引言
单链表存在缺陷:需要从头开始找前一个节点
解决方法:双向链表
链表的结构(8种):
1. 单向,双向
2. 带头、不带头
- 带头即为带哨兵位的头节点,第一个节点不存储有效数据。
- 带头节点,不需要改变传过来的指针,也就是意味着不需要传二级指针了,因为不管是头删还是尾删都不会改变头结点的位置,故不用二级指针进行传参。
- 做好不要用头节点存链表的长度
3. 循环,非循环
之前说的链表里最后一个节点指向空指针,循环链表里最后一个结点指向第一个结点的地址
链表结构可分为单向带头循环,单向不带头循环,将以上三类进行排列组合可得2*2*2=8种链表结构
这里我就说一下带头双向循环链表吧
图示方框为头节点,不添加任何有效数据,头节点的前驱指向3的位置,3的后驱指向头节点,图示就是带头双向循环链表了
我们先来简单实现带头双向循环链表吧
带头双向循环链表的初始化
将头节点的前驱和后驱均指向自己。
typedef double LTDataType;
typedef struct ListNode
{
struct ListNode* next;
struct ListNode* prev;
int data;
}ListNode;
ListNode* ListInit();
//创建一个结点
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
newnode->data = x;
newnode->prev = NULL;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
初始化链表
ListNode* ListInit()
{
ListNode* phead = BuyListNode(0);
phead->data = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
带头双向循环链表的尾插:
双向循环链表可直接通过头节点找到尾节点,
将尾节点的next指向新建节点,
新建节点prev指向最初尾节点,
新建节点的next的指向头节点,
头节点的prev指向新建节点。
//尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)
{
//无论链表是否为空,均可尾插
ListNode* tail = phead->prev;
ListNode* newnode = BuyListNode(x);
newnode->prev=tail;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
带头双向链表的输出:
遍历整个链表,直到遍历到头节点(循环)
void ListPrint(ListNode* phead)
{
assert(phead);//phead不能为空
ListNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
带头双向链表的头删:
记录第一个和第二个节点的位置,
将头节点next指向第二个节点
,第二个节点的prev指向头节点即可完成头删。
void ListPopFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
assert(phead->next!=NULL);//保证无结点时不删除
ListNode* first = phead->next;
ListNode* second = first->next;
phead->next = second;
second->prev = phead;
free(first);
first = NULL;
}
带头双向链表的头插:
首先要记录第一个节点的位置,以防位置被覆盖
将头节点的next指向新建节点,
新建节点的prev指向头节点,
新建节点的next指向第一个节点,
第一个节点的prev指向新建节点。
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
ListNode* first = phead->next;
ListNode* newnode = BuyListNode(x);
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
newnode->next = first;
first->prev = newnode;
}
带头双向链表的尾删:
记录左后一个节点以及倒数第二个节点的位置。
将倒数第二个节点的next指向头节点,
头结点的prev指向倒数第二个节点,
释放掉最后一个节点。
//尾删
void ListPopBack(ListNode* phead)
{
assert(phead);
assert(phead->next != NULL);//不可把头结构删除
ListNode* tail = phead->prev;
ListNode* prev = tail->prev;
prev->next = phead;
phead->prev = prev;
free(tail);
tail = NULL;
}
带头双向循环链表的查找:
遍历链表直到遍历至头节点,若找到要找的值,就返回该地址,遍历完还没有找到就返回NULL
//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;
}
在带头双向链表的某个节点前插入新的结点:
记录插入位置的前一个位置,
新建链表的prev指向前一个链表,
前一个链表的next指向新建链表,
新建链表的next指向插入位置
,插入位置的prev指向前一个位置。
// 在pos之前插入x
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
ListNode* prev = pos->prev;
ListNode* newnode = BuyListNode(x);
newnode->prev = prev;
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
}
删除带头双向链表的某个结点:
记录删除结点位置的前一个节点位置以及后一个节点的位置
前一个节点的next指向后一个节点,
后一个节点的prev指向前一个节点
释放要删除节点的指针
//删除pos位置的值
void ListErase(ListNode* pos)
{
assert(pos);
ListNode* prev = pos->prev;
ListNode* next = pos->next;
prev->next = next;
next->prev->prev;
free(pos);
pos=NULL;
}
释放掉整个链表:
遍历整个链表,注意在释放节点时,要先记录下一个节点,遍历完之后,释放头节点。
//释放链表
void ListDestory(ListNode* phead)
{
assert(phead);
ListNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
ListNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(phead);
}
双向带头循环链表的特点,结构复杂,但操作简单
带头双向循环 -- 最优链表结构,任意位置插入删除数据空间复杂度都是0(1)。