数据结构（8）双向链表

目录

一、概念与结构

 二、双向链表的实现

1、初始化

2、尾插 

3、头插

4、尾删 

5、头删 

6、在指定位置之后插入结点 

 7、删除指定位置的结点

三、完整参考代码 

一、概念与结构

        这里的双向链表是指带头的的双向循环链表，这里的“带头”和之前所说的“头结点”是两个概念，带头链表里的头结点，实际是“哨兵位”。哨兵位节点不存储任何有效元素，只是起一个“站岗放哨”的作用。和单链表一样，双向链表也是由一个一个的结点组成，但这里的结点由三个部分组成：保存的数据+指向下一个节点的指针+指向前一个节点的指针。

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode->prev = newnode;

	return newnode;
}

注：当单链表为空时，指向第一个结点的指针为空；当双向链表为空时，链表中只有一个头结点~ 

 二、双向链表的实现

1、初始化

双向链表的初始化有两种方式，这里更推荐使用第二种。

第一种：

void LTInit(LTNode** pphead)
{
    assert(pphead);
	*pphead = LTBuyNode(-1);
}

第二种：

LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}

2、尾插 

 尾插这里的参数要注意传的是一级指针而不是二级指针，因为我们在初始化时给头结点申请了一块空间（假设这块空间的地址是0x339），尾插操作改变的只是头结点的prev指针和next指针的值，并没有修改头结点的地址。那为什么之前的单向链表传的是二级指针呢？单链表的第一个结点phead初始情况下为NULL，现在向单链表中尾插一个结点（假设该结点的地址是0x300）。此时phead的值从NULL变为了0x300，phead的值发生了改变，所以传的是二级指针。

在尾插操作中，需要修改的就是头结点，尾结点和新插入的结点。对于新节点来说，我们需要修改prev和next指针，对于头结点要修改prev，尾结点要修改next。在双向链表中，我们不用遍历整个链表来找到尾结点，因为可以直接通过头结点的prev指针来找到尾结点。

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//phead   phead->prev(尾结点)   newnode
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;

	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
}

3、头插

头插是在第一个结点之前插入新节点，而不是在头结点之前插入。

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//phead  newnode  phead->next
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;

	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

4、尾删 

进行删除操作之前，首先要判断双向链表是否为空。

//只有一个头节点的情况下，双向链表为空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	return phead->next == phead;
}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));
	LTNode* del = phead->prev;
	//phead  del->prev  del
	phead->prev = del->prev;
	del->prev->next = phead;

	free(del);
	del = NULL;
}

5、头删 

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));
	LTNode* del = phead->next;
	//phead  del  del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;

	free(del);
	del = NULL;
}

6、在指定位置之后插入结点 

//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//pos  newnode  pos->next
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;

	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

 7、删除指定位置的结点

//删除pos位置的结点
void Erase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	//pos->prev  pos  pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;

	free(pos);
	pos = NULL;
}

三、完整参考代码 

List.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

//双向链表的结构
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

void LTPrint(LTNode* phead);

bool LTEmpty(LTNode* phead);

//双向链表的初始化
//void LTInit(LTNode** pphead);

LTNode* LTInit();

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);

//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);

//删除pos位置的结点
void LTErase(LTNode* pos);

//传二级:违背接口一致性
//void LTDestroy(LTNode** pphead);
//传一级:调用完成之后将实参手动置为NULL(推荐)
void LTDestroy(LTNode* phead);

List.c

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "List.h"

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode->prev = newnode;

	return newnode;
}

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

//双向链表的初始化
//void LTInit(LTNode** pphead)
//{
//	assert(pphead);
//	*pphead = LTBuyNode(-1);
//}

LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//phead   phead->prev(尾结点)   newnode
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;

	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
}

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//phead  newnode  phead->next
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;

	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

//只有一个头节点的情况下，双向链表为空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	return phead->next == phead;
}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));
	LTNode* del = phead->prev;
	//phead  del->prev  del
	phead->prev = del->prev;
	del->prev->next = phead;

	free(del);
	del = NULL;
}

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));
	LTNode* del = phead->next;
	//phead  del  del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;

	free(del);
	del = NULL;
}

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	//没找到
	return NULL;
}

//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//pos  newnode  pos->next
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;

	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

//删除pos位置的结点
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	//pos->prev  pos  pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;

	free(pos);
	pos = NULL;
}

void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while(pcur != phead)
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	free(phead);
	phead = NULL;
}

test.c 

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "List.h"

void test01()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);
	LTPrint(plist);
	//LTPushFront(plist, 1);
	//LTPushFront(plist, 2);
	//LTPopBack(plist);
	//LTPrint(plist);
	//LTPopFront(plist);
	//LTPrint(plist);

	LTNode* find = LTFind(plist, 3);
	LTErase(find);
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}