【数据结构】——双向链表详细理解和实现

【数据结构】——双向链表详细理解和实现

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前言 双向链表是一种带头双向循环的链表。在双向链表中,首先存在着一个头结点;其次每个节点有指向下一个节点的指针next 和指向上一个节点的指针prev ;最后,双向链表的头结点中存放上一个节点的指针指向链表的尾节点,尾节点中存放下一个节点的指针指向链表的头结点,形成一个闭环。这样双向链表既可以从前遍历,也可以从后遍历,直到回到起点。

一、链表的分类 链表的结构多种多样,链表呢可以是带头(不带头)、双向(单向)、循环(不循环)的,我们之前实现的单链表其实就是不带头,单向,不循环的链表。

而这些有什么区别呢?

带头和不带头

这里带头和不带头指的是有没有头结点,这单链表的实现过程中,是直接创建一个指针变量指向链表的第一个节点(这是没有头结点的情况),而存在头结点呢,就是一个哨兵位,里面没有存放数据,存放了指向第一个节点的指针。

可以看到,带头的链表多了一个节点(head),这个节点中没有存放任何数据,这样做可以方便对链表的节点进行统一操作。

单向和双向

单向是可以通过一个节点找到它的后一个节点,而双向是可以通过一个节点找到它前后的节点。

循环和不循环

这实现单链表的时候,我们将链表的最后一个节点next指针置位了空指针(NULL),而循环的链表中,我们会将最后一个节点的next指针指向链表的头结点,对于双向链表,将头节点的prev(上一个节点)指针指向链表的尾节点。

二、双向链表的实现这里实现的双向链表,先来看一下双向链表的节点结构

双向链表节点代码语言:javascript复制typedef int LTDataType;

//双向链表

typedef struct ListNode

{

struct ListNode* prev; //指向上一个节点

struct ListNode* next; //指向下一个节点

LTDataType data;

}LTNode;双向链表的功能预览

代码语言:javascript复制//初始化并创建头结点

void LTInit(LTNode** phead);

//LTNode* LTInit();

//输出

void LTPrint(LTNode* phead);

//创建新的节点

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x);

//头插

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);

//尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);

//头删

void LTPopFront(LTNode* phead);

//尾删

void LTPopBack(LTNode* phead);

//查找

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType find);

//在pos节点之后插入数据

void LTPushAfter(LTNode* pos, LTDataType x);

//在pos节点之前插入数据

void LTPush(LTNode* pos, LTDataType x);

//删除pos节点

void LTPop(LTNode* pos);

//链表销毁

void LTDesTroy(LTNode* phead);2.1、创建新的节点 创建节点,和单链表一样,都是动态开辟的空间。

代码语言:javascript复制//创建新的节点

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)

{

LTNode* ptail = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));

if (ptail == NULL)

{

perror("LTBuyNode--malloc filed!");

exit(1);

}

ptail->data = x;

ptail->prev = ptail->next = NULL;

return ptail;

}2.2、双向链表初始化并创建头结点 链表初始化,其实就是创建一个头节点(也叫哨兵位);因为这里是双向链表,创建完头节点之后,让头节点的prev和next指针都指向它自己。

代码语言:javascript复制//初始化并创建头结点

void LTInit(LTNode** phead)

{

*phead = LTBuyNode(-1);

(*phead)->prev = (*phead)->next = *phead;

}2.3、输出链表 遍历链表并输出有效数据,这里双向链表可以从前开始遍历也可以从后开始遍历。

代码语言:javascript复制//输出

void LTPrint(LTNode* phead)

{

LTNode* ptail = phead->next;

//遍历双向链表 -- 从前开始遍历

while (ptail != phead)

{

printf("%d -> ", ptail->data);

ptail = ptail->next;

}

printf("\n");

}2.4、双向链表头插数据 从链表的头部插入数据,创建新的节点,然后将新的节点prev指针指向头节点,将next指针指向头节点的下一个节点;然后修改头节点的next指针和头节点下一个节点的prev指针即可。

代码语言:javascript复制//头插

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->prev = phead;

newnode->next = phead->next;

//修改前后节点的指针指向

phead->next->prev = newnode;

phead->next = newnode;

}2.5、双向链表尾插数据 从链表尾部插入到尾节点的后面,创建新的节点,将新节点的prev指针指向头节点的上一个节点,将next指针指向头节点,然后修改尾节点的next指针和头节点的prev指针即可。

代码语言:javascript复制//尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->prev = phead->prev;

newnode->next = phead;

//修改前后节点指针指向

phead->prev->next = newnode;

phead->prev = newnode;

}2.6、双向链表头删数据 头删是删除头节点的后一个节点,因为是动态开辟的内存,需要内存释放;删除后,让头节点的next指针 指向下一个数据的节点。

代码语言:javascript复制//头删

void LTPopFront(LTNode* phead)

{

assert(phead && phead != phead->next); //链表为空的话就不能进行删除

LTNode* del = phead->next;

phead->next->next->prev = phead;

phead->next = phead->next->next;

free(del);

del = NULL;

}2.7、双向链表尾删数据 尾插是删除链表的尾节点,释放内存之后,让尾节点的上一个节点next指针指向头节点,头节点的prev指针指向删除节点的上一个节点。

代码语言:javascript复制//尾删

void LTPopBack(LTNode* phead)

{

assert(phead && phead->next != phead); //链表为空不能进行删除

LTNode* del = phead->prev;

del->prev->next = phead;

phead->prev = del->prev;

free(del);

del = NULL;

}2.8、双向链表查找数据 这里如果找到了,就返回该节点的指针,如果没有就返回NULL;方便对其进行前后插入数据和删除。

代码语言:javascript复制//查找

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType find)

{

assert(phead);

LTNode* ptail = phead->next;

while (ptail != phead) //遍历链表

{

if (ptail->data == find) {

return ptail;

}

ptail = ptail->next;

}

return NULL;

}2.9、在指定节点pos之前插入数据 根据我们查找到的节点,在其之前插入数据,首先创建新节点,将新节点的prev指针指向pos的前一个节点,新节点的next指针指向pos;再修改pos的上一个节点的next指针指向和pos的prev指针指向即可;

代码语言:javascript复制//在pos节点之前插入数据

void LTPush(LTNode* pos, LTDataType x)

{

assert(pos);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->next = pos;

newnode->prev = pos->prev;

//修改pos前后节点指针的指向

pos->prev->next = newnode;

pos->prev = newnode;

} 这里就可以发现双向链表的一个好处,不用像单向链表那样遍历链表来寻找pos的上一个节点。

2.10、在指定节点pos之后插入数据 根据查找到的节点,在其之后插入数据;首先创建节点,将新节点的prev指针指向pos,新节点的next指针指向pos的下一个节点;然后修改pos的next指针指向和pos下一个节点的prev指针指向即可。

代码语言:javascript复制//在pos节点之后插入数据

void LTPushAfter(LTNode* pos, LTDataType x)

{

assert(pos);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->next = pos->next;

newnode->prev = pos;

//修改pos前后节点指针的指向

pos->next->prev = newnode;

pos->next = newnode;

}2.11、删除指定节点pos 根据查找到的节点,然后将其删除,这里需要修改pos前后节点的指针指向。

代码语言:javascript复制//删除pos节点

void LTPop(LTNode* pos)

{

assert(pos);

pos->prev->next = pos->next;

pos->next->prev = pos->prev;

free(pos);

pos = NULL;

}2.12、双向链表的销毁 及时对动态开辟的内存进行释放,养成好习惯

现在,动态开辟的链表需要进行销毁(也就是动态内存释放),这里就需要遍历链表了。

代码语言:javascript复制//链表销毁

void LTDesTroy(LTNode* phead)

{

assert(phead);

LTNode* ptail = phead->next;

while (ptail != phead)

{

LTNode* del = ptail->next;

free(ptail);

ptail = del;

}

free(ptail);

ptail = NULL;

}

代码总览List.h

代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include

#include

#include

typedef int LTDataType;

//双向链表

typedef struct ListNode

{

struct ListNode* prev; //指向上一个节点

struct ListNode* next; //指向下一个节点

LTDataType data;

}LTNode;

//初始化并创建头结点

void LTInit(LTNode** phead);

//LTNode* LTInit();

//输出

void LTPrint(LTNode* phead);

//创建新的节点

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x);

//头插

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);

//尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);

//头删

void LTPopFront(LTNode* phead);

//尾删

void LTPopBack(LTNode* phead);

//查找

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType find);

//在pos节点之后插入数据

void LTPushAfter(LTNode* pos, LTDataType x);

//在pos节点之前插入数据

void LTPush(LTNode* pos, LTDataType x);

//删除pos节点

void LTPop(LTNode* pos);

//链表销毁

void LTDesTroy(LTNode* phead);List.c

代码语言:javascript复制#include"List.h"

//创建新的节点

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)

{

LTNode* ptail = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));

if (ptail == NULL)

{

perror("malloc filed!");

exit(1);

}

ptail->data = x;

ptail->prev = ptail->next = NULL;

return ptail;

}

//初始化并创建头结点

void LTInit(LTNode** phead)

{

*phead = LTBuyNode(-1);

(*phead)->prev = (*phead)->next = *phead;

}

//输出

void LTPrint(LTNode* phead)

{

LTNode* ptail = phead->next;

//遍历双向链表 -- 从前开始遍历

while (ptail != phead)

{

printf("%d -> ", ptail->data);

ptail = ptail->next;

}

printf("\n");

}

//头插

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->prev = phead;

newnode->next = phead->next;

//修改前后节点的指针指向

phead->next->prev = newnode;

phead->next = newnode;

}

//尾插

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->prev = phead->prev;

newnode->next = phead;

//修改前后节点指针指向

phead->prev->next = newnode;

phead->prev = newnode;

}

//头删

void LTPopFront(LTNode* phead)

{

assert(phead && phead != phead->next); //链表为空的话就不能进行删除

LTNode* del = phead->next;

phead->next->next->prev = phead;

phead->next = phead->next->next;

free(del);

del = NULL;

}

//尾删

void LTPopBack(LTNode* phead)

{

assert(phead && phead->next != phead); //链表为空不能进行删除

LTNode* del = phead->prev;

del->prev->next = phead;

phead->prev = del->prev;

free(del);

del = NULL;

}

//查找

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType find)

{

assert(phead);

LTNode* ptail = phead->next;

while (ptail != phead) //遍历链表

{

if (ptail->data == find) {

return ptail;

}

ptail = ptail->next;

}

return NULL;

}

//在pos节点之前插入数据

void LTPush(LTNode* pos, LTDataType x)

{

assert(pos);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->next = pos;

newnode->prev = pos->prev;

//修改pos前后节点指针的指向

pos->prev->next = newnode;

pos->prev = newnode;

}

//在pos节点之后插入数据

void LTPushAfter(LTNode* pos, LTDataType x)

{

assert(pos);

LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

newnode->next = pos->next;

newnode->prev = pos;

//修改pos前后节点指针的指向

pos->next->prev = newnode;

pos->next = newnode;

}感谢各位大佬支持并指出问题,

如果本篇内容对你有帮助,可以一键三连支持以下,感谢支持!!!

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