当我与单链表分手后，在酒吧邂逅了双向循环链表.....

news2024/11/28 6:39:52

链表的种类有8种，但我们最常用的为无头单向非循环链表和带头双向循环链表。

带头双向循环链表 

 

当带头双向循环链表只有哨兵位头的时候，双向链表的指向如下图。

 

head->pre和head->next都是指向自己，这个是有巨大优势的，代码实现会很方便。 

1.无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结
构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
2. 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都
是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带
来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

在上个博客实现顺序表和单链表的时候我提过这两点，让我们来进入双向循环链表的实现吧！

带头双向循环链表的结点开辟

LTNode* buynode(SedListtype x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->pre = NULL;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;


}

这个开辟结点应该没有什么好说的，带头双向循环链表多了个指针pre。 

带头双向循环链表的初始化

LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead= buynode(-1);
	phead->pre = phead;
	phead->next = phead;
	return phead;

}

哨兵位的结点值是可以随便给的，毕竟只负责站岗，当双向链表为空，phead->pre和phead->next都指向自己，这才是双向循环链表的核心！这里为什么要返回头指针，因为为了与其他增删查改方法实现统一使用一级指针，要不然初始化双向链表需要使用二级指针(因为结构体指针是一级指针，为了改变结构体的内容就要传值并用二级指针接受一级指针(结构体指针)才能改变结构体内容)，但为了避免问题复杂化，二级指针变为一级指针最简单方法就是自己返回值。

带头双向循环链表的尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, SedListtype x)
{
	assert(phead);
	
	LTNode* newnode = buynode(x);
	LTNode* tail = phead->pre;
	tail->next = newnode;
	newnode->pre = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->pre = newnode;
}

不用像单链表一样找尾tail，phead->pre就是tail，而且单链表需要判断链表为空和不为空的两种情况且需要2级指针，不像带头双向循环链表带有哨兵位的头指针使用一级指针就可以，如果链表为空，这段代码也同样适用，即是头也是尾,双向链表改变的是结构体，用结构体指针就够了，不需要二级指针。

带头双向循环链表为空时

 

带头双向循环链表不为空时 

带头双向循环链表的头插

void LTPushFront(LTNode* phead, SedListtype x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = buynode(x);
	LTNode* frist = phead->next;
	phead->next = newnode;
	newnode->pre = phead;
	newnode->next = frist;
	frist->pre = newnode;


}

错误写法
Void LTPushFront(LTNode* phead， LTDataType x)
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
newnode->next = phead->next;
phead->next->prev = newnode;
最常见错误之一，会找不到phead->next的原来的地址值

调整一下顺序即可
void LTPushFront(LTNode* phead， LTDataType x)
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
newnode->next = phead->next;
phead->next->prev = newnode;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;

先保存phead->next头结点的值，避免找不到或者改变phead的值，然后再按照常规连接即可。

当链表为空，这段代码也一样适用，因为双向链表的核心就是头指针的pre和next都是指向自己，这是带头双向循环链表的优势。

 

带头双向循环链表的尾删

void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* tail = phead->pre;
	LTNode* pre = tail->pre;
	free(tail);
	pre->next = phead;
	phead->pre = pre;
}

先找尾tail，然后tail->pre就是上一个结点pre的值，再释放掉尾tail，最后常规连接即可。 

 

带头双向循环链表的头删

void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* frist = phead->next;
	LTNode* second = frist->next;

	phead->next = second;
	second->pre = phead;
	free(frist);

}

头删的代码肯定不止一种写法，但我们这种写法是最通俗易懂且简便的，可以让别人一眼就能看出我们的意图所在，先用frist存phead->next的值，再用second存frist->next的值，然后常规连接释放即可。

 

带头双向循环链表的查找

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

当cur不等于phead(哨兵位)时就遍历完了链表，这个应该没啥好说的，各位兄弟姐妹也会自己写。但这个查找遍历与顺序表和单链表都一样，查找链表内对应值的内容是可以修改的。 

 带头双向循环链表的插入(pos之前插入)

void LTInsert(LTNode* pos, SedListtype x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = buynode(x);
	LTNode* prepos = pos->pre;
	prepos->next = newnode;
	newnode->pre = prepos;
	newnode->next = pos;
	pos->pre = newnode;


}

先用pos->pre找到pos上一个结点的值，再用一个临时变量存储，再常规连接即可。 

 

 

  带头双向循环链表的删除(pos位置删除)

void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	LTNode* pospre = pos->pre;
	LTNode* posnext = pos->next;
	pospre->next = posnext;
	posnext->pre = pospre;
	free(pos);

}

 利用pos找出pos前面与后面结点的值，用两个临时变量存储，常规连接两个变量即可。

 

 带头双向循环链表的打印

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


}

  带头双向循环链表的销毁

void LTDestory(LTNode* phead)
{
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(phead);
}

用next存储结点值，再一个个释放即可。 

使用完动态开辟的结点值后要销毁，要不然会内存泄漏，phead可以在test.c文件中再置空，因为释放掉以后，不会再有人使用，但为了安全最好在test.c置空一下即可。

带头双向循环链表的完整代码以及运行结果

SedList.h
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
typedef int SedListtype;
typedef struct SedList
{
	struct SedList* pre;
	struct SedList* next;
	SedListtype data;

}LTNode;

LTNode* LTInit();//初始化;
void LTprint(LTNode* phead);//打印
void LTDestory(LTNode* phead);//销毁

void LTPushBack(LTNode* phead, SedListtype x);//尾插
void LTPushFront(LTNode* phead, SedListtype x);//头插

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

LTNode* Find(LTNode* phead,SedListtype x);//查找

void LTInsert(LTNode* pos, SedListtype x);//pos之前插入
void LTErase(LTNode* pos);//pos位置删除
SedList.c
#include"sedlist.h"
LTNode* buynode(SedListtype x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->pre = NULL;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;


}
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead= buynode(-1);
	phead->pre = phead;
	phead->next = phead;
	return phead;

}
void LTprint(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	printf("guard<==>");//哨兵位
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<==>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");


}
void LTDestory(LTNode* phead)
{
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(phead);
}

void LTPushBack(LTNode* phead, SedListtype x)
{
	assert(phead);
	
	LTNode* newnode = buynode(x);
	LTNode* tail = phead->pre;
	tail->next = newnode;
	newnode->pre = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->pre = newnode;

}

void LTPushFront(LTNode* phead, SedListtype x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = buynode(x);
	LTNode* frist = phead->next;
	phead->next = newnode;
	newnode->pre = phead;
	newnode->next = frist;
	frist->pre = newnode;


}

void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* tail = phead->pre;
	LTNode* pre = tail->pre;
	free(tail);
	pre->next = phead;
	phead->pre = pre;
}
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* frist = phead->next;
	LTNode* second = frist->next;

	phead->next = second;
	second->pre = phead;
	free(frist);



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

void LTInsert(LTNode* pos, SedListtype x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = buynode(x);
	LTNode* prepos = pos->pre;
	prepos->next = newnode;
	newnode->pre = prepos;
	newnode->next = pos;
	pos->pre = newnode;


}
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	LTNode* pospre = pos->pre;
	LTNode* posnext = pos->next;
	pospre->next = posnext;
	posnext->pre = pospre;
	free(pos);

}
test.c
#include"sedlist.h"
void  test1()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);

	LTprint(plist);
	LTDestory(plist);
	plist = NULL;

}
void  test2()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);

	LTprint(plist);
	LTDestory(plist);
	plist = NULL;

}
void  test3()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPopBack(plist);
	LTPopBack(plist);
	LTPushBack(plist, 4);
	LTprint(plist);
	LTDestory(plist);
	plist = NULL;

}
void test4()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPopFront(plist);
	LTPopFront(plist);
	LTPushFront(plist, 5);
	LTprint(plist);
	LTDestory(plist);
	plist = NULL;

	


}
void test5()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 5);
	LTNode* pos = Find(plist, 2);
	pos->data = 12;
	LTprint(plist);
	LTDestory(plist);
	plist = NULL;




}
void test6()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 5);
	LTNode* pos = Find(plist, 2);
	if (pos)
	{
		LTInsert(pos, 24);
	}
	LTprint(plist);
	LTDestory(plist);
	plist = NULL;




}
void test7()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 5);
	LTNode* pos = Find(plist, 3);
	if (pos)
	{
		LTErase(pos);
	}
	LTprint(plist);
	LTDestory(plist);
	plist = NULL;

}
int main()
{
	test1();
	test2();
	test3();
	test4();
	test5();
	test6();
	test7();

	return 0;
}

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