【数据结构】带头双向循环链表的实现及链表顺序表的区别

目录

一、带头双向循环链表接口实现

连接关系：

创建哨兵位（表头）：

头插——头删：

尾插——尾删：

查找——打印：

指定位置pos前插入，删除pos位置：

链表销毁：

二、快速实现“链表”

三、链表和顺序表的区别：

四、整体代码：

一、带头双向循环链表接口实现

连接关系：

实现这个链表最重要的就是理清楚连接关系：这里我给出两个动图，模拟这个关系

插入：

删除：

创建哨兵位（表头）：

这里我们可以用两种方法，一种是采取二级指针的方法，另一种是直接创建一个表头，然后把表头地址返回去，这里我们采用第二种：

//创建新节点
ListNode* CreateNewNode(LTDataType x)
{ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newnode->_data = x;newnode->_next = NULL;newnode->_prev = NULL;return newnode;
}
// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate()
{ListNode* head = CreateNewNode(-1);head->_prev = head;head->_next = head;return head;
}

头插——头删：

头插:

头插的时候，我们保存好链表第一个有效节点的地址，然后插入，记得把连接关系连接清楚

头删:

头删的时候，记得保存好，第二个节点的地址，记得把表头与第二节点的连接关系连接清楚

// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* newnode = CreateNewNode(x);ListNode* second = pHead->_next;pHead->_next = newnode;newnode->_prev = pHead;newnode->_next = second;second->_prev = newnode;
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{assert(pHead);assert(pHead->_next != pHead);ListNode* first = pHead->_next;ListNode* second = first->_next;pHead->_next = second;second->_prev = pHead;free(first);first = NULL;
}

尾插——尾删：

尾插：

保存好当前尾节点的地址，注意搞清楚头节点，尾节点，新节点的连接关系

尾删:

保存好最后两个节点的位置，注意连接清楚头节点和倒数第二个节点

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* newnode= CreateNewNode(x);ListNode* tail = pHead->_prev;newnode->_next = pHead;newnode->_prev = tail;tail->_next = newnode;pHead->_prev = newnode;
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{assert(pHead);assert(pHead->_next != pHead);ListNode* tail = pHead->_prev;ListNode* tailPrev = tail->_prev;pHead->_prev = tailPrev;tailPrev->_next = pHead;free(tail);tail = NULL;
}

查找——打印：

注意：

循环从哨兵位的下一个节点开始，直到等于哨兵位结束

// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* cur = pHead->_next;while (cur != pHead){if (cur->_data == x)return cur;cur = cur->_next;}return NULL;
}
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{assert(pHead);ListNode* cur = pHead->_next;while (cur!=pHead){printf("%d <-> ", cur->_data);cur = cur->_next;}printf("NULL\n");
}

指定位置pos前插入，删除pos位置：

pos前插入： 

保存好pos前一个位置的地址，连接清楚就行了

删除pos位置：

保存好pos前后的位置，连接清楚就行了

// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{assert(pos);ListNode* newnode = CreateNewNode(x);ListNode* prev = pos->_prev;prev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = pos;pos->_prev = newnode;
}
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{assert(pos);ListNode* prev = pos->_prev;ListNode* next = pos->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;free(pos);pos = NULL;
}

链表销毁：

这一个要从哨兵位的下一个节点开始，循环直到不等于哨兵位结束：

// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{assert(pHead);ListNode* cur = pHead->_next;while (cur != pHead){ListNode* next = cur->_next;free(cur);cur = next;}free(pHead);
}

二、快速实现“链表”

学了带头双向循环链表之后，我们可以快速实现一个简单链表：

大多数接口其实都是不变的，但是有4个接口可以简化，那就是头插——头删——尾插——尾删；

这两个接口可以复用insert接口和erase接口：这四个接口连接关系是比较麻烦的，省去了这几个麻烦的，其他的接口就会很快写出来，大大节省了时间：

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);//ListNode* newnode= CreateNewNode(x);//ListNode* tail = pHead->_prev;//newnode->_next = pHead;//newnode->_prev = tail;//tail->_next = newnode;//pHead->_prev = newnode;ListInsert(pHead,x);
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{assert(pHead);//assert(pHead->_next != pHead);//ListNode* tail = pHead->_prev;//ListNode* tailPrev = tail->_prev;//pHead->_prev = tailPrev;//tailPrev->_next = pHead;//free(tail);//tail = NULL;ListErase(pHead->_prev);
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);//ListNode* newnode = CreateNewNode(x);//ListNode* second = pHead->_next;//pHead->_next = newnode;//newnode->_prev = pHead;//newnode->_next = second;//second->_prev = newnode;ListInsert(pHead->_next, x);
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{assert(pHead);//assert(pHead->_next != pHead);//ListNode* first = pHead->_next;//ListNode* second = first->_next;//pHead->_next = second;//second->_prev = pHead;//free(first);//first = NULL;ListErase(pHead->_next);
}

三、链表和顺序表的区别：

顺序表空间连续支持下标访问使得我们在排序，访问等很多场景下都是很高效的

链表的合理利用空间使我们对空间的管理更合理

四、整体代码：

SList.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>// 带头+双向+循环链表增删查改实现
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{LTDataType _data;struct ListNode* _next;struct ListNode* _prev;
}ListNode;// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate();
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

SList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"//创建新节点
ListNode* CreateNewNode(LTDataType x)
{ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newnode->_data = x;newnode->_next = NULL;newnode->_prev = NULL;return newnode;
}
// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate()
{ListNode* head = CreateNewNode(-1);head->_prev = head;head->_next = head;return head;
}
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{assert(pHead);ListNode* cur = pHead->_next;while (cur != pHead){ListNode* next = cur->_next;free(cur);cur = next;}free(pHead);
}
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{assert(pHead);ListNode* cur = pHead->_next;while (cur!=pHead){printf("%d <-> ", cur->_data);cur = cur->_next;}printf("NULL\n");
}
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);//ListNode* newnode= CreateNewNode(x);//ListNode* tail = pHead->_prev;//newnode->_next = pHead;//newnode->_prev = tail;//tail->_next = newnode;//pHead->_prev = newnode;ListInsert(pHead,x);
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{assert(pHead);//assert(pHead->_next != pHead);//ListNode* tail = pHead->_prev;//ListNode* tailPrev = tail->_prev;//pHead->_prev = tailPrev;//tailPrev->_next = pHead;//free(tail);//tail = NULL;ListErase(pHead->_prev);
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);//ListNode* newnode = CreateNewNode(x);//ListNode* second = pHead->_next;//pHead->_next = newnode;//newnode->_prev = pHead;//newnode->_next = second;//second->_prev = newnode;ListInsert(pHead->_next, x);
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{assert(pHead);//assert(pHead->_next != pHead);//ListNode* first = pHead->_next;//ListNode* second = first->_next;//pHead->_next = second;//second->_prev = pHead;//free(first);//first = NULL;ListErase(pHead->_next);
}
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* cur = pHead->_next;while (cur != pHead){if (cur->_data == x)return cur;cur = cur->_next;}return NULL;
}
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{assert(pos);ListNode* newnode = CreateNewNode(x);ListNode* prev = pos->_prev;prev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = pos;pos->_prev = newnode;
}
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{assert(pos);ListNode* prev = pos->_prev;ListNode* next = pos->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;free(pos);pos = NULL;
}

Test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"
void test()
{ListNode* plist = ListCreate();ListPushBack(plist,1);ListPushBack(plist,2);ListPushBack(plist,3);ListPushBack(plist,4);ListPushBack(plist,5);ListPrint(plist);ListPopBack(plist);ListPopBack(plist);ListPopBack(plist);ListPrint(plist);ListPushFront(plist,6);ListPushFront(plist,7);ListPushFront(plist,8);ListPushFront(plist,9);ListPushFront(plist,10);ListPrint(plist);ListPopFront(plist);ListPopFront(plist);ListPopFront(plist);ListPrint(plist);printf("%d\n", ListFind(plist, 6)->_data);ListPrint(plist);ListInsert(ListFind(plist,6), 99);ListInsert(ListFind(plist,7), 88);ListPrint(plist);ListErase(ListFind(plist, 99));ListErase(ListFind(plist, 88));ListPrint(plist);ListDestory(plist);plist = NULL;
}
int main()
{test();return 0;
}

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