C语言-双向链表

于 2021-06-16 10:55:38 发布
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分类专栏： C/C++
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双链表的结构：

创建双向链表：

双向链表查找节点：

双向链表更改节点：

双向链表删除节点：

遍历双链表，并打印元素数据：

双向链表插入节点：

使用双向链表对数据进行“增删查改”的完整操作代码：

 

双向链表及其创建、双向链表基本操作

可以看出，双向链表中各节点包括：

① 指针域：指向当前节点的直接前驱（前一个）节点；

② 数据域：存储数据元素；

③ 指针域：指向当前节点的直接后继（下一个）节点。

                                        

双链表的结构：

typedef struct Node
{
    struct Node *front;    //指向直接前驱
    int data;              //可根据需要调整data的数据类型
    struct Node *next;     //指向直接后继
}Node;

创建双向链表的过程中，每一个新节点都要和前驱节点之间建立两次链接：

  • 将新节点的 front 指针指向前驱节点；
  • 将前驱节点的 next 指针指向新节点。

 

创建双向链表：

对于创建双向链表，我们需要创建头节点再逐步进行添加。双向链表的头节点是有数据的，这与单链表是不同的。

对于逐步添加数据，我们的做法是：开辟一段新的内存空间作为新的节点，为这个节点的data进行赋值，然后将已成链表的上一个节点的next指针指向自身，自身的front指针指向上一个节点。

过程可以拆分为：

创建头节点 -> 创建一个新的节点 -> 将头节点和新节点相互链接 -> 再度创建新节点

//创建双链表
Node* createList(Node* head)
{
    int num, pos = 1, data;
    //三个变量分别代表节点数量、当前位置、输入的数据
    printf("请输入创建节点的大小：\n");
    scanf("%d", &num);
    if(num<1)
    {
        return NULL;     //输入非法直接结束
    }

//头结点创建并初始化，链表的头指针为head
    head = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    head->front = NULL;
    head->next = NULL;
    printf("输入第%d个数据：\n", pos++);
    scanf("%d", &data);
    head->data = data;

//声明一个指向头节点的指针，方便后期向链表中添加新创建的节点
    Node* list = head;
    while(pos<=num)
    {
  //创建新的节点 body 并初始化
        Node* body = (Node*)malloc(sizeof(Node));
        body->front = NULL;
        body->next = NULL;
        printf("请输入第%d个数据：\n", pos++);
        scanf("%d", &data);
        body->data = data;
  //新节点与链表最后一个节点建立关系
        list->next = body;
        body->front = list;
  //list永远指向链表中的最后一个节点
        list = list->next;
    }
  //返回新创建的链表
    return head;
}

双向链表查找节点：

通常，双向链表同单链表一样，都仅有一个头指针。因此，双链表查找指定元素的实现同单链表类似，都是从表头依次遍历表中元素。

//head为原双链表，data表示被查找元素
int selectNode(Node* head, int data) {
	//新建一个指针t，初始化为头指针 head
	Node* t = head;
	int i = 1;
	while (t) {
		if (t->data == data) {
			return i;
		}
		i++;
		t = t->next;
	}
	//程序执行至此处，表示查找失败
	return -1;
}

双向链表更改节点：

通过遍历找到存储有该数据元素的结点，直接更改其数据域即可。

//更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newdata 为新数据的值
Node* amendNode(Node* p, int add, int newdata) {
	int i = 0;
	Node* temp = p;
	//遍历到被删除结点
	for (i = 1; i < add; i++) {
		temp = temp->next;
		if (temp == NULL) {
			printf("更改位置有误！\n");
			break;
		}
	}
	if (temp) {
		temp->data = newdata;
	}
	return p;
}

双向链表删除节点：

过程：

选择需要删除的结点，选中这个结点的前一个结点，将前一个结点的next指针指向自己的下一个结点，同时，选中该节点的下一个结点，将下一个结点的front指针修改指向为自己的上一个结点，在这样的指针修改操作之后，我们释放删除结点，归还空间给内存。

Node* deleteNode(Node* head, int data) {    //输入的参数分别为进行此操作的双链表，需要删除的数据
	Node* temp = head;
	while (temp) {           	//遍历链表
		//判断当前结点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该结点
		if (temp->data == data) {
			temp->front->next = temp->next;
			temp->next->front = temp->front;
			free(temp);
            printf("删除成功\n");
			return head;
		}
		temp = temp->next;
	}
	printf("链表中无该数据元素\n");
	return head;
}

遍历双链表，并打印元素数据：

利用next指针逐步向后进行索引即可。

void display(Node* head) {
	Node* temp = head;
	while (temp) {
		if (temp->next == NULL) {
			printf("%d\n", temp->data);
		}
		else {
			printf("%d->", temp->data);
		}
		temp = temp->next;
	}
}

双向链表插入节点：

过程：

首先需要创建一个独立的结点并通过malloc操作开辟相应的空间，其次我们选中这个新创建的独立节点，将其的front指针指向所需插入位置的前一个结点，同时，前一个结点的next指针修改成指向该新的结点；同理，该新结点的next指针将会指向一个原本的下一个结点，而下一个结点的front指针修改为指向新结点。

Node* insertNode(Node* head, int data, int add)  
//上边三个参数分别是：要插入的双链表，插入的数据，插入的位置
{
   //新建节点并初始化
    Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));   
    temp->data = data;
    temp->front = NULL;
    temp->next = NULL;
    
    //插入到链表头，要特殊考虑
    if(add = 1){
        temp->next = head;
        head->front = temp;
        head = temp;
    }else{
        Node* body = head;

        //找到要插入位置的前一个节点
        for(int i=1; i<add-1; i++){
            body = body->next;
        }

        //判断条件为真，说明插入位置为链表尾
        if(body->next == NULL){
            body->next = temp;
            temp->front = body;
        }else{
            body->next->front = temp;
            temp->next = body->next;
            body->next = temp;
            temp->front = body;
        }
    }
    return head;
}

使用双向链表对数据进行“增删查改”的完整操作代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Node {
    struct Node* front;
    int data;
    struct Node* next;
}Node;
//双链表的创建
Node* createList(Node* head);
//双链表插入元素，add表示插入位置
Node* insertNode(Node* head, int data, int add);
//双链表删除指定元素
Node* deleteNode(Node* head, int data);
//双链表中查找指定元素
int selectNode(Node* head, int data);
//双链表中更改指定位置节点中存储的数据，add表示更改位置
Node* amendNode(Node* p, int add, int newdata);
//输出双链表的实现函数
void display(Node* head);
int main() {
	Node* head = NULL;
	//创建双链表
	printf("初始链表为：\n");
	head = createList(head);
	display(head);
	//在表中第 3 的位置插入元素 7
	printf("在表中第 3 的位置插入新元素 7：\n");
	head = insertNode(head, 7, 3);
	display(head);
	//表中删除元素 2
	printf("删除元素 2：\n");
	head = deleteNode(head, 2);
	display(head);

	printf("元素 3 的位置是：%d\n", selectNode(head, 3));
	//表中第 3 个节点中的数据改为存储 6
	printf("将第 3 个节点存储的数据改为 6：\n");
	head = amendNode(head, 3, 6);
	display(head);
	return 0;
}

Node* createList(Node* head) {
	int i = 0;
	Node* list = NULL;
	head = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	head->front = NULL;
	head->next = NULL;
	head->data = 1;
	list = head;
	for (i = 2; i <= 3; i++) {
		Node* body = (Node*)malloc(sizeof(Node));
		body->front = NULL;
		body->next = NULL;
		body->data = i;

		list->next = body;
		body->front = list;
		list = list->next;
	}
	return head;
}

Node* insertNode(Node* head, int data, int add) {
	//新建数据域为data的结点
	Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	temp->data = data;
	temp->front = NULL;
	temp->next = NULL;
	//插入到链表头，要特殊考虑
	if (add == 1) {
		temp->next = head;
		head->front = temp;
		head = temp;
	}
	else {
		int i = 0;
		Node* body = head;
		//找到要插入位置的前一个结点
        for (i = 1; i < add - 1; i++) {
			body = body->next;
			if (body == NULL) {
				printf("插入位置有误\n");
				break;
			}
		}
		if (body) {
			//判断条件为真，说明插入位置为链表尾
			if (body->next == NULL) {
				body->next = temp;
				temp->front = body;
			}
			else {
				body->next->front = temp;
				temp->next = body->next;
				body->next = temp;
				temp->front = body;
			}
		}
	}
	return head;
}

//删除结点的函数，data为要删除结点的数据域的值
Node* deleteNode(Node* head, int data) {    //输入的参数分别为进行此操作的双链表，需要删除的数据
	Node* temp = head;
	//遍历链表
	while (temp) {
		//判断当前结点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该结点
		if (temp->data == data) {
			temp->front->next = temp->next;
			temp->next->front = temp->front;
			free(temp);
			return head;
		}
		temp = temp->next;
	}
	printf("链表中无该数据元素\n");
	return head;
}

//head为原双链表，data表示被查找元素
int selectNode(Node* head, int data) {
	//新建一个指针t，初始化为头指针 head
	Node* t = head;
	int i = 1;
	while (t) {
		if (t->data == data) {
			return i;
		}
		i++;
		t = t->next;
	}
	//程序执行至此处，表示查找失败
	return -1;
}

//更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newdata 为新数据的值
Node* amendNode(Node* p, int add, int newdata) {
	int i = 0;
	Node* temp = p;
	//遍历到被删除结点
	for (i = 1; i < add; i++) {
		temp = temp->next;
		if (temp == NULL) {
			printf("更改位置有误！\n");
			break;
		}
	}
	if (temp) {
		temp->data = newdata;
	}
	return p;
}

//输出链表的功能函数
void display(Node* head) {
	Node* temp = head;
	while (temp) {
		if (temp->next == NULL) {
			printf("%d\n", temp->data);
		}
		else {
			printf("%d->", temp->data);
		}
		temp = temp->next;
	}
}
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