;
	phead->next = phead->prev = phead;
	return phead;
}

//申请一个新的节点
LTNode* ListBuyNode(STDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	node->data = x;
	node->next = node->prev = NULL;
	return node;
}

//链表的打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* cur = phead->next;

	while (cur != phead)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

//尾插入操作
void LTPushBack(LTNode* phead, STDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* node = ListBuyNode(x);

	//先处理新节点node的前驱和后继指针
	node->prev = phead->prev;
	node->next = phead;

	//在处理phead->prev（之前的尾节点）和phead
	phead->prev->next = node;
	phead->prev = node;
}

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, STDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* node = ListBuyNode(x);
	//node的节点 next prev
	node->prev = phead;
	node->next = phead->next;
	//处理phead phead->next
	phead->next->prev = node;
	phead->next = node;
}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	//链表不能为空链表：链表中只有一个哨兵位节点
	assert(phead->next != phead);

	LTNode* del = phead->prev;
	//先处理del->prev节点
	del->prev->next = phead;
	//处理phead
	phead->prev = del->prev;

	free(del);
	del = NULL;
}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead&& phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;

	//phead del->next
	del->next->prev = phead;
	phead->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

//在pos位置之后插入的数据
void LTInsert(LTNode* pos, STDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* node = ListBuyNode(x);
	//node的prev 和 next
	node->next = pos->next;
	node->prev = pos;
	//pos的next 和 pos->next的prev
	pos->next = node;
	node->next->prev = node;
}
//删除pos位置的节点
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	//pos->prev:next pos pos->next:prev
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	free(pos);
	pos = NULL;
}
//查找数据
LTNode* LTFind(LTNode* phead, STDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

//链表的销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	//除了循环之后，还有哨兵位没有被释放
	free(phead);
	phead = NULL;
	//我们将phead指向的空间释放掉，plist实参的空间也被释放掉了，phead置为空
	//但是此时plist实参为野指针，还需要我们手动置为空
}

2.3 源文件 ——双向链表功能的测试

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "List.h"

void ListTest()
{
	//第一种初始化方法：
	/*LTNode* plist = NULL;
	LTInit(&plist);*/

	//第二种初始化方法;
	LTNode* plist = LTInit();

	//尾插
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);
	//打印
	LTPrint(plist);

	头插
	//LTPushFront(plist, 5);
	//LTPushFront(plist, 6);
	//LTPushFront(plist, 7);
	//LTPrint(plist);

	//尾删
	//LTPopBack(plist);

	//头删
	/*LTPopFront(plist);
	LTPopFront(plist);*/

	//测试指定位置之后插入
	//LTNode* find = LTFind(plist, 1);
	//LTInsert(find, 11);
	/*LTErase(find);
	LTPrint(plist);*/

	//销毁链表
	LTDestroy(plist);
	//传一级指针的要手动将plist置为空
	plist = NULL;
}
int main()
{
	ListTest();
	return 0;
}