[数据结构]—带头双向循环链表——超详解

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目录

💓1.总体布局

 💓2.详细解读

❣️1.创建双向链表节点

❣️2.初始化双向循环链表

❣️3.打印双向循环链表

❣️4.循环双向链表尾插

❣️5.双向循环链表中删除尾节点

❣️6.双向链表的头插操作

❣️7.双向链表的头部删除操作

❣️8.循环链表中查找指定值节点

❣️9.该函双向链表中指定节点pos的前面插入一个新的节点

❣️10.双向链表中删除某个节

❣️11.销毁一个循环双向链表

💓3.部分代码进阶

❣️1.根据2—9：void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)

❣️2.根据2—10void LTErase(LTNode* pos)

💓4.整体代码

❣️1.List.h

❣️2.List.c

❣️3.Test.c

💓1.总体布局

1.创建双向链表节点

LTNode* CreateLTNode(LTDataType x)；

2.初始化双向循环链表

LTNode* LTInit();

3.打印双向循环链表
void LTPrint(LTNode* phead);

4.循环双向链表尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);

5.双向循环链表中删除尾节点
void LTPopBack(LTNode* phead);

6.双向链表的头插操作

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);

7.双向链表的头部删除操作
void LTPopFront(LTNode* phead);

8.循环链表中查找指定值节点

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

9.该函双向链表中指定节点pos的前面插入一个新的节点
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);

10.双向链表中删除某个节
void LTErase(LTNode* pos);

11.销毁一个循环双向链表

void LTDestroy(LTNode * phead); 

 💓2.详细解读

❣️1.创建双向链表节点

函数输入参数为节点的值x，函数返回一个指向节点的指针。

函数内部实现：

  1. 使用malloc函数为新节点分配内存空间，分配的大小为一个LTNode结构体的大小。

  2. 判断内存分配是否成功，如果分配失败，则输出错误信息并退出程序。

  3. 对新节点进行初始化，将节点的值设置为x，next指针和prev指针设置为NULL。

  4. 返回指向新节点的指针。

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

❣️2.初始化双向循环链表

链表中的每个节点都是LTNode类型的结构体，其中包含一个指向前一个节点的指针prev和一个指向后一个节点的指针next。该函数首先创建一个值为-1的头节点，并将头节点的前一个节点和后一个节点都指向头节点本身，以形成一个空的双向循环链表。最后返回头节点的指针。

LTNode* LTInit()
{LTNode* phead = CreateLTNode(-1);phead->next = phead;phead->prev = phead;return phead;
}

❣️3.打印双向循环链表

其参数为双向循环链表的头结点指针，函数内部会从头结点开始遍历链表，并依次打印每个节点的值，直到遍历到头结点为止。最终输出的内容是形如“哨兵位<=>x<=>y<=>z<=>哨兵位”的字符串，其中x、y、z分别表示链表中的元素值。

void LTPrint(LTNode* phead)
{assert(phead);printf("哨兵位<=>");LTNode* cur = phead->next;while (cur != phead){printf("%d<=>", cur->val);cur = cur->next;}printf("\n");
}

❣️4.循环双向链表尾插

将一个元素x插入到链表的最后一个节点的后面。

函数接收两个参数，一个是指向链表头结点的指针phead，另一个是要插入到链表尾部的元素x。

首先使用assert函数检查参数phead是否为NULL，如果是则直接终止程序。

接着定义两个指针tail和newnode，tail指向链表的最后一个节点，newnode是要插入到链表尾部的新节点。

然后将新节点插入到链表尾部。具体步骤如下：

  1. 让tail节点的next指针指向newnode节点，即tail->next = newnode。

  2. 让newnode节点的prev指针指向tail节点，即newnode->prev = tail。

  3. 让newnode节点的next指针指向链表头节点phead，即newnode->next = phead。

  4. 让phead节点的prev指针指向newnode节点，即phead->prev = newnode。

这样就完成了在链表尾部插入新节点的操作。

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTNode* tail = phead->prev;LTNode* newnode = CreateLTNode(x);// phead               tail  newnodetail->next = newnode;newnode->prev = tail;newnode->next = phead;phead->prev = newnode;
}

❣️5.双向循环链表中删除尾节点

具体分析如下：

  1. 首先使用assert函数来判断phead是否为空，如果为空则程序立即终止。

  2. 由于是双向循环链表，在删除尾节点之前需要判断链表中是否存在节点。使用assert函数来判断phead的next指针是否指向phead本身，如果是则链表为空，程序立即终止。

  3. 设置指针tail指向链表的尾节点，并使用tailPrev指针来记录尾节点的前一个节点。

  4. 释放tail指向的节点，即删除尾节点。

  5. 将tailPrev节点的next指针指向phead节点，即将链表尾节点删除后，将尾节点的前一个节点的next指针指向头节点。

  6. 将phead节点的prev指针指向tailPrev节点，即将链表尾节点删除后，将头节点的prev指针指向链表的倒数第二个节点，以保证链表仍然是双向循环的。

注意，该函数的前提条件是链表中至少存在一个节点，否则会因为assert函数判断失败而终止程序。在使用该函数时需要注意链表的状态。

void LTPopBack(LTNode* phead)
{assert(phead);// 空assert(phead->next != phead);LTNode* tail = phead->prev;LTNode* tailPrev = tail->prev;free(tail);tailPrev->next = phead;phead->prev = tailPrev;}

❣️6.双向链表的头插操作

将一个新节点插入到链表的第一个位置。

输入参数：

  • phead：头结点指针，其中包含链表的头指针和尾指针；
  • x：要插入的节点的值。

函数流程：

  1. 创建新节点，其数据域为x；
  2. 获取原链表中第一个节点的指针first；
  3. 将新节点插入到头结点之后的位置，使得新节点为原链表的第一个节点，first成为新节点的后继节点；
  4. 将原第一个节点的prev指针指向新节点，完成头插操作。

注意事项：

  • 函数中使用了assert宏，用于判断头结点是否存在；
  • 操作需要改变多个节点的指针，需要仔细考虑顺序和细节。
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTNode* newnode = CreateLTNode(x);LTNode* first = phead->next;phead->next = newnode;newnode->prev = phead;newnode->next = first;first->prev = newnode;}

❣️7.双向链表的头部删除操作

1. 首先使用assert函数判断传入的链表头结点指针phead是否为空，如果为空则终止程序运行。

2. 再通过assert函数判断链表是否为空，即头结点的下一个结点是否还是头结点自身，如果是则说明链表为空，同样终止程序运行。

3. 取出链表头结点的下一个结点first，以及第二个结点second。

4. 将头结点的下一个结点指向第二个结点，同时将第二个结点的前一个结点指向头结点，完成删除操作。

5. 最后使用free函数释放被删除的结点first的内存空间，并将first指针置为空。

void LTPopFront(LTNode* phead)
{assert(phead);// 空assert(phead->next != phead);LTNode* first = phead->next;LTNode* second = first->next;phead->next = second;second->prev = phead;free(first);first = NULL;}

❣️8.循环链表中查找指定值节点

参数说明：

  • phead：指向循环链表头节点的指针。
  • x：需要查找的值。

函数实现步骤：

  1. 首先，断言链表头节点不为空。
  2. 定义一个指针 cur，指向链表的第一个节点。
  3. 遍历链表，如果找到了值为 x 的节点，直接返回该节点指针。
  4. 如果遍历完整个链表都没有找到值为 x 的节点，就返回 NULL 指针，表示没有找到。

需要注意的是，该函数是针对循环链表的查找实现，因此需要判断 cur 指针是否回到了头节点 phead，如果回到了头节点，则表示遍历完整个链表，需要退出循环。

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

❣️9.该函双向链表中指定节点pos的前面插入一个新的节点

节点的值为x。函数实现需要注意以下几点：

  1. 首先需要判断pos节点是否存在，若不存在则直接返回。

  2. 创建一个新节点newnode，并将其值赋为x。

  3. 获取pos节点的前一个节点posPrev，posPrev节点和newnode节点之间需要插入新的节点。

  4. 将posPrev节点的next指针指向newnode节点，将newnode节点的prev指针指向posPrev节点，将newnode节点的next指针指向pos节点，将pos节点的prev指针指向newnode节点。

  5. 确保插入操作顺利完成后，函数返回。

// 在pos前面的插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{assert(pos);LTNode* posPrev = pos->prev;LTNode* newnode = CreateLTNode(x);// posprev newnode posposPrev->next = newnode;newnode->prev = posPrev;newnode->next = pos;pos->prev = newnode;
}

❣️10.双向链表中删除某个节

输入参数是要删除的节点指针pos。

首先通过断言语句assert(pos)来检查输入参数是否为空。

然后通过pos指针找到它的前驱节点posPrev和后继节点posNext，将它们之间的连接断开，即将posPrev的next指针指向posNext，将posNext的prev指针指向posPrev。

最后通过free函数释放pos指向的内存空间，完成删除操作。

// 删除pos位置
void LTErase(LTNode* pos)
{assert(pos);LTNode* posNext = pos->next;LTNode* posPrev = pos->prev;posPrev->next = posNext;posNext->prev = posPrev;free(pos);}

❣️11.销毁一个循环双向链表

参数phead是链表的头指针，其指向一个LTNode类型的结构体，该结构体中有两个指针，分别指向链表的头节点和尾节点。

首先，函数中使用了断言assert(phead)，判断参数phead是否为空指针，如果是，程序会终止运行，有助于在调用函数时发现错误。

然后，定义一个指针cur指向链表第一个节点，然后使用while循环遍历除了头节点之外的所有节点，直到遍历完所有节点为止。

在循环中，使用一个指针next指向当前节点的下一个节点，然后释放当前节点的内存空间，最后将cur指向下一个节点。

循环结束后，释放链表头节点的内存空间，销毁整个链表。

void LTDestroy(LTNode* phead)
{assert(phead);LTNode* cur = phead->next;while (cur != phead){LTNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}free(phead);
}

💓3.部分代码进阶

❣️1.根据2—9：void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)

 1.循环双向链表尾插操作

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTInsert(phead, x);
}

2. 双向链表的头插操作

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTInsert(phead->next, x);
}

❣️2.根据2—10void LTErase(LTNode* pos)

1.双向循环链表中删除尾节点

void LTPopBack(LTNode* phead)
{assert(phead);LTErase(phead->prev);
}

2. 双向链表的头部删除操作

void LTPopFront(LTNode* phead)
{assert(phead);// 空assert(phead->next != phead);LTErase(phead->next);
}

💓4.整体代码

❣️1.List.h

#pragma once#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>typedef int LTDataType;typedef struct ListNode
{struct ListNode* next;struct ListNode* prev;LTDataType val;
}LTNode;LTNode* CreateLTNode(LTDataType x);
LTNode* LTInit();
void LTPrint(LTNode* phead);
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopBack(LTNode* phead);void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopFront(LTNode* phead);LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);void LTErase(LTNode* pos);void LTDestroy(LTNode * phead);

❣️2.List.c

#include"List.h"LTNode* CreateLTNode(LTDataType x)
{LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newnode->val = x;newnode->next = NULL;newnode->prev = NULL;return newnode;
}LTNode* LTInit()
{LTNode* phead = CreateLTNode(-1);phead->next = phead;phead->prev = phead;return phead;
}void LTPrint(LTNode* phead)
{assert(phead);printf("哨兵位<=>");LTNode* cur = phead->next;while (cur != phead){printf("%d<=>", cur->val);cur = cur->next;}printf("\n");
}void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);//LTNode* tail = phead->prev;//LTNode* newnode = CreateLTNode(x);phead               tail  newnode//tail->next = newnode;//newnode->prev = tail;//newnode->next = phead;//phead->prev = newnode;LTInsert(phead, x);
}void LTPopBack(LTNode* phead)
{assert(phead);// 空assert(phead->next != phead);/*LTNode* tail = phead->prev;LTNode* tailPrev = tail->prev;free(tail);tailPrev->next = phead;phead->prev = tailPrev;*/LTErase(phead->prev);
}//void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
//{
//	assert(phead);
//	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);
//
//	newnode->next = phead->next;
//	phead->next->prev = newnode;
//
//	phead->next = newnode;
//	newnode->prev = phead;
//
//}void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{/*assert(phead);LTNode* newnode = CreateLTNode(x);LTNode* first = phead->next;phead->next = newnode;newnode->prev = phead;newnode->next = first;first->prev = newnode;*/LTInsert(phead->next, x);
}void LTPopFront(LTNode* phead)
{assert(phead);// 空assert(phead->next != phead);/*LTNode* first = phead->next;LTNode* second = first->next;phead->next = second;second->prev = phead;free(first);first = NULL;*/LTErase(phead->next);
}LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTNode* cur = phead->next;while (cur != phead){if (cur->val == x){return cur;}cur = cur->next;}return NULL;
}// 在pos前面的插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{assert(pos);LTNode* posPrev = pos->prev;LTNode* newnode = CreateLTNode(x);// posprev newnode posposPrev->next = newnode;newnode->prev = posPrev;newnode->next = pos;pos->prev = newnode;
}// 删除pos位置
void LTErase(LTNode* pos)
{assert(pos);LTNode* posNext = pos->next;LTNode* posPrev = pos->prev;posPrev->next = posNext;posNext->prev = posPrev;free(pos);//pos = NULL;
}void LTDestroy(LTNode* phead)
{assert(phead);LTNode* cur = phead->next;while (cur != phead){LTNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}free(phead);//phead = NULL;
}

❣️3.Test.c

#include "List.h"void TestList1()
{LTNode* plist = LTInit();LTPushBack(plist, 1);LTPushBack(plist, 2);LTPushBack(plist, 3);LTPushBack(plist, 5);LTPushBack(plist, 4);LTPrint(plist);LTPushFront(plist, 10);LTPrint(plist);
}void TestList2()
{LTNode* plist = LTInit();LTPushFront(plist, 10);LTPushFront(plist, 20);LTPushFront(plist, 30);LTPushFront(plist, 40);LTPrint(plist);LTPopFront(plist);LTPrint(plist);LTPopFront(plist);LTPrint(plist);LTPopFront(plist);LTPrint(plist);LTPopFront(plist);LTPrint(plist);//LTPopFront(plist);//LTPrint(plist);
}void TestList3()
{LTNode* plist = LTInit();LTPushBack(plist, 1);LTPushBack(plist, 2);LTPushBack(plist, 3);LTPushBack(plist, 5);LTPushBack(plist, 4);LTPrint(plist);LTNode* pos = LTFind(plist, 3);if (pos){pos->val *= 10;}LTPrint(plist);LTInsert(pos, 30000);LTPrint(plist);LTInsert(plist, -1);LTPrint(plist);LTInsert(plist, -2);LTPrint(plist);
}void TestList4()
{LTNode* plist = LTInit();LTPushBack(plist, 1);LTPushBack(plist, 2);LTPushBack(plist, 3);LTPushBack(plist, 5);LTPushBack(plist, 4);LTPrint(plist);LTNode* pos = LTFind(plist, 3);if (pos){LTErase(pos);pos = NULL;}LTPrint(plist);LTDestroy(plist);plist = NULL;
}int main()
{TestList4();return 0;
}

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