数据结构——双链表

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#数据结构 #双向链表 #C语言

1. 双向带头循环链表

1. 双链表的功能

1. 初始化

2. 销毁

3. 打印

4. 检查链表是否为空

5. 尾插

6. 尾删

7. 头插

8. 头删

9. 在目标节点之后插入数据

10. 删除目标节点

11. 查找

2. 双链表的定义

结构体需要包含三个成员，一个成员存储数据，一个成员存储前一个节点的地址，一个成员存储下一个节点的地址。

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;//指针保存后一个节点的位置
	struct ListNode* prev;//指针保存前一个节点的位置
}LTNode;

3. 双链表功能实现

创建节点

缩减代码，避免代码冗余

LTNode* CreateNode(LTDataType x) {
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));//创建节点
	if (node == NULL) {
		printf("创建节点失败\n");
		exit(-1);
	}
	node->data = x;
	node->prev = node;
	node->next = node;
	return node;
}

1. 初始化

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

2. 销毁

void LTDestroy(LTNode* phead) {
	LTNode* ptail = phead->next;
	LTNode* pointer = NULL;
	//先释放非哨兵节点
	//因为链表的最后一个节点的 next 指向哨兵位，
	// 哨兵位的 prev 指向最后一个节点，形成一个循环。
	while (ptail!=phead) {
		pointer = ptail;
		ptail = ptail->next;
		free(pointer);
	}
	free(phead);
}

3. 打印

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

4. 检查链表是否为空

bool LTEmpty(LTNode* phead) {
	return phead->next == phead;
}

5. 尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x) {
	//assert(phead);
	//LTNode* node = CreateNode(x);
	将新节点插入链表尾部
	//node->prev = phead->next;
	//node->next = phead;
	//phead->prev->next = node;
	//phead->prev = node;
	LTInsert(phead->prev, x);
}

6. 尾删

void LTPopBack(LTNode* phead) {
	//assert(phead);
	//assert(phead->next != phead);
	//LTNode* pointer = phead->prev;
	//pointer->prev->next = phead;
	//phead->prev = pointer->prev;
	//free(pointer);
	pointer = NULL;
	LTErase(phead->prev);
}

7. 头插

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) {
	//assert(phead);
	//LTNode* node = CreateNode(x);
	//node->prev = phead;
	//node->next = phead->next;
	//phead->next->prev = node;
	//phead->next = node;
	LTInsert(phead, x);
}

8. 头删

void LTPopFront(LTNode* phead) {
	//assert(phead && phead->next);
	//LTNode* pointer = phead->next;
	//phead->next = pointer->next;
	//pointer->next->prev = phead;
	//free(pointer);
	LTErase(phead->next);
}

9. 在目标节点之后插入数据

void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x) {
	assert(pos);
	LTNode* node = CreateNode(x);
	node->prev = pos;
	node->next = pos->next;
	pos->next->prev = node;
	pos->next = node;
}

10. 删除目标节点

void LTErase(LTNode* pos) {
	assert(pos);
	LTNode* pointer = pos;
	pos->prev->next = pos->next;
	pos->next->prev = pos->prev;
	free(pointer);
}

11. 查找

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);
	LTNode* pointer = phead->next;
	while (pointer != phead) {
		if (pointer->data == x) {
			printf("找到了\n");
			return pointer;
		}
		pointer = pointer->next;
	}
	return NULL;
}

4. 完整代码

1. DList.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;//指针保存后一个节点的位置
	struct ListNode* prev;//指针保存前一个节点的位置
}LTNode;

//初始化
LTNode* LTInit();
//销毁链表
void LTDestroy(LTNode* phead);
//打印
void LTPrint(LTNode* phead);
//检查链表是否为空
bool LTEmpty(LTNode* phead);
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);
//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
//删除pos节点
void LTErase(LTNode* pos);
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);

2. DList.c

#include "DList.h"
//创建节点
LTNode* CreateNode(LTDataType x) {
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));//创建节点
	if (node == NULL) {
		printf("创建节点失败\n");
		exit(-1);
	}
	node->data = x;
	node->prev = node;
	node->next = node;
	return node;
}
//初始化
LTNode* LTInit() {
	LTNode* phead = CreateNode(-1);
	return phead;
}
//销毁链表
void LTDestroy(LTNode* phead) {
	LTNode* ptail = phead->next;
	LTNode* pointer = NULL;
	//先释放非哨兵节点
	//因为链表的最后一个节点的 next 指向哨兵位，
	// 哨兵位的 prev 指向最后一个节点，形成一个循环。
	while (ptail!=phead) {
		pointer = ptail;
		ptail = ptail->next;
		free(pointer);
	}
	free(phead);
}
//打印
void LTPrint(LTNode* phead) {
	LTNode* ptail = phead->next;
	while (ptail != phead) {
		printf("%d ", ptail->data);
		ptail = ptail->next;
	}
	printf("\n");
}
//检查链表是否为空
bool LTEmpty(LTNode* phead) {
	return phead->next == phead;
}
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x) {
	//assert(phead);
	//LTNode* node = CreateNode(x);
	将新节点插入链表尾部
	//node->prev = phead->next;
	//node->next = phead;
	//phead->prev->next = node;
	//phead->prev = node;
	LTInsert(phead->prev, x);
}
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead) {
	//assert(phead);
	//assert(phead->next != phead);
	//LTNode* pointer = phead->prev;
	//pointer->prev->next = phead;
	//phead->prev = pointer->prev;
	//free(pointer);
	pointer = NULL;
	LTErase(phead->prev);
}
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) {
	//assert(phead);
	//LTNode* node = CreateNode(x);
	//node->prev = phead;
	//node->next = phead->next;
	//phead->next->prev = node;
	//phead->next = node;
	LTInsert(phead, x);
}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead) {
	//assert(phead && phead->next);
	//LTNode* pointer = phead->next;
	//phead->next = pointer->next;
	//pointer->next->prev = phead;
	//free(pointer);
	LTErase(phead->next);
}
//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x) {
	assert(pos);
	LTNode* node = CreateNode(x);
	node->prev = pos;
	node->next = pos->next;
	pos->next->prev = node;
	pos->next = node;
}
//删除pos节点
void LTErase(LTNode* pos) {
	assert(pos);
	LTNode* pointer = pos;
	pos->prev->next = pos->next;
	pos->next->prev = pos->prev;
	free(pointer);
}
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);
	LTNode* pointer = phead->next;
	while (pointer != phead) {
		if (pointer->data == x) {
			printf("找到了\n");
			return pointer;
		}
		pointer = pointer->next;
	}
	return NULL;
}

3. text.c

#include "DList.h"
void Realize(void) {
	LTNode* phead = LTInit();//创建哨兵节点
	//检查链表是否为空
	LTEmpty(phead);
	if (LTEmpty(phead)) {
		printf("链表为空\n");
	}
	else {
		printf("链表不为空\n");
	}
	//尾插
	LTPushBack(phead, 5);
	LTPushBack(phead, 7);
	//尾删
	LTPopBack(phead);
	//头插
	LTPushFront(phead, 6);
	//头删
	LTPopFront(phead);
	//在pos位置之后插入数据
	LTInsert(phead->next->next, 8);
	//删除pos节点
	LTErase(phead->next);
	//查找
	LTFind(phead, 8);
	//打印
	LTPrint(phead);
	//销毁链表
	LTDestroy(phead);
	phead = NULL;

}
int main() {
	Realize();
	return 0;
}

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