双向链表超详解——连我奶奶都能学会的复杂链表(带头双向循环)

文章目录

  • 前言
  • 一、双向链表的概念
  • 二、双向链的结构设计
  • 三、双链表的基本功能接口
  • 四、双向链表接口的实现
    • 4.1、创建结点
    • 4.2、初始化链表
    • 4.3、打印链表
    • 4.4、尾插结点
    • 4.5、尾删结点
    • 4.6、头插结点
    • 4.7、头删结点
    • 4.8、在pos结点前面插入
    • 4.9、删除pos位置的结点
    • 4.10、查找链表中的某个元素
    • 4.11、链表的销毁
    • 五、总结 全部代码
    • list.c
    • List.h

在这里插入图片描述

前言

前面学过单向链表，单向链表其实就是单向不带头的非循环链表，它不能随机查找，必须从第一个结点开始一个一个的遍历，查找效率比较低，且只有一个指向下一个结点的指针next，它想找到上一个结点还是比较困难的，所以我们今天学习的双向链表就很好的弥补了它的一些缺点。

一、双向链表的概念

双向链表，又称为双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。

如图所示：
在这里插入图片描述

二、双向链的结构设计

在这里插入图片描述

三、双链表的基本功能接口

如下所示：

//初始化
LTNode* LTInit();//打印
void LTPrint(LTNode* phead);//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead,LTDateType x);//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);//头插
void LTPushFront(LTNode* phead,LTDateType x);//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);//在pos前插入
void LTInsert(LTNode* pos,LTDateType x);//删除pos位置的结点
void LTErase(LTNode* pos);//销毁链表
void LTDestroy(LTNode* phead);

四、双向链表接口的实现

在此之前先看看双链表的大致模样，如下图：
在这里插入图片描述

4.1、创建结点

使用malloc函数开辟动态内存空间，在开辟的同时不要忘记检查是否开辟成功，若开辟成功，将新结点的prev和next指针都指向NULL（空），并将X赋值给新结点的数据data，最后返回该结点

LTNode* CreateLNode(LTNode* phead,LTDateType x)
{//开辟新结点LTNode* newnode=(LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));//判断malloc是否成功开辟if(newnode==NULL){printf("malloc fali");exit(-1);}newnode->next=NULL;newnode->prev=NULL;newnode->val=x;//返回新结点return newnode;
}

4.2、初始化链表

这里我们使用带哨兵位的链表，因为哨兵位不存储有效空间，所以我们就给个-1，将哨兵位的前驱和后继指向自己，即prev和next指针指向自己，最后返回这个头结点，如图所示：

在这里插入图片描述

LTNode* LTInit()
{//创建哨兵位LTNode* phead=CreateLNode(-1);//哨兵位后继指向自己phead->next=phead;//哨兵位前驱指向自己phead->prev=phead;//返回哨兵位结点return phead;
}

4.3、打印链表

与单链表的打印不同的是，双链表遍历结束的条件并不是 cur等于空，而是cur==phead，也就是等于头结点，因为尾结点的next指向的是头结点。

在这里插入图片描述
代码：

void LTPrint(LTNode* phead)
{//断言assert(phead);//为了美观而这样写的printf("哨兵位<=>");LTNode* cur=phead->next;while(cur!=phead){printf("%d<=>",cur->val);//让cur往后走，遍历链表cur=cur->next;}printf("\n");
}

4.4、尾插结点

操作要点：
创建新结点，找到位结点tail，将尾结点的后继next指向新结点，新结点的前驱prev指向尾结点，再将新结点的后继next指向头结点，头结点的前驱prev指向新结点即可，也就是将几个结点链起来。

在这里插入图片描述

void LTPushBack(LTNode* phead,LTDateType x)
{assert(phead);//LTNode* newnodw=CreateLNode(x);LTNode* tail=phead->prev;newnode->prev=tail;tail->next=newnode;newnode->next=phead;phead->prev=newnode;
}

4.5、尾删结点

依旧是遍历找到尾结点定义为指针tail，再找到尾结点tail的前驱，并将其定义为指针tailprev，把tail指向的结点释放掉，然后只需修改它们之间的指向就行了，把tailprev的后继next指向phead，phead的前驱prev指向tailprev。若链表只有哨兵位phead将不能进行删除操作。

在这里插入图片描述
代码：

void LTPopBack(LTNode* phead)
{//断言assert(phead);LTNode*tail=phead->prev;LTNode*tailprev=tail->prev;free(tail);phead->prev=tailprev;tailprev->next=phead;
}

4.6、头插结点

创建新结点，将新结点插到头结点（哨兵位的）后面，而不是前面，搞清楚这里就可以改变几个结点指针的指向了，因为d1是phead的next，所以你可以把d1写成phead->next,改变newnode和d1的指向的时候就可以写成newnode->next=phead->next。
在这里插入图片描述
代码：

void LTPushFront(LTNode* phead,LTDateType x)
{//断言assert(phead);LTNode* newnode=CreateLNode(x);newnode->next=phead->next;phead->next->prev=newnode;newnode->prev=phead;phead->next=newnode;
}

4.7、头删结点

定义两个指针，将哨兵位结点的后面一个，也就是第一个结点定义为first，再将first->next定义为second，把first头结点free释放掉置空，最后改变结点的指向就好了，当你把图画好后的操作就相当简单了。如下图所示：
在这里插入图片描述

代码：

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

4.8、在pos结点前面插入

有了前面插入操作的基础，实现此接口的功能岂不是轻而易举？通过pos的位置可以直接找到它的前驱将其定义为posprev，然后再改变posprev、newnode和pos的指向，重新接上结点就行了。
在这里插入图片描述
代码：

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

4.9、删除pos位置的结点

还是一样根据pos的位置找到它的前驱和后继，并将其定义为posPrev和posNext，将这两个结点链接起来，把pos指向的结点free释放掉即可。看图会更清晰：
在这里插入图片描述
代码：

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

4.10、查找链表中的某个元素

从哨兵位的后一个结点开始遍历链表，当cur等于phead停止循环，若找到该元素返回该元素，没找到返回NULL。

代码：

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

4.11、链表的销毁

cur从phead的next开始遍历，依次free释放掉每一个结点。

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

五、总结 全部代码

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

List.h

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>typedef int LTDateType;
typedef struct ListNode
{struct ListNode* next;struct ListNode* prev;LTDateType val;
}LTNode;//初始化
LTNode* LTInit();//打印
void LTPrint(LTNode* phead);//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead,LTDateType x);//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);//头插
void LTPushFront(LTNode* phead,LTDateType x);//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);//查看
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);//在pos前插入
void LTInsert(LTNode* pos,LTDateType x);//删除pos位置的结点
void LTErase(LTNode* pos);//销毁链表
void LTDestroy(LTNode* phead);

走前给个三连呗~
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