【数据结构】双向链表专题

已于 2024-09-09 19:55:51 修改
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文章标签： 链表 数据结构
于 2024-09-09 19:54:56 首次发布
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1.双向链表的结构

2.双向链表的实现

2.1初始化

以参数的形式初始化链表： 

以返回值的形式初始化链表：

2.2尾插

2.3打印

2.4头插

2.5尾删

2.6头删

2.7查找

2.8在指定位置之后插入数据​编辑

2.9删除pos节点

2.10销毁

3.整理代码

3.1 List.h

3.2 List.c

3.3 Test.c

1.双向链表的结构

带头链表里的头节点，实际为“哨兵位”，哨兵位节点不存储任何有效元素，只是站在那里“放哨”。

“哨兵位”存在的意义： 遍历循环链表避免死循环。

2.双向链表的实现

不带头节点的单链表为空链表的判条件：head=NULL，因为head本来指向链表的第一个节点，如果head为NULL，说明链表没有节点，为空链表。

而带头结点的单链表为空链表的判定条件：head->next=NULL;

双向链表为空链表的判定条件：链表中只剩下一个头结点。

2.1初始化

申请节点函数

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	node->data = x;
	node->next = node->prev = node;//自己指向自己
	return node;
}

以参数的形式初始化链表： 

开始的时候创建一个空链表，LTNode* plist = NULL;我们要对空链表进行初始化，保证让链表只有一个头结点（哨兵位），为我们后续插入操作做准备。由于要改变plist的指向，所以传二级指针。

void LTInit(LTNode** pphead)
{
	//给双向链表创建一个哨兵位
	*pphead = LTBuyNode(-1);//哨兵位里面不需要有值，为了调用申请节点函数，传一个值-1好了
}

以返回值的形式初始化链表：

初始化可以不传递二级指针，以返回值的形式返回哨兵位，调用完LTInit函数后，plist指针接收其返回值：LTNode* plist = LTInit();

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

2.2尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)//不改变哨兵位的地址，传一级指针即可
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//phead phead->prev newnode
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;

	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;//注意：这两行代码不能颠倒位置
}

2.3打印

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

2.4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;

	newnode->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;//注意：这两行代码不能颠倒位置
}

2.5尾删

void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	//链表必须有效且链表不能为空(只有一个哨兵位)
	assert(phead && phead->next!=phead);
	LTNode* del = phead->prev;
	//phead del->prev del
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;
	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

2.6头删

void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;
	//phead del del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;
	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

2.7查找

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

2.8在指定位置之后插入数据

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;
}

2.9删除pos节点

为了保持接口的一致性，这里传的是一级指针，对形参的修改不影响实参，pos置为空不影响find , find此时是野指针，所以调用完 LTERase 函数后要手动将find置为空（find=NULL;）

void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	// pos->prev pos pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	//删除pos节点
	free(pos);
	pos = NULL;
}

2.10销毁

同样为了保持接口的一致性，这里也传一级指针，对形参的修改不影响实参，phead置为空不影响实参plist，所以调用完 LTDesTroy 函数后要手动将plist置为空（plist=NULL;）

void LTDesTroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	//此时pcur指向phead,而phead还没有被销毁
	free(phead);
	phead = NULL;
}

3.整理代码

3.1 List.h

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

//定义双向链表节点的结构
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;


//初始化
//void LTInit(LTNode** pphead);//以二级指针形式初始化
LTNode* LTInit();//以返回值形式初始化
//打印
void LTPrint(LTNode* phead);
//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);
//查找
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节点
void LTErase(LTNode* pos);
//销毁
void LTDesTroy(LTNode* phead);

3.2 List.c

#include"List.h"
//申请节点
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	node->data = x;
	node->next = node->prev = node;//自己指向自己
	return node;
}

//初始化
//以返回值形式初始化
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}

//以二级指针形式初始化
//void LTInit(LTNode** pphead)
//{
//	*pphead = LTBuyNode(-1);
//}

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

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)//不改变哨兵位的地址，传一级指针即可
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//phead phead->prev newnode
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;

	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;//注意：这两行代码不能颠倒位置
}

//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;

	newnode->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;//注意：这两行代码不能颠倒位置
}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	//链表必须有效且链表不能为空(只有一个哨兵位)
	assert(phead && phead->next!=phead);
	LTNode* del = phead->prev;
	//phead del->prev del
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;
	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;
	//phead del del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;
	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	//没有找到
	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节点
void LTErase(LTNode* pos)
{	
	assert(pos);
	// pos->prev pos pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	//删除pos节点
	free(pos);
	pos = NULL;
}

//销毁
void LTDesTroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	//此时pcur指向phead,而phead还没有被销毁
	free(phead);
	phead = NULL;
}

3.3 Test.c

#include"List.h"
void ListTest01()
{  	
	//传二级指针形式初始化
	/*LTNode* plist = NULL;
	LTInit(&plist); */

	//以返回值形式初始化
	LTNode* plist = LTInit();

	//尾插
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);	
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPrint(plist);//打印

	//头插
	LTPushFront(plist,4);	
	LTPushFront(plist,5);			
	LTPrint(plist);//打印

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

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

	//查找
	LTNode* find = LTFind(plist,4);
	
	//删除pos节点
	LTErase(find);
	LTPrint(plist);//打印
	find = NULL;//手动置空

	//销毁		
	LTDesTroy(plist);
	plist = NULL;//手动置空
}
int main()
{
	ListTest01();
	return 0;
}
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