双向带头循环链表的增删改查

已于 2024-03-23 14:03:24 修改
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分类专栏： 数据结构 文章标签： 链表 数据结构
于 2024-03-03 13:34:21 首次发布
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小伙伴们，我们在上一次学习了单链表，最后也提到了链表的分类，总共有8种类型，这次我们就来学习链表最常见的一种类型，就是双向带头循环链表。我们简单来回顾一下。

1.带头双向链表的结构

注意：这⾥的“带头”跟前⾯我们说的“头节点”是两个概念，实际前⾯的在单链表阶段称呼不严
谨，但是为了同学们更好的理解就直接称为单链表的头节点。
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，只是站在这⾥“放哨
的”
“哨兵位”存在的意义：
遍历循环链表避免死循环。
当链表中只有哨兵位节点的时候，我们称该链表为空链表，即哨兵位是不能删除的。

 2.双向链表的实现

由于有了单链表的基础，在这里我就不做过多的描述，对于还不知道单链表的知识点，可以看我前面写的文章。直接开始我们的双向链表的代码书写吧。这次我就直接展示代码了，对于逻辑不清楚的同学可以对照图来梳理逻辑。

打印链表

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

申请节点

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode->prev = newnode;

	return newnode;
}

初始化链表 

LTNode* LTInit()
{
	
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);//申请节点，可以直接调用该函数
	return phead;
}

尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	LTNode* ptail = phead->prev;
	newnode->next = phead;
	newnode->prev = ptail;

	ptail->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
	
}

头插

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;

	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

尾删

void LTPopBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	//链表为空：只有一个哨兵位节点
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->prev;
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;

	free(del);
	del = NULL;
}

头删

void LTPopFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;
	LTNode* next = del->next;
	phead->next = next;
	next->prev = phead;

	free(del);
	del = NULL;
}

查找

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

在pos位置之后插入数据

void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;

	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

在pos位置之后删除数据

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

	free(pos);
	pos = NULL;
}

链表的销毁

//链表的销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead);
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}

	//链表中只有一个哨兵位
	free(phead);
	phead = NULL;
}

完整代码

list.h

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

//定义双向链表中节点的地址
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* next; //指针保存下⼀个节点的地址
	struct ListNode* prev; //指针保存前⼀个节点的地址
	LTDataType data;
}LTNode;

//初始化一个哨兵位
//void LTInit(LTNode** pphead);//方法1
LTNode* LTInit();//方法2

//链表的销毁
void LTDestroy(LTNode* phead);//推荐一级，保持接口一致性
//void LTDestroy(LTNode** pphead);
//打印链表
void LTPrint(LTNode* phead);
//不需要改变哨兵位，则不需要传二级指针，如果需要改变，则传二级指针
//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位置之后的数据
void LTErase(LTNode* pos);

list.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"list.h"

//申请节点
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode->prev = newnode;

	return newnode;
}

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

//void LTInit(LTNode** pphead)//方法1
//{
//	*pphead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
//	if (*pphead == NULL)
//	{
//		perror("malloc fail");
//		exit(1);
//	}
//	(*pphead)->data = -1;
//	(*pphead)->next = (*pphead)->prev = *pphead;//只有一个哨兵位时，因为是循环所以指向自己
//}

LTNode* LTInit()//方法2
{
	//LTNode* phead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	//if (phead == NULL)
	//{
	//	perror("malloc fail");
	//	exit(1);
	//}
	//(phead)->data = -1;
	//(phead)->next = (phead)->prev = phead;//只有一个哨兵位时，因为是循环所以指向自己
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);//申请节点，可以直接调用该函数
	return phead;
}


//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	LTNode* ptail = phead->prev;
	newnode->next = phead;
	newnode->prev = ptail;

	ptail->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
	
}

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;

	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	//链表为空：只有一个哨兵位节点
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->prev;
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;

	free(del);
	del = NULL;
}

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;
	LTNode* next = del->next;
	phead->next = next;
	next->prev = phead;

	free(del);
	del = NULL;
}

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

//在pos位置之后插⼊数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;

	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

//删除pos位置之后的数据
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;

	free(pos);
	pos = NULL;
}
//链表的销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead);
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}

	//链表中只有一个哨兵位
	free(phead);
	phead = NULL;
}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"list.h"

void ListTest01()
{
	/*LTNode* plist = NULL;//方法1
	LTInit(&plist);*/

	LTNode* plist = LTInit();//方法2

	/*LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);
	LTPrint(plist);*/

	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);
	LTPrint(plist);

	/*LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);
	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);
	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);
	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);*/

	/*LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);
	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);
	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);
	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);*/

	//查找
	LTNode* findRet = LTFind(plist, 2);
	/*if (findRet == NULL)
	{
		printf("未找到");
	}
	else
	{
		printf("找到了");
	}*/

	/*LTInsert(findRet, 66);
	LTPrint(plist);*/

	LTErase(findRet);
	LTPrint(plist);
	LTDesTroy(plist);//用一级指针需要手动置为空
	plist = NULL;
}
int main()
{
	ListTest01();
	return 0;
}

3.顺序表和双向链表的优缺点分析

好了，小伙伴们，对于链表的学习我们就到这里就算结束了，是不是双向链表比单链表简单，而且逻辑也很清楚。最后祝愿各位小伙伴们在这条道路上越走越远，前程似锦。

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