【数据结构】双向链表

news2024/11/15 4:25:24

1.双向链表的结构

2.双向链表的实现

首先在VS里面的源文件建立test.cList.c,在头文件里面建立List.h

List.h:

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int LTDateType;
typedef struct ListNode
{
    LTDateType data;
    struct ListNode* next;
    struct ListNode* prev;
}LTNode;

2.1 初始化

List.h:

LTNode* ListInit(LTNode* phead);//初始化

List.c:

#include "List.h"
LTNode* ListInit()
{
    //哨兵位头结点
    LTNode* phead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
    phead->next = phead;
    phead->prev = phead;
    return phead;
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

2.2 打印

List.h:

void ListPrint(LTNode* phead);//打印

List.c:

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

2.3 申请结点

List.h:

LTNode* BuyListNode(LTDateType x);//申请结点 

List.c:

LTNode* BuyListNode(LTDateType x)
{
    LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
    newnode->data = x;
    newnode->next = NULL;
    newnode->prev = NULL;
    return newnode;
}

2.4 尾插

List.h:

void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x);//尾插 

List.c:

void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x)
{
    assert(phead);
    LTNode* tail = phead->prev;
    LTNode* newnode = BuyListNode(x);
    tail->next = newnode;
    newnode->prev = tail;
    phead->prev = newnode;
    newnode->next = phead;
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
    ListPushBack(plist, 1);
    ListPushBack(plist, 2);
    ListPushBack(plist, 3);
    ListPrint(plist);
}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

运行结果:

2.5 尾删

List.h:

void ListPopBack(LTNode* phead);//尾删

List.c:

void ListPopBack(LTNode* phead)
{
    assert(phead);
    assert(phead->next != phead);//排除为空的情况
    LTNode* tail = phead->prev;
    phead->prev = tail->prev;
    tail->prev->next = phead;
    free(tail);
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
    ListPushBack(plist, 1);
    ListPushBack(plist, 2);
    ListPushBack(plist, 3);
    ListPrint(plist);
    ListPopBack(plist);
    ListPrint(plist);

}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

运行结果:

2.6 头插

List.h:

void ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x);//头插

List.c:

void ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x)
{
    assert(phead);
    LTNode* newnode = BuyListNode(x);
    LTNode* next = phead->next;
    phead->next = newnode;
    newnode->prev = phead;
    newnode->next = next;
    next->prev = newnode;
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
    ListPushBack(plist, 1);
    ListPushBack(plist, 2);
    ListPushBack(plist, 3);
    ListPrint(plist);
    ListPopBack(plist);
    ListPrint(plist);
    ListPushFront(plist, 10);
    ListPrint(plist);

}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

运行结果:

2.7 头删

List.h:

void ListPopFront(LTNode* phead);//头删

List.c:

void ListPopFront(LTNode* phead)
{
    assert(phead);
    assert(phead->next != phead);
    LTNode* next = phead->next;
    LTNode* nextNext = next->next;
    phead->next = nextNext;
    nextNext->prev = phead;
    free(next);
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
    ListPushBack(plist, 1);
    ListPushBack(plist, 2);
    ListPushBack(plist, 3);
    ListPrint(plist);
    ListPopBack(plist);
    ListPrint(plist);
    ListPushFront(plist, 10);
    ListPrint(plist);
    ListPopFront(plist);
    ListPrint(plist);
}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

运行结果:

2.8 查找

List.h:

LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDateType x);//查找

List.c:

LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDateType x)
{
    assert(phead);
    LTNode* cur = phead->next;
    while (cur != phead)
    {
        if (cur->data == x)
            return cur;
        cur = cur->next;
    }
    return NULL;
}

2.9 前插

List.h:

void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x);//前插

List.c:

void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x)
{
    assert(pos);
    LTNode* posPrev = pos->prev;
    LTNode* newnode = BuyListNode(x);
    posPrev->next = newnode;
    newnode->prev = posPrev;
    newnode->next = pos;
    pos->prev = newnode;
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
    ListPushBack(plist, 1);
    ListPushBack(plist, 2);
    ListPushBack(plist, 3);
    ListPrint(plist);
    ListPopBack(plist);
    ListPrint(plist);
    ListPushFront(plist, 10);
    ListPrint(plist);
    ListPopFront(plist);
    ListPrint(plist);
    LTNode* list = ListFind(plist, 2);
    ListInsert(plist->next->next, 20);
    ListPrint(plist);
}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

运行结果:

2.10 删除

List.h:

void ListErase(LTNode* pos);//删除

List.c:

void ListErase(LTNode* pos)
{
    assert(pos);
    LTNode* posPrev = pos->prev;
    LTNode* posNext = pos->next;
    posPrev->next = posNext;
    posNext->prev = posPrev;
    free(pos);
    pos = NULL;
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
    ListPushBack(plist, 1);
    ListPushBack(plist, 2);
    ListPushBack(plist, 3);
    ListPrint(plist);
    ListPopBack(plist);
    ListPrint(plist);
    ListPushFront(plist, 10);
    ListPrint(plist);
    ListPopFront(plist);
    ListPrint(plist);
    LTNode* list = ListFind(plist, 2);
    ListInsert(plist->next->next, 20);
    ListPrint(plist);
    ListErase(plist->next->next);
    ListPrint(plist);
}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

运行结果:

2.11 销毁

List.h:

void ListDestroy(LTNode* phead);//销毁

List.c:

void ListDestroy(LTNode* phead)
{
    assert(phead);
    LTNode* cur = phead->next;
    while (cur != phead);
    {
        LTNode* next = cur->next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    free(phead);//置空放在test.c里面,因为形参是实参的临时拷贝
}

3.完整代码展示

List.h:

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int LTDateType;
typedef struct ListNode
{
    LTDateType data;
    struct ListNode* next;
    struct ListNode* prev;
}LTNode;
LTNode* ListInit();//初始化
void ListPrint(LTNode* phead);//打印
LTNode* BuyListNode(LTDateType x);//申请结点 
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x);//尾插 
void ListPopBack(LTNode* phead);//尾删
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x);//头插
void ListPopFront(LTNode* phead);//头删
LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDateType x);//查找
void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x);//前插
void ListErase(LTNode* pos);//删除
void ListDestroy(LTNode* phead);//销毁

List.c:

#include "List.h"
LTNode* ListInit()
{
    //哨兵位头结点
    LTNode* phead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
    phead->next = phead;
    phead->prev = phead;
    return phead;
}

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

LTNode* BuyListNode(LTDateType x)
{
    LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
    newnode->data = x;
    newnode->next = NULL;
    newnode->prev = NULL;
    return newnode;
}

void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x)
{
    assert(phead);
    LTNode* tail = phead->prev;
    LTNode* newnode = BuyListNode(x);
    tail->next = newnode;
    newnode->prev = tail;
    phead->prev = newnode;
    newnode->next = phead;
}

void ListPopBack(LTNode* phead)
{
    assert(phead);
    assert(phead->next != phead);//排除为空的情况
    LTNode* tail = phead->prev;
    phead->prev = tail->prev;
    tail->prev->next = phead;
    free(tail);
}

void ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x)
{
    assert(phead);
    LTNode* newnode = BuyListNode(x);
    LTNode* next = phead->next;
    phead->next = newnode;
    newnode->prev = phead;
    newnode->next = next;
    next->prev = newnode;
}

void ListPopFront(LTNode* phead)
{
    assert(phead);
    assert(phead->next != phead);
    LTNode* next = phead->next;
    LTNode* nextNext = next->next;
    phead->next = nextNext;
    nextNext->prev = phead;
    free(next);
}

LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDateType x)
{
    assert(phead);
    LTNode* cur = phead->next;
    while (cur != phead)
    {
        if (cur->data == x)
            return cur;
        cur = cur->next;
    }
    return NULL;
}

void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x)
{
    assert(pos);
    LTNode* posPrev = pos->prev;
    LTNode* newnode = BuyListNode(x);
    posPrev->next = newnode;
    newnode->prev = posPrev;
    newnode->next = pos;
    pos->prev = newnode;
}

void ListErase(LTNode* pos)
{
    assert(pos);
    LTNode* posPrev = pos->prev;
    LTNode* posNext = pos->next;
    posPrev->next = posNext;
    posNext->prev = posPrev;
    free(pos);
    pos = NULL;
}

void ListDestroy(LTNode* phead)
{
    assert(phead);
    LTNode* cur = phead->next;
    while (cur != phead);
    {
        LTNode* next = cur->next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    free(phead);//置空放在test.c里面,因为形参是实参的临时拷贝
}

test.c

#include "List.h"
void TestList1()
{
    LTNode* plist = ListInit();
    ListPushBack(plist, 1);
    ListPushBack(plist, 2);
    ListPushBack(plist, 3);
    ListPrint(plist);
    ListPopBack(plist);
    ListPrint(plist);
    ListPushFront(plist, 10);
    ListPrint(plist);
    ListPopFront(plist);
    ListPrint(plist);
    LTNode* list = ListFind(plist, 2);
    ListInsert(plist->next->next, 20);
    ListPrint(plist);
    ListErase(plist->next->next);
    ListPrint(plist);
}
int main()
{
    TestList1();
    return 0;
}

4.顺序表和链表的区别

不同点

顺序表

链表

存储空间上

物理上一定连续

逻辑上连续,但物理上不一定连

随机访问

支持O(1)

不支持:O(N)

任意位置插入或者删除元

可能需要搬移元素,效率低O(N)

只需修改指针指向

插入

动态顺序表,空间不够时需要扩

没有容量的概念

应用场景

元素高效存储+频繁访问

任意位置插入和删除频繁

缓存利用率

备注:缓存利用率参考存储体系结构以及局部原理性。

5.链表OJ题

5.1 环形链表(1)

给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环。如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。注意:pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。如果链表中存在环 ,则返回 true 。 否则,返回 false 。

链接:https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle/

bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* slow=head,*fast=head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

5.2 环形链表(2)

给定一个链表的头节点 head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。不允许修改链表。

链接:https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle-ii/description/

struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* slow=head,*fast=head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            //相遇
            struct ListNode* meet=slow;
            //公式
            while(meet!=head)
            {
                meet=meet->next;
                head=head->next;
            }
            return meet;
        }
    }
    return NULL;
}

5.3 复杂链表的复制

给你一个长度为 n 的链表,每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ,该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。
构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成,其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点,并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。
例如,如果原链表中有 X 和 Y 两个节点,其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ,同样有 x.random --> y 。返回复制链表的头节点。用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。
每个节点用一个 [val, random_index] 表示:
val:一个表示 Node.val 的整数。
random_index:随机指针指向的节点索引(范围从 0 到 n-1);如果不指向任何节点,则为 null 。
你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

链接:https://leetcode.cn/problems/copy-list-with-random-pointer/description/

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
    //1.拷贝结点插入原结点的后面
    struct Node* cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->val=cur->val;
        //插入copy结点
        copy->next=cur->next;
        cur->next=copy;
        cur=copy->next;
    }
    //2.根据原结点,处理copy结点的random
    cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=cur->next;
        if(cur->random==NULL)
        {
            copy->random=NULL;
        }
        else
        {
            copy->random=cur->random->next;
        }
        cur=copy->next;
    }
    struct Node* copyHead=NULL,*copyTail=NULL;
    cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=cur->next;
        struct Node* next=copy->next;
        if(copyTail==NULL)
        {
            copyHead=copyTail=copy;
        }
        else
        {
            copyTail->next=copy;
            copyTail=copy;
        }
        cur->next=next;
        cur=next;
    }
    return copyHead;
}

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自己尝试搭建了一个springboot项目&#xff0c;自定义了log日志文件&#xff0c;启动后报错 Logging system failed to initialize using configuration from logback-spring.xml java.io.FileNotFoundException: E:\code_demo\xxxx\logback-spring.xml (系统找不到指定的文件…

Elasticsearch(二)--Elasticsearch客户端讲解

一、前言 在上一章我们大致了解了下elasticsearch,虽说上次的内容全是八股文&#xff0c;但是很多东西还是非常有用的&#xff0c;这些哪怕往小说作为面试&#xff0c;往大说是可以帮你很快的理解es是个什么玩意儿&#xff0c;所以还是非常推荐大家去看一下上一章内容。 这一章…

【C++】map和set的使用

​&#x1f320; 作者&#xff1a;阿亮joy. &#x1f386;专栏&#xff1a;《吃透西嘎嘎》 &#x1f387; 座右铭&#xff1a;每个优秀的人都有一段沉默的时光&#xff0c;那段时光是付出了很多努力却得不到结果的日子&#xff0c;我们把它叫做扎根 目录&#x1f449;关联式容…

码二哥的技术专栏 总入口

已发表的技术专栏&#xff08;订阅即可观看所有专栏&#xff09; 0  grpc-go、protobuf、multus-cni 技术专栏 总入口 1  grpc-go 源码剖析与实战  文章目录 2  Protobuf介绍与实战 图文专栏  文章目录 3  multus-cni   文章目录(k8s多网络实现方案) 4  gr…

JVM整理笔记之测试工具JCStress的使用及其注解的应用

文章目录前言如何使用JCStress测试代码JCStress 注解说明前言 如果要研究高并发&#xff0c;一般会借助高并发工具来进行测试。JCStress&#xff08;Java Concurrency Stress&#xff09;它是OpenJDK中的一个高并发测试工具&#xff0c;它可以帮助我们研究在高并发场景下JVM&a…

RecyclerView 倒计时和正计时方案

本章内容一.方案制定二.设计三.编码相信不少同学都会在这里栽跟头&#xff0c;在思考这个问题设计了两套方案&#xff0c;而我的项目需求中需要根据业务是否反馈来进行倒计时和正计时的操作。一.方案制定 1.在Adapter中使用CountDownTimer 2.修改数据源更新数据 3.只修改页面展…