前言
数据结构篇其二实现了一个简单的单链表，链表的概念，单链表具体实现已经说明，如下：
单链表
事实上，前面的单链表本质上是无头单向不循环链表。此篇说明的双向链表可以说完全反过来了了。无论是之前的单链表还是双向链表，本质都是链表家族的两位成员。
主题一：链表分类
详细说说链表的特征，以及这些特征组合的链表种类。
主题二：双向链表的实现
像上次实现单链表一样，这次也试着独立实现双向链表吧。
学习收获：十分钟手搓一个链表
为什么学习双向链表？
因为虽然字面上双向链表好像还难一点，结构虽然复杂，但是实现起来特别简单。应用场景有显著的优势。
链表的分类
- 单向与双向
链表的单向与双向：这说明节点与节点之间的联系。单向链表节点的指针一路往后。双向链表节点指针指前指后。
可见，从定义上，双向链表天生应该有两个指针，所以在单链表的基础上，我们可以推出双向链表的定义。
//双向链表的定义
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode {
LTDataType data;//数据域
struct ListNode* prev;//前驱指针
struct ListNode* next;//后继指针
}ListNode;
链表双向和单向决定了它节点指针的数量
- 带头与不带头
为了方便对链表进行操作，我们会在链表的第一个节点前附带一个头节点（哨兵位），注意头节点不是第一个节点，第一个节点存储的是有效数据。
头节点的数据域不存储有效的数据，指针域next指向第一个节点，若是双向的话，则前驱指针指向尾结点。
需注意这个时候头指针就指向头节点，而不是第一个节点了。
- 循环非循环
若链表的尾结点指向头节点而不是NULL，则链表闭合形成了一个环，可以循环了，就称为循环链表。反之，则为不循环链表。
- 以上就是链表的三大特征，每种特征又分两种情况。组合起来一共8种，所以链表种类一共8种。
- 下面介绍双向链表，来熟悉一下双向，带头，循环的链表吧。
双向链表的实现
下面实现这些函数
// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate();
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* plist);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* plist);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* plist, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* plist);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode * plist, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* plist);
前面已经给出了双向链表的定义。但下图只体现了双向，循环和带头还要我们具体实现。
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode {
LTDataType data;//数据域
struct ListNode* prev;//前驱指针
struct ListNode* next;//后继指针
}ListNode;
开局一个头指针，能这样做吗？
int main() {
ListNode* plist = NULL;
return 0;
}
这个是带头的链表，起码有头节点吧，所以先创建一个头节点。
其次，这个是循环链表，头节点的前驱指针和后继指针应该都指向自己吧。
节点创建
ListNode* ListCreate(LTDataType x) {
ListNode* phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
//判断动态空间是否开辟失败。
if (phead == NULL) {
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
phead->data = x;//头节点数据随便赋值
phead->next = phead;//前驱，后继指针指向自己
phead->prev = phead;
return phead;
}
双向链表初始化
ListNode* ListInit() {
return ListCreate(-1);//头节点的数据域随便给值。
}
还没有元素啊，那就先插入节点吧
双向链表的尾插
-
保证每个节点的两个指针有明确的指向。
-
尾插操作的节点有三个，头节点，尾结点，新节点。
-
按照上面图片的步骤写代码。
-
后面请自行画图分析，多创建临时变量，良好的命名习惯。写完一个函数去测试一下。
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x) {
assert(phead);
ListNode* newnode = ListCreate(x);//创建新节点
ListNode* tail = phead->prev;//记录尾结点
//执行尾插操作
phead->prev = newnode;
newnode->next = phead;
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
}
打印函数
void ListPrint(ListNode* phead) {
assert(phead);
ListNode* pcur = phead->next;
printf("head->");
while (pcur!= phead) {
printf("%d->", pcur->data);
pcur = pcur->next;
}
pcur = NULL;
printf("return\n");
}
双链表的头插
void ListPushFront(ListNode* phead,LTDataType x) {
assert(phead);
ListNode* newnode = ListCreate(x);
ListNode* first = phead->next;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
newnode->next = first;
first->prev = newnode;
}
双向链表的尾删
//尾删函数
void ListPopBack(ListNode* phead) {
assert(phead);
ListNode* tail = phead->prev;
ListNode* tailprev = tail->prev;
phead->prev = tailprev;
tailprev->next = phead;
if(phead->prev!=phead)//判断是否为空表，哨兵位不能释放了。
free(tail);
tail = NULL;
}
双向链表的头删
/头删函数
void ListPopFront(ListNode* phead) {
assert(phead);
ListNode* first = phead->next;
ListNode* second = first->next;
phead->next = first->next;
second->prev = phead;
if (phead != first)//哨兵位不能释放
{
free(first);
}
first = NULL;
second = NULL;
}
双向链表的销毁
void ListDestory(ListNode** pphead) {
assert(pphead);
assert(*pphead);
ListNode* pcur = (*pphead)->next;
ListNode* next = pcur->next;
while (pcur != *pphead)
{
free(pcur);
pcur = next;
next = next->next;
}
free(pcur);
pcur = NULL;
next = NULL;
*pphead = NULL;
}
双向链表补充
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* plist, 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);
双向链表查找指定数据
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x) {
assert(phead);
ListNode* pcur = phead->next;
while (pcur != phead) {
if (pcur->data == x) {
return pcur;//找到了返回当前节点的地址
}
pcur=pcur->next;
}
return NULL;//双链表跑完一遍都没找到，返回空。
}
在pos节点之前插入新节点
//在pos之前插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x) {
assert(pos);
ListNode* newnode = ListCreate(x);
ListNode* prev = pos->prev;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
pos = NULL;
prev = NULL;
newnode = NULL;
}
删除位置为pos的节点
void ListErase(ListNode* pos) {
assert(pos);
ListNode* prev = pos->prev;
ListNode* next = pos->next;
free(pos);
prev->next = next;
next->prev = prev;
pos = NULL;
prev = NULL;
next = NULL;
}
十分钟实现一个链表
- 实现什么类型的链表？
- 需要写什么函数？
双向链表；
实现函数，增删查改，还有来链表的初始化，销毁。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode {
LTDataType data;
struct ListNode* next;
struct ListNode* prev;
}LT;
LT* LTInit(void) {
LT* newnode = (LT*)malloc(sizeof(LT));
if (newnode == NULL) {
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->next = newnode;
newnode->prev = newnode;
return newnode;
}
LT LTDestory(LT** pphead) {
assert(pphead);
assert(*pphead);
LT* pcur = (*pphead)->next;
LT* next = pcur->next;
while (pcur != *pphead) {
free(pcur);
pcur = next;
next = next->next;
}
free(pcur);
*pphead = NULL;
}
//在pos之前插入新节点
void LTInsert(LT* pos, LTDataType x) {
assert(pos);
LT* prev = pos->prev;
LT * newnode = (LT*)malloc(sizeof(LT));
if (newnode == NULL) {
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
}
void LTErase(LT* pos) {
assert(pos);
LT* prev = pos->prev;
LT* next = pos->next;
free(pos);
prev->next = next;
next->prev = prev;
}
void LTPushBack(LT* phead,LTDataType x) {
LTInsert(phead, x);
}
void LTPushFront(LT* phead, LTDataType x) {
LTInsert(phead->next, x);
}
void LTPopBack(LT* phead) {
LTErase(phead->prev);
}
void LTPopFront(LT* phead) {
LTErase(phead->next);
}
LT* LTFind(LT* phead, LTDataType x) {
LT* pcur = phead->next;
while (pcur != phead) {
if (pcur->data == x) {
return pcur;
}
pcur = pcur->next;
}
return NULL;
return;
}
LT* LTMidfy( LT* pos,LTDataType x) {
pos->data = x;
}
双向链表完结。链表完结！
