递归实现双向链表_disappear涵数-优快云博客

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各位博友，在学习了前面的链表后，相信各位对于链表的结构与操作有了很好的理解。那么接下来，为了加深这种理解，我们可以试着以递归的形式实现建立链表的操作。为了不让讲解过于简单，我们逐步试着以递归的方式建立一条双向链表。

要建立一条双向链表，我们首先要熟悉普通的单向链表(双向链表与其十分类似)的建立操作，接着我们就可以探讨一下如何递归建立一条双向链表了。建立链表需要结点，我们定义这条链表的结点如下：

typedef struct stu
{
	char id[3];
	char name[10];
	struct stu *next;
	struct stu *before;
}stu;

然后我们需要一个递归函数，我们不妨给它一个名字叫 creat() ，通过这个函数我们可以递归地建立一条双向链表，然后我们还需要一个可以释放这条双向链表的函数，我们可以将它命名为 disappear() 。

现在，我们基本具备了建立这条链表的条件了，接下来只需讨论这两个函数的类型及各自的形参和具体的操作。其中，creat() 函数显然有着更重要的地位，我们先来讨论如何实现这个函数。

creat()函数

creat()函数的类型

该如何确定creat()函数的类型呢？可以想到，我们是一个个结点建立的，尾结点连接着新结点，然后新结点便成了尾结点，即使是以递归的方式建立链表也是不会违反这个前提的。所以，当我们成功地建立一条链表后，我们希望递归函数可以给我们返回一个什么呢？当然是 stu* 类型的指针。那么，由于这条链表是单向建立的，不可避免地，最好是能够返回指向队首结点或队尾结点的指针。因此，creat()函数的类型明显就是 stu* 类型的啦。

creat()函数的形参

creat，顾名思义，我们是用这个函数来创造链表节点的，不妨认为指向这个新结点的指针的名字叫 new 。方便起见，我们直接认为这个结点的名字叫 new。那么，我们该怎样对待 new 这个节点呢？当然是将它并入已形成的链当中来啊，毕竟我们构造 creat() 这个函数的目的本身就是不断在已有链的基础上添加新的结点，在这条链没有一个结点的时候，我们可以认为这是一条空链，随着我们添加了第一个结点，它就成为了有一个结点的链，而这样的操作显然是有递归的性质的——只要条件合适，我们可以一直用新的结点连接前一个尾结点，并且我们可以很容易地设置一个终止条件，例如一个学生的 id 号是 -1 时，我们便停止调用creat() 函数，并且返回指向队尾结点的指针，因为这个终止条件十分容易设置，不如我们就将它作为递归函数 creat() 的终止条件。这时，我们再把眼光放回来，会发现 creat() 函数的形参在无形中已经被定下来了。就像前面提到的“我们可以一直用新的结点连接前一个尾结点”，在我们已经在 creat() 函数中定义了一个新结点new 的基础上，我们仍然需要的是链表的最后一个结点 end ，如此我们便可以通过一定的操作将 new 纳入到新的一条链当中来。因此，我们需要的形参不妨设置为 stu *end 。

creat()函数内的语句

通过上面的分析，我们大致确定了 creat() 函数的基本形式为：stu *creat(stu *end){}

那么接下来我们只需分析函数体中的语句了：

stu *new = (stu *)malloc(sizeof(stu));
用这条语句我们定义了一个指向新结点的指针new，同时利用malloc()函数为它分配了一个stu* 类型、大小为 sizeof(stu) 的地址。

然后，我们需要将 end指向的结点 与 new指向的结点 联系起来。我们在main()函数中不定义一个指向队首结点的指针，我们只是声明一个stu*类型的head变量，将它的值初始化为NULL后用它来实现指向队首结点的功能。那么，在main()函数中调用creat()函数时，我们将head作为creat()函数的实参。

故在调用creat()函数时，end参数又有两种情况了，其中一种是end==NULL的情况，这指的正是前面第一次调用creat()函数时将head作为实参的情况，此时将head的值拷贝到end中，而由于传递的是指针变量，即地址，end指向的内存单元的地址与head指向的内存单元的地址实际上是相同的，那么对end的操作会引起head的相同的变化，例如当我们将new和end两者指向的结点连接起来时，实际上就是head指向的结点与new指向的结点建立了联系。

另外一种自然是end!=NULL的情况，这表明这条链已经不再是空链了，至少包含有一个非空结点了。那么，end确实是现有链的最后一个结点了，我们要做的就是将new指向的结点并入到这条旧链当中来以便构成一条新链了。

那么，问题已经逐步变得清晰明了。我们还需要为各个结点的数据域的赋值语句，并且还需要一个判断结构(前面讲到，以学生的id号是否为-1作为判断的条件)，如果学生的id号不为-1，自然是继续建立新的结点，也就是继续调用creat()函数；为-1，那么就需要结束函数，释放为new指向的结点分配的内存空间，并返回指向最后一个结点的指针了。

disappear()函数

disappear()函数的类型

由于disappear()函数被用来释放为整条链开辟的内存空间，那么，我们大可不必设置它的返回值，直接设置为void类型即可。

disappear()函数的形参

我们要将这条链上的结点一个个消除，自然需要结点的指针。至于是队首结点还是队尾结点的都不重要，因为这是条双向链表，不论从哪一头开始都可以遍历整条链。因此，不妨直接设置为stu* head。

disappear()函数内的语句

对于这个，需要根据head指向的是队头还是队尾来决定，因为每个结点有next和before两个方向。假设head是指向队头结点的，那么我们一直往next的方向前进即可。我们可以设置一个temp指针，让它指向head指向结点的下一个结点，通过以temp是否为NULL作为判断条件的while循环结构来实现不断消除结点。

代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
typedef struct stu
{
	char id[3];
	char name[10];
	struct stu *next;
	struct stu *before;
}stu;
stu *creat(stu *end)
{
	stu *new = (stu *)malloc(sizeof(stu));
	if (end == NULL)
	{
		end = new;
		end->before = NULL;//至关重要
	}
	else
	{
		end->next = new;
		new->before = end;
		new->next = NULL;
	}
	printf("student id(input -1 to stop),then his/her name please:\n");
	scanf("%s", new->id);
	scanf("%s", new->name);
	if (strcmp(new->id, "-1") != 0)
		creat(new);
	else
	{
		end->next = NULL;
		free(new);
		return end;
	}
}
void disappear(stu *head)
{
	stu *temp = head->next;
	while (temp != NULL)
	{
		free(head);
		head = temp;
		temp = temp->next;
	}
	free(head);
	printf("Free all nodes successfully.\n");
}
int main()
{
	stu *head = NULL;//不能直接使head->before=NULL;
	stu *temp = NULL;

	head = creat(head);

	printf("Output in contrary order:\n");
	printf("  %15s%15s\n", "student id", "student name");
	while (head != NULL)
	{
		printf("  %15s%15s\n", head->id, head->name);
		if (head->before == NULL)
			break;
		head = head->before;
	}

	temp = head;

	printf("Output in order:\n");
	printf("  %15s%15s\n", "student id", "student name");
	while (head != NULL)
	{
		printf("  %15s%15s\n", head->id, head->name);
		if (head->next == NULL)
			break;
		head = head->next;
	}

	disappear(temp);
	return 0;
}

运行一下代码：

对于以上代码，它的实现过程已经讲得足够清晰了，但还有一点，请看代码第17行和第51行的注释。我解释一下原因，第17行的代码是与第61行的if判断结构密切关系的，如果去掉第17行的代码，我们运行一下程序：

会发现第68行及之后的语句好像并没有执行，同时在调试程序时第60行的代码会抛出以下错误：

60行的代码本身没有错误，因为我们可以看到逆序确实打印出了完整的信息。关键是61行的if判断结构，我设置这个判断结构的目的是在head指向的正好是队首结点的时候跳出循环，以便利用下一个while()循环顺序打印出链表信息。说到底，还是第61行的if判断结构出了问题，因为当head指向队首结点时，head->before指向的是哪个内存单元呢？而队首结点的前面已经没有节点了，这就导致head->before指向的不确定性。所以，我们需要把队首结点的before域置为NULL，如何做呢？只需在向这条空链中添加第一个结点的时候，将第一个结点也就是队首结点的before域置为NULL即可，这就是第17行代码存在的原因。

至于第51行的代码的注释，更多的是为了尝试另外一种解法，即将第17行代码删去，同时在第51行代码后面添加 head->before=NULL; ，那么这行得通吗？答案是否定的。调试过程中编译器抛出了以下异常：

控制台上什么也没有输出。问题在哪里呢？有引发的异常可知，head 是 nullptr。我们在这篇博客——typedef与结构体中提到：

结构体指针在被定义时就需要被赋初值，这个初值可以是 NULL 或是其它同类型的变量的值。若初值为 NULL ，后续被使用时仍然需要被赋予同类型的常量的值。

而我们在main()中声明head的时候，编译器并给它分配了内存空间。我们可以做个小实验：

#include<stdio.h>
typedef struct stu
{
	char id[3];
	char name[10];
	struct stu *next;
	struct stu *before;
}stu;
int main()
{
	stu *head = NULL;
	printf("%p\n", head);
	printf("%p", &head);
	return 0;
}

执行这段代码：

会发现 head 的值为00000000，而 &head 的值为 00D7F8CC，可以看出有为head分配内存空间，因为我们能够得到存储 head 变量的内存单元的首地址即 00D7F8CC。又因为 head 没有存储某个 stu 类型变量的地址，所以在51行代码后面加上head->before=NULL; 明显是有问题的，我们都没为 head 确定指向的内存单元块怎么能够将head的before指针域置为NULL呢，它连指向哪个内存空间都不知道嘛，哪能对before指针域进行操作？这里只是声明了head变量，所以没有为它确定指向的地方。

本篇完。

欢迎指正我的上一篇博客：一题多解×5(数组+循环链表)

我的下一篇博客：地址与值的更改