双向链表

最新推荐文章于 2024-04-29 15:47:12 发布

guangtaoxie

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分类专栏：数据结构文章标签：双向链表

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本文章主要是关于双向链表的应用，如：双向链表的初始化、双向链表的打印、尾插、尾删、头插、头删、指定值的删除、指定位置的删除、任意位置的插入、查找等操作。本次对双向链表的操作是关于对带头结点、带环的双向链表的操作。

1.头文件dblinklist.h

//头文件只被编译一次
#pragma once
//自定义元素的类型，方便用户去修改元素的数据类型
typedef char DLinkType;
//定义一个结构体，存放节点元素、节点的前驱、节点的后继
typedef struct DLinkNode
{
DLinkType data;
struct DLinkNode* next;
struct DLinkNode* prev;
}DLinkNode; //其中LinkNode是对所定义的结构体的重命名，LinkNode*是定义指向该结构体的指针类型
//宏定义一个标识符，用于测试函数时打印其对应的函数名，方便了代码的编写

#define HEADER printf("============%s===========\n",__FUNCTION__);

2.对双向链表的操作

2.1 创建节点

DLinkNode* CreateDLinkNode(DLinkType value)
{
DLinkNode* new_node=(DLinkNode*)malloc(sizeof(DLinkNode));
new_node->data=value;
new_node->next=new_node;
new_node->prev=new_node;
return new_node;

}

2.2 销毁节点

void DestroyDLinkNode(DLinkNode* dst)
{
free(dst);

}

2.3 打印双向链表

void DLinkListPrintChar(DLinkNode* head,char* msg)
{
//打印一行语句
printf("%s\n",msg);
//非法输入
if(head==NULL)
return;
//空链表
if(head->next==NULL)
return;
//非空链表
DLinkNode* cur=head->next;
for(cur=head->next;cur!=head;cur=cur->next)
{
printf("[%p][%c] ",cur,cur->data);
}
printf("\n");
for(cur=head->prev;cur!=head;cur=cur->prev)
{
printf("[%p][%c] ",cur,cur->data);
}
printf("\n");

}

2.4 初始化双链表

思路：创建一个头节点表示空链表，该节点无实际意义，只是为了操作方便

void DLinkListInit(DLinkNode** phead)
{
//非法输入
if(phead==NULL)
return;
*phead=CreateDLinkNode(0);

}

2.5 尾插

思路：创建新节点new_node以及找到最后一个节点tail=head->prev，修改new_node与tail、head的指向

void DLinkListPushBack(DLinkNode* head,DLinkType value)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return;
//找到最后一个节点
DLinkNode* tail=head->prev;
//创建新节点
DLinkNode* new_node=CreateDLinkNode(value);
//修改new_node和tail的指向
tail->next=new_node;
new_node->prev=tail;
//修改new_node和head的指向
new_node->next=head;
head->prev=new_node;

}

2.6 尾删

思路：找到最后一个要删除的节点tail以及倒数第二个节点tail->prev，修改head与tail->prev的指向

void DLinkListPopBack(DLinkNode* head)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return;
//只有头结点时不能删除头节点
if(head->next==head)
return;
//正常删除
DLinkNode* to_delete=head->prev; //要删除的最后一个节点
DLinkNode* new_tail=to_delete->prev; //倒数第二个节点，即尾删后的链表的最后一个节点
head->prev=new_tail;
new_tail->next=head;
//销毁要删除的节点
DestroyDLinkNode(to_delete);

}

2.7 头插

思路：创建新节点new_node，并修改new_node与head、head->next的指向

void DLinkListPushFront(DLinkNode* head,DLinkType value)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return;
//创建新节点new_node
DLinkNode* new_node=CreateDLinkNode(value);
//修改head->next与new_node的指向
DLinkNode* cur=head->next;
cur->prev=new_node;
new_node->next=cur;
//修改new_node与head的指向
new_node->prev=head;
head->next=new_node;

}

2.8 头删

思路：找到要删除的节点head->next，修改head与head->next->next的指向

void DLinkListPopFront(DLinkNode* head)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return;
//判断是否有节点，只有头结点时不能删除
if(head->next==head)
return;
//找到要删除的节点
DLinkNode* to_delete=head->next;
DLinkNode* cur=to_delete->next;
//修改cur与head的指向
head->next=cur;
cur->prev=head;
//销毁要删除的节点
DestroyDLinkNode(to_delete);

}

2.9 给定pos位置，插在pos之前

思路：创建新节点new_node并找到pos的前一个节点prev_node修改new_node与prev_node、pos的指向

void DLinkListFrontInsert(DLinkNode* head,DLinkNode* pos,DLinkType value)
{
//非法输入
if(head==NULL||pos==NULL)
return;
//创建新节点new_node
DLinkNode* new_node=CreateDLinkNode(value);
//找到pos的前一个节点prev_node
DLinkNode* prev_node=pos->prev;
//修改prev_node与new_node的指向
prev_node->next=new_node;
new_node->prev=prev_node;
//修改new_node与pos的指向
new_node->next=pos;
pos->prev=new_node;

}

2.10 给定pos位置，插在pos之后

思路：创建新节点new_node并找到pos的后一个节点next_node修改new_node与next_node、pos的指向

void DLinkListAfterInsert(DLinkNode* head,DLinkNode* pos,DLinkType value)
{
//非法输入
if(head==NULL||pos==NULL)
return;
//创建新节点new_node
DLinkNode* new_node=CreateDLinkNode(value);
//找到pos的后一个节点next__node
DLinkNode* next_node=pos->next;
//修改next_node与new_node的指向
next_node->prev=new_node;
new_node->next=next_node;
//修改new_node与pos的指向
new_node->prev=pos;
pos->next=new_node;

}

2.11 按照指定值查找

思路：遍历双向链表去查找指定的值，返回该值的节点位置

DLinkNode* DLinkListFind(DLinkNode* head,DLinkType to_find)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return NULL;
DLinkNode* cur=head->next;
for(;cur!=head;cur=cur->next)
{
if(cur->data==to_find)
return cur;
}
//当不存在或为空链表时
return NULL;

}

2.12 按指定位置pos删除

思路：找到pos的前一个节点prev_node、后一个节点next_node，修改它们的指向

void DLinkListPosErase(DLinkNode* head,DLinkNode* pos)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return;
//pos==head时，不能删除
if(pos==head)
return;
//找到pos的前一个节点prev_node
DLinkNode* prev_node=pos->prev;
//找到pos的后一个节点next_node
DLinkNode* next_node=pos->next;
//修改prev_node和next_node的指向
prev_node->next=next_node;
next_node->prev=prev_node;
//删除pos节点
DestroyDLinkNode(pos);

}

2.13 按值删除

思路：遍历找到该值位置to_delete以及它的前一节点prev_node和后一节点next_prev，并修改它们的指向

void DLinkListValueErase(DLinkNode* head,DLinkType value)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return;
//遍历
DLinkNode* cur=head->next;
for(;cur!=head;cur=cur->next)
{
if(cur->data==value)
{
//当找到value时，记录该位置的前一节点prev_node和后一节点next_node
DLinkNode* prev_node=cur->prev;
DLinkNode* next_node=cur->next;
//修改prev_node和next_node的指向
prev_node->next=next_node;
next_node->prev=prev_node;
//销毁要删除值的位置
DestroyDLinkNode(cur);
}
}

}

2.14 删除所有指定值

思路：用while(1)语句,思路和删除一个指定值类似

void DLinkListAllErase(DLinkNode* head,DLinkType value)
{
//非法输入
if(head==NULL)
return;
while(1)
{
//先利用DLinkListFind找到指定值的位置
DLinkNode* to_delete=DLinkListFind(head,value);
if(to_delete==NULL)
return;
//再利用DLinkListPosErase删除该位置
DLinkListPosErase(head,to_delete);
}

}

2.15 销毁双向链表

思路：遍历链表进行销毁

void DLinkListDestroy(DLinkNode** phead)
{
//非法输入
if(phead==NULL)
return;
DLinkNode* cur=(*phead)->next;
//遍历
while(cur!=(*phead))
{
//保存将要删除节点的下一节点
DLinkNode* next=cur->next;
DestroyDLinkNode(cur);
cur=next;
}
//销毁头结点
DestroyDLinkNode(*phead);
//野指针置空
*phead=NULL;

}

3.测试以上代码是否正确实现其功能

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include"dblinklist.h"

//1.测试DLinkListPushBaack

void Test_DLinkListPushBack()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkListPrintChar(head,"尾插元素'a''b''c''d'");

}

//2.测试DLinkListPopBack

void Test_DLinkListPopBack()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkListPopBack(head);
DLinkListPrintChar(head,"尾删一个元素");

}

//3.测试DLinkListPushFront

void Test_DLinkListPushFront()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushFront(head,'a');
DLinkListPushFront(head,'b');
DLinkListPushFront(head,'c');
DLinkListPushFront(head,'d');
DLinkListPrintChar(head,"头插元素'a''b''c''d'");

}

//4.测试DLinkListPopFront

void Test_DLinkListPopFront()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkListPopFront(head);
DLinkListPrintChar(head,"头删一个元素");

}

//5.测试DLinkListFrontInsert

void Test_DLinkListFrontInsert()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkListFrontInsert(head,head->next->next,'x');
DLinkListPrintChar(head,"在'b'之前插入'x'");

}

//6.测试DLinkListAfterInsert

void Test_DLinkListAfterInsert()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkListAfterInsert(head,head->next,'g');
DLinkListPrintChar(head,"在'a'之后插入'g'");

}

//7.测试Test_DLinkListFind

void Test_DLinkListFind()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkNode* ret=DLinkListFind(head,'x');
printf("expected NULL,actual %p\n",ret);
ret=DLinkListFind(head,'c');
printf("expected c,actual %c\n",ret->data);

}

//8.测试Test_DLinkListPosErase

void Test_DLinkListPosErase()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkListPosErase(head,head->next);
DLinkListPrintChar(head,"指定位置pos删除节点'a'");

}

//9.测试Test_DLinkListValueErase

void Test_DLinkListValueErase()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'d');
DLinkListValueErase(head,'x');
DLinkListPrintChar(head,"删除不存在的节点'x'");
DLinkListValueErase(head,'a');
DLinkListPrintChar(head,"删除节点'a'");

}

//10.测试Test_DLinkListAllErase

void Test_DLinkListAllErase()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'c');
DLinkListAllErase(head,'x');
DLinkListPrintChar(head,"删除不存在的节点'x'");
DLinkListAllErase(head,'b');
DLinkListPrintChar(head,"删除所有指定值'b'");

}

//11.测试DLinkListDestroy

void Test_DLinkListDestroy()
{
HEADER;
DLinkNode* head=NULL;
DLinkListInit(&head);
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListPushBack(head,'a');
DLinkListPushBack(head,'b');
DLinkListAllErase(head,'x');
DLinkListPrintChar(head,"销毁链表前打印");
DLinkListDestroy(&head);
DLinkListPrintChar(head,"销毁链表后打印");

}

/*===============主函数=============*/

int main()
{
Test_DLinkListPushBack();
Test_DLinkListPopBack();
Test_DLinkListPushFront();
Test_DLinkListPopFront();
Test_DLinkListFrontInsert();
Test_DLinkListAfterInsert();
Test_DLinkListFind();
Test_DLinkListPosErase();
Test_DLinkListValueErase();
Test_DLinkListAllErase();
Test_DLinkListDestroy();
return 0;

}

以上就是关于双向链表的相关操作！