链表的实现

本文详细介绍了如何实现带头双向循环链表,包括初始化、尾插、尾删、头插、头删、查找、插入和删除节点的操作,以及与顺序表相比,链表在内存管理和缓存利用率上的特点。

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上一篇我们已经实现了无头单向非循环链表,下面我们来实现带头双向循环链表:

带头双向循环链表的实现

List.h  函数声明

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int LTDateTyper;
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
	LTDateTyper val;

}LTNode;


//初始化
LTNode* LTInit();
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDateTyper x);

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);

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

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);

//双向链表查找
LTNode* LTFind(LTNode*phead,LTDateTyper x);

//双向链表再pos位置前进行插入
void LTInsert(LTNode*pos, LTDateTyper x);


//双向链表删除pos位置的节点
void LTErease(LTNode* pos);

//打印
void LTPrint(LTNode* phaed);

list.c  函数定义

#include"List.h"

//创建节点 
LTNode* CreateNode(LTDateTyper x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("mallo fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	return newnode;
}

//初始化
//头节点
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = CreateNode(-1);
	phead->next = phead;
	phead ->prev = phead;
	return phead;
}


//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDateTyper x)
{
	//链表带头可以处理空链表
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = CreateNode(x);

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


//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	//真就过了,假就报错
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* tailprev = tail->prev;
	free(tail);
	tailprev->next = phead;
	phead->prev = tailprev;
}



//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDateTyper x)
{
	assert(phead);
	LTNode* tail = phead->next;
	LTNode* newnode = CreateNode(x);
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = tail;
	tail->prev = newnode;
    
}


//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{

	//无死角,不会出现空,但会出现野
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* first = phead->next;
	LTNode* second = first->next;
	phead->next = second;
	second->prev = phead;
	free(first);
	first = NULL;
}

//双向链表查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead,LTDateTyper x)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->val == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;

}

//双向链表再pos位置前进行插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDateTyper x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = CreateNode(x);
	newnode->prev = pos->prev;
	pos->prev ->next = newnode;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}



//双向链表删除pos位置的节点
void LTErease(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	LTNode* cur = pos->prev;
	LTNode* tail = pos->next;

	 cur->next = tail;
	 tail->prev = cur;
	 free(pos);
}

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

}

test.c

//带头双向循环链表
#include"List.h"
int main()
{
	//尾插
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 7);
	LTPushBack(plist, 8);

	LTPrint(plist);


	//尾删
	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	//头插
	LTPushFront(plist, 6);
	LTPushFront(plist, 5); 
	LTPrint(plist);

	//头删
	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	
	LTNode*pos=LTFind(plist, 2);
	if (pos)
	{
		pos->val *= 10;
	}
	LTPrint(plist);
    //在pos位置进行插入
	LTInsert(pos,3000);
	LTPrint(plist);

	LTErease(pos);
	LTPrint(plist);



	return 0;
}

 

顺序表和链表的区别

顺序表的问题:
1.头插,中间插入,删除效率低,需要挪动数据O(N)
2.空间不够扩容,扩容有一定的消耗,且可能存在一定的空间浪费
优势:
物理连续,支持下标的随机访问,适合尾插,尾删,元素高效存储+频繁访问。
缓存利用率:高

链表:
1.任意位置的插入删除都是O(1)。
2.按需申请释放,合理利用空间,不存在浪费。
问题:
随机访问不方便O(N)。
缓存利用率:低

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