数据结构--带头结点的双向链表

最新推荐文章于 2025-05-27 14:44:20 发布

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分类专栏：数据结构文章标签：数据结构带头双向链表

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本文介绍了带头结点的双向链表，相对于单链表，双向链表允许更方便地访问前驱和后继结点。文章讨论了其结构特点，并通过代码示例展示了如何在C语言中实现带头结点的双向链表，包括插入操作。测试结果显示操作成功。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

带头结点的双向链表

之前用c语言写了单链表，单链表是每个结点结构体中包含一个指针，指向下一个结点，还有一个数据类型，用于存储当前结点的值。单链表的结构简单，所以会导致在有时候，它有一些弊端，比如需要访问使用某一个结点的前一个结点的时候，就需要重新遍历一次链表来查找这个结点。所以在大多数情况下我们都选择使用双向链表。

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。

带头节点的双向链表一般就如下图所示：链表的最后一个有效元素指向NULL。头结点中不存储任何信息，只是便于管理，不需要考虑向第一个元素头插的特殊情况。
带头结点的双向链表

虽然双向链表的结构看着有些复杂，但是在使用的时候，会比较方便。插入时，只需要修改对应的三个结点的指针指向即可。

下面来看一下具体是怎么实现的：
DLinkList.h

#pragma once
//类型重定义char为链表中的数据类型
typedef char DLinkType; 
//结点的结构体（指向前驱结点，后继结点，还有一个数据）
typedef struct DLinkNode { 
DLinkType data; 
struct DLinkNode* next; 
struct DLinkNode* prev; 
} DLinkNode; 
//初始化一个链表
void DLinkListInit(DLinkNode** head); 
//向链表的尾部插入
DLinkNode* DLinkListPushBack(DLinkNode* head, DLinkType value); 
//从尾部删除一个结点
void DLinListPopBack(DLinkNode* head); 
//往头结点后插入一个结点
void DLinkListPushFront(DLinkNode* head, DLinkType value); 
//从头节点删除一个结点
void DLinkListPopFront(DLinkNode* head);
//在链表中查找某个指定结点
DLinkNode* DLinkListFind(DLinkNode* head, DLinkType to_find); 
//往指定位置之前插入一个元素  
void DLinkListInsert(DLinkNode* pos, DLinkType value);
// 往指定位置之后插入一个元素  
void DLinkListInsertAfter(DLinkNode* pos, DLinkType value);

DLinkList.c

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <malloc.h>
#include"DLinkList.h"

//初始化一个双链表
//初始化需要做的工作是将头结点malloc出来。
void DLinkListInit(DLinkNode** head)
{
    assert(head);
    (*head) = (DLinkNode*)malloc(sizeof(DLinkNode));
    (*head)->next = NULL;
    (*head)->prev = NULL;
}
//创建一个结点
//封装一个函数，便于插入时直接使用。
DLinkNode* CreateNode(DLinkType value)
{
    DLinkNode* ret = (DLinkNode*)malloc(sizeof(DLinkNode));
    ret->data = value;
    ret->next = NULL;
    ret->prev = NULL;
    return ret;
}
//销毁一个结点
//对应创建结点就有一个销毁结点
void DestroyNode(DLinkNode *ptr)
{
    free(ptr);
    ptr = NULL;
}
//双链表的尾插
DLinkNode* DLinkListPushBack(DLinkNode* head, DLinkType value)
{
    assert(head != NULL);
    DLinkNode *newnode = CreateNode(value);
    //让新结点的后继节点指向空
    newnode->next = NULL;
    DLinkNode *end = head;
    //找到最后一个结点
    while(end->next != NULL)
    {
        end = end->next;
    }
    //让最后一个结点的next结点指向newnode
    end->next = newnode;
    //让newnode的prev结点指向end
    newnode->prev = end;
    return newnode;
}
// 尾删
void DLinListPopBack(DLinkNode* head)
{
    assert(head);
    DLinkNode *tmp = head;
    //如果当前链表没有有效元素
    if(tmp->next == NULL)
        return;
    //如果当前链表只有一个结点
    if(tmp->next->next == NULL)
    {
        DestroyNode(tmp->next);
        head->next = NULL;
        return;
    }
    while(tmp->next->next)
    {
        tmp = tmp->next;
    }
    DestroyNode(tmp->next);
    tmp->next = NULL;
}
//头插
void DLinkListPushFront(DLinkNode* head, DLinkType value)
{
    assert(head);
    DLinkNode *newnode = CreateNode(value);
    if(head->next == NULL)
    {
        head->next = newnode;
        newnode->next = NULL;
        newnode->prev = head;
        return;
    }
    newnode->next = head->next;
    head->next->prev = newnode;
    head->next = newnode;
    newnode->prev = head;
}
//头删
void DLinkListPopFront(DLinkNode* head)
{
    assert(head);
    //只有一个头节点
    if(head->next == NULL)
    {
        return;
    }
    DLinkNode *to_delete = head->next;
    head->next = to_delete->next;
    DestroyNode(to_delete);
    if(head->next!=NULL)
    {
        head->next->prev = head;
    }
}
//在链表中查找
DLinkNode* DLinkListFind(DLinkNode* head, DLinkType to_find)
{
    assert(head);
    if(head->next == NULL)
        return NULL;
    DLinkNode *tmp = head->next;
    while(tmp)
    {
        if(tmp->data == to_find)
            return tmp;
        tmp = tmp->next;
    }
    return NULL;
}
//
///** 
//* @brief 往指定位置之前插入一个元素 
//*/ 
void DLinkListInsert(DLinkNode* pos, DLinkType value)
{
    assert(pos);
    DLinkNode *newnode = CreateNode(value);
    newnode->next = pos;
    newnode->prev = pos->prev;
    pos->prev = newnode;
    newnode->prev->next = newnode;
}
//往指定位置之后插入一个元素  
void DLinkListInsertAfter(DLinkNode* pos, DLinkType value)
{
    assert(pos);
    DLinkNode *newnode = CreateNode(value);
    newnode->prev = pos;
    newnode->next = pos->next;
    pos->next = newnode;
    newnode->next->prev = newnode;
}
void PrintList(DLinkNode *head)
{
    assert(head);
    printf("[head] ");
    DLinkNode *tmp = head->next;
    if(tmp == NULL)
        return;
    while(tmp != NULL)
    {
        printf("[%c] ",tmp->data);
        tmp = tmp->next;
    }
    printf("\n");
}

测试代码：


////////////////////////////测试代码/////////////
#define TESTHEAD printf("------------------------------------------%s------------------------------------------\n",__FUNCTION__);

void testPushBack()
{
    TESTHEAD;
    DLinkNode *head;
    DLinkListInit(&head);
    DLinkListPushBack(head,'a');
    DLinkListPushBack(head,'b');
    DLinkListPushBack(head,'c');
    DLinkListPushBack(head,'d');
    DLinkListPushBack(head,'e');
    PrintList(head);
}
void testPopBack()
{
    TESTHEAD;
    DLinkNode *head;
    DLinkListInit(&head);
    DLinkListPushBack(head,'a');
    DLinkListPushBack(head,'b');
    DLinkListPushBack(head,'c');
    DLinkListPushBack(head,'d');
    DLinkListPushBack(head,'e');
    printf("尾删前：");
    PrintList(head);
    DLinListPopBack(head);
    printf("尾删后：");
    PrintList(head);
}
void testPushFront()
{
    TESTHEAD;
    DLinkNode *head;
    DLinkListInit(&head);
    DLinkListPushBack(head,'a');
    DLinkListPushBack(head,'b');
    DLinkListPushBack(head,'c');
    DLinkListPushBack(head,'d');
    DLinkListPushBack(head,'e');
    printf("头插前：");
    PrintList(head);
    DLinkListPushFront(head,'1');
    printf("头插后：");
    PrintList(head);
}
void testPopFront()
{
    TESTHEAD;
    DLinkNode *head;
    DLinkListInit(&head);
    DLinkListPushBack(head,'a');
    DLinkListPushBack(head,'b');
    DLinkListPushBack(head,'c');
    DLinkListPushBack(head,'d');
    DLinkListPushBack(head,'e');
    printf("头删前：");
    PrintList(head);
    DLinkListPopFront(head);
    printf("头删后：");
    PrintList(head);
    printf("\n");
}
void testFind()
{
    TESTHEAD;
    DLinkNode *head;
    DLinkNode *ret;
    DLinkListInit(&head);
    DLinkListPushBack(head,'a');
    DLinkListPushBack(head,'b');
    DLinkListPushBack(head,'c');
    DLinkListPushBack(head,'d');
    DLinkListPushBack(head,'e');
    PrintList(head);
    ret = DLinkListFind(head,'f');
    if(ret)
    {
        printf("找到了！\n");
    }
    else
        printf("没找到！\n");
}
void testInsert()
{
    TESTHEAD;
    DLinkNode *head;
    DLinkNode *pos ;
    DLinkListInit(&head);
    pos = DLinkListPushBack(head,'a');
    DLinkListPushBack(head,'b');
    DLinkListPushBack(head,'c');
    DLinkListPushBack(head,'d');
    DLinkListPushBack(head,'e');

    DLinkListInsert(pos,'x');
    PrintList(head);
}
void testInsertAfter()
{
    TESTHEAD;
    DLinkNode *head;
    DLinkNode *pos;
    DLinkListInit(&head);
    pos = DLinkListPushBack(head,'a');
    DLinkListPushBack(head,'b');
    DLinkListPushBack(head,'c');
    DLinkListPushBack(head,'d');
    DLinkListPushBack(head,'e');
    DLinkListInsertAfter(pos,'x');
    PrintList(head);
}
void test()
{
    testPushBack();
    testPopBack();
    testPushFront();
    testPopFront();
    testFind();
    testInsert();
    testInsertAfter();
}

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

测试的结果：