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目录
一、什么是双链表?
二、双链表温习
1. 双链表的结构
2. 基本操作
3. 双链表讲解说明
三、代码示例(链表 · 59b38b6 · 黄灿灿/数据结构 - Gitee.com)
1. 头文件
2. 函数源文件
3. 测试代码用例
4. 小结
四、总结
共勉
一、什么是双链表?
在数据结构中,链表是一种线性数据结构,其中元素不是在内存中连续存储的,而是通过指针链接在一起。双链表是链表的一种形式,每个节点包含三个部分:一个数据字段和两个指针字段,分别指向其前驱节点和后继节点。这种结构允许从任意方向遍历链表。
如果提前脑海里有一定的双链表形式/样例,一定会大大帮助我们进行理解,毕竟数据结构的核心思想是图,是画图!所以,不妨看看这个:双链表 数据结构与算法c语言,完整代码动画版_哔哩哔哩_bilibili.(有一定的认识就不需要啦!)
二、深入认识双链表
1. 双链表的结构
在C语言中,双链表可以通过结构体来定义。一个典型的双链表节点结构如下:
typedef struct Node {
int data; // 存储数据
struct Node *prev; // 指向前一个节点
struct Node *next; // 指向下一个节点
} Node;
2. 基本操作
对于双链表,我们通常需要实现以下几种基本操作:
- 创建空链表
- 插入节点
- 删除节点
- 遍历链表
- 查找节点
- 获取链表长度
- 清空链表
3. 双链表讲解说明
三、代码示例(链表 · 59b38b6 · 黄灿灿/数据结构 - Gitee.com)
虽然双链表的结构相比单链表更复杂了,但正是由于双链表很“对称”,有规律,所以实现起来更方便了。
1. 头文件
#pragma once
//Double linked list:双链表
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
typedef struct Double_linked_list
{
struct Double_linked_list* prev;
int data;
struct Double_linked_list* next;
}DLL;
//创建一个新的节点:Create a new node
DLL* Cnew_node(int x);
//初始化空的双向循环链表,返回指向头结点的指针,initialize:初始化
DLL* init_list();
//打印链表内容
void print(DLL* phead);
//检查链表是否为空:Check if the linked list is empty
bool empty(DLL* phead);
//尾插:Tail plugging
void tail_plug(DLL* phead, int x);
//头插:Header
void header(DLL* phead, int x);
//在给定的位置 pos 插入一个包含 x 的新节点:Insert a new node containing x at the given location pos
void insert(DLL* pos, int x);
2. 函数源文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Double linked list.h"
//Double linked list:双链表
//创建一个新的节点:Create a new node
DLL* Cnew_node(int x)
{
DLL* newnode = (DLL*)malloc(sizeof(DLL));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
//exit(-1);//如果分配内存失败,则终止程序
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
newnode->prev = NULL;
return newnode;
}
//初始化空的双向循环链表,返回指向头结点的指针,initialize:初始化
DLL* init_list()
{
DLL* phead = Cnew_node(-1);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
//打印链表内容
void print(DLL* phead)
{
assert(phead);
printf("<->head<->");
DLL* temp = phead->next;
while (temp != phead)
{
printf("%d<->", temp->data);
temp = temp->next;
}
printf("\n");
}
//检查链表是否为空:Check if the linked list is empty
bool empty(DLL* phead)
{
assert(phead);
return phead->next == phead;
}
//尾插:Tail plugging
void tail_plug(DLL* phead, int x)
{
assert(phead);
insert(phead, x);
}
//头插:Header
void header(DLL* phead, int x)
{
assert(phead);
insert(phead->next, x);
}
//在给定的位置 pos 插入一个包含 x 的新节点:Insert a new node containing x at the given location pos
void insert(DLL* pos, int x)
{
assert(pos); // 确保 pos 不是 NULL
DLL* prev = pos->prev; // 获取 pos 节点的前一个节点
DLL* newnode = Cnew_node(x); // 创建一个包含数据 x 的新节点
// 更新 prev 节点的 next 指针,使其指向新节点
prev->next = newnode;
// 设置新节点的 prev 指针,使其指向 prev 节点
newnode->prev = prev;
// 设置新节点的 next 指针,使其指向 pos 节点
newnode->next = pos;
// 更新 pos 节点的 prev 指针,使其指向新节点
pos->prev = newnode;
}
3. 测试代码用例
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Double linked list.h"
//Double linked list:双链表
int main() {
// 初始化链表
DLL* list = init_list();
// 测试空链表检查
printf("列表是空的吗? %s\n", empty(list) ? "Yes" : "No");
// 测试头插
header(list, 10);
header(list, 20);
header(list, 30);
// 打印链表内容
printf("头部插入后的列表:\n");
print(list);
// 测试尾插
tail_plug(list, 40);
tail_plug(list, 50);
tail_plug(list, 60);
// 打印链表内容
printf("尾部插入后的列表:\n");
print(list);
// 测试插入到指定位置
insert(list->next->next, 25); // 在第二个节点之后插入25
printf("在第二个元素后插入 25 后的列表:\n");
print(list);
// 再次检查链表是否为空
printf("列表是空的吗? %s\n", empty(list) ? "Yes" : "No");
// 销毁链表(注意:实际代码中应实现销毁函数)
// destroy_list(list); // 假设实现了这个函数
return 0;
}
4. 小结
当你看到这里的时候就会发现:双链表代码比单链表的代码会短很多,而且双链表最主要的其实就是那个插入函数,如果对上述有注释的代码还存在疑惑,不妨画一画图,会极大方便我们进行理解!如果是一头雾水,那基本上是单链表不过关,可以再回去研究研究:【C语言】最详细的单链表(两遍包会!)-CSDN博客
四、总结
在这篇文章中,我们介绍了双链表的基本概念,并展示了如何使用C语言来创建和操作双链表。双链表相比于单链表提供了更多的灵活性,因为我们可以轻松地向前或向后移动。然而,这种额外的功能也带来了更高的存储开销,因为每个节点都需要额外的指针来保存前驱节点的信息。
以上就是关于C语言中双链表的介绍,希望对你有所帮助!