C语言数据结构-双向链表

文章目录

  • 1 双向链表的结构
  • 2 双向链表的实现
    • 2.1 定义双向链表的数据结构
    • 2.2 打印链表
    • 2.3 初始化链表
    • 2.4 销毁链表
    • 2.5 尾插,头插
    • 2.6 尾删,头删
    • 2.7 根据头次出现数据找下标
    • 2.8 定点前插入
    • 2.9 删除pos位置
    • 2.10 定点后插入
  • 3 完整代码
    • 3.1 List.h
    • 3.2 Lish.c
    • 3.3 test.c

1 双向链表的结构

在这里插入图片描述

带头链表的头结点,实际是"哨兵位",哨兵位节点不存储任何有效元素,只是站在这里"放哨的".
哨兵位的意义:遍历循环链表避免死循环.

2 双向链表的实现

笔者在删除,插入数据时,画好图后,也好了代码,但是在调试中多次出现代码位置出错,导致写的代码的含义不符合预期.
所以说思路一定要清晰,多多检查调试

2.1 定义双向链表的数据结构

typedef int ListDataType;typedef struct ListNode
{ListDataType data;		//整型数据struct ListNode* next;	//前驱指针struct ListNode* pre;	//后驱指针}ListNode;

2.2 打印链表

链表的第一个数据是phead->next,哨兵位不存储数据
循环链表中,遍历一遍,碰到phead为止

void ListPrint(ListNode* phead)
{ListNode* cur = phead->next;	//头结点,哨兵位的下一位while (cur != phead)//双向循环链表,循环到哨兵位为止{printf("%d-> ", cur->data);cur = cur->next;}
}

在这里插入图片描述

2.3 初始化链表

定义一个双向循环链表后,初始化链表,此时只有一个phead(哨兵位),前驱指针和后驱指针都指向phead自己
哨兵位的数据(data)在应用中不使用,就设置成-1了,与笔者之后使用的正整数形成差异

ListNode* ListInit()
{ListNode* phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));if (phead == NULL){perror("malloc error");return;}phead->data = -1;phead->next = phead->pre = phead;return phead;
}

在这里插入图片描述

调试中发现,phead,phead->next,phead->pre地址相同,data都是笔者设置的-1.

2.4 销毁链表

遍历一遍链表进行销毁,cur碰到phead哨兵位为止
释放cur前,记录下cur->next,释放cur后,把cur->next赋值给cur,以此避免销毁cur后,cur->next不能指向下一个节点的情况
最后再把哨兵位释放,置空.

void ListDestory(ListNode* phead)
{assert(phead);ListNode* cur = phead->next;	//头结点,哨兵位的下一位while (cur!=phead){//释放cur前,记录下cur->next,释放cur后,把cur->next赋值给curListNode* NEXT = cur->next;free(cur);cur = NEXT;}//释放哨兵位free(phead);phead = NULL;
}

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2.5 尾插,头插

先写一个创建内存空间的函数,创建node后,画图示意头插和尾插
一定注意编写代码的顺序,看看笔者注释所说的
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

//插入数据前创建内存空间
ListNode* ListBuyNode(ListDataType x)
{ListNode* node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));node->data = x;node->next = node->pre = NULL;return node;
}void ListPushBack(ListNode* phead, ListDataType x)
{assert(phead);ListNode* node = ListBuyNode(x);//先处理新节点前驱指针和后驱指针node->pre = phead->pre;node->next = phead;//再处理原链表最后一个节点和pheadphead->pre->next = node;phead->pre = node;
}void ListPushFront(ListNode* phead, ListDataType x)
{assert(phead);ListNode* node = ListBuyNode(x);//先处理新节点前驱指针和后驱指针node->pre = phead;node->next = phead->next;//再处理phead和原链表第一个节点(phead->next)phead->next->pre = node;phead->next = node;}

初始化成功,我们插入一个数据"1",成功插入
在这里插入图片描述
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2.6 尾删,头删

删除链表至少有除哨兵位的一个数据,换句话说,链表不能只有一个哨兵位
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

void ListPopBack(ListNode* phead)
{assert(phead);//链表不能只有一个哨兵位assert(phead->next != phead);ListNode* del = phead->pre;//删除节点的前驱指针del->pre->next = phead;//phead的前驱指针phead->pre = del->pre;
}void ListPopFront(ListNode* phead)
{assert(phead && phead->next != phead);ListNode* del = phead->next;del->next->pre = phead;phead->next = del->next;free(del);del = NULL;}

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2.7 根据头次出现数据找下标

这个Find()函数在笔者的多篇博客都有提到缺点,但是我们主要实现功能,笔者在力扣题写过找多个相同元素,删多个相同元素的题

ListNode* ListFind(ListNode* phead, ListDataType x)
{assert(phead);ListNode* cur = phead->next;while (cur != phead){if (cur->data == x){return cur;}cur = cur->next;}return NULL;
}

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2.8 定点前插入

在这里插入图片描述

void ListInsert(ListNode* pos, ListDataType x)
{assert(pos);ListNode* node= ListBuyNode(x);//先处理nodenode->next = pos;node->pre = pos->pre;//在处理pos->pre和pospos->pre->next= node;node->next->pre = node;}

在这里插入图片描述

2.9 删除pos位置

在这里插入图片描述

void ListErase(ListNode* pos)
{assert(pos);pos->next->pre = pos->pre;pos->pre->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;
}

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2.10 定点后插入

在这里插入图片描述

void ListInsertAfter(ListNode* pos, ListDataType x)
{assert(pos);ListNode* node = ListBuyNode(x);//node的prev 和 nextnode->next = pos->next;node->pre = pos;//pos的next 和 pos->next的prevpos->next = node;node->next->pre = node;
}

在这里插入图片描述

3 完整代码

3.1 List.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdbool.h>
#include<stddef.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>//0 定义双向循环链表节点结构
typedef int ListDataType;typedef struct ListNode
{ListDataType data;struct ListNode* next;	//前驱指针struct ListNode* pre;	//后驱指针}ListNode;//0 打印链表
void ListPrint(ListNode* phead);//1 初始化链表
ListNode* ListInit();//2 销毁链表
void ListDestory(ListNode* phead);//3 尾插,头插
void ListPushBack(ListNode* phead, ListDataType x);
void ListPushFront(ListNode* phead, ListDataType x);//4 尾删,头删
void ListPopBack(ListNode* phead);
void ListPopFront(ListNode* phead);//5 根据数找到第一次出现的下标
ListNode* ListFind(ListNode* phead, ListDataType x);//6 定点前插入
void ListInsert(ListNode* pos, ListDataType x);//7 删除pos位置
void ListErase(ListNode* pos);//8 定点后插入
void ListInsertAfter(ListNode* pos, ListDataType x);

3.2 Lish.c

#include "List.h"void ListPrint(ListNode* phead)
{ListNode* cur = phead->next;while (cur != phead)//双向循环链表,循环到哨兵位为止{printf("%d-> ", cur->data);cur = cur->next;}
}ListNode* ListInit()
{ListNode* phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));if (phead == NULL){perror("malloc error");return;}phead->data = -1;phead->next = phead->pre = phead;return phead;
}void ListDestory(ListNode* phead)
{assert(phead);ListNode* cur = phead->next;	//头结点,哨兵位的下一位while (cur!=phead){//释放cur前提前记录下cur->next,释放cur后,把cur->next赋值给curListNode* NEXT = cur->next;free(cur);cur = NEXT;}//释放哨兵位free(phead);phead = NULL;
}//插入数据前创建内存空间
ListNode* ListBuyNode(ListDataType x)
{ListNode* node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));node->data = x;node->next = node->pre = NULL;return node;
}void ListPushBack(ListNode* phead, ListDataType x)
{assert(phead);ListNode* node = ListBuyNode(x);//先处理新节点前驱指针和后驱指针node->pre = phead->pre;node->next = phead;//再处理原链表最后一个节点和pheadphead->pre->next = node;phead->pre = node;
}void ListPushFront(ListNode* phead, ListDataType x)
{assert(phead);ListNode* node = ListBuyNode(x);//先处理新节点前驱指针和后驱指针node->pre = phead;node->next = phead->next;//再处理phead和原链表第一个节点(phead->next)phead->next->pre = node;phead->next = node;}void ListPopBack(ListNode* phead)
{assert(phead);//链表不能只有一个哨兵位assert(phead->next != phead);ListNode* del = phead->pre;//删除节点的前驱指针del->pre->next = phead;//phead的前驱指针phead->pre = del->pre;
}void ListPopFront(ListNode* phead)
{assert(phead && phead->next != phead);ListNode* del = phead->next;del->next->pre = phead;phead->next = del->next;free(del);del = NULL;}ListNode* ListFind(ListNode* phead, ListDataType x)
{assert(phead);ListNode* cur = phead->next;while (cur != phead){if (cur->data == x){return cur;}cur = cur->next;}return NULL;
}void ListInsert(ListNode* pos, ListDataType x)
{assert(pos);ListNode* node= ListBuyNode(x);//先处理nodenode->next = pos;node->pre = pos->pre;//在处理pos->pre和pospos->pre->next= node;node->next->pre = node;}void ListErase(ListNode* pos)
{assert(pos);pos->next->pre = pos->pre;pos->pre->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;
}void ListInsertAfter(ListNode* pos, ListDataType x)
{assert(pos);ListNode* node = ListBuyNode(x);//node的prev 和 nextnode->next = pos->next;node->pre = pos;//pos的next 和 pos->next的prevpos->next = node;node->next->pre = node;
}

3.3 test.c

#include"List.h"void test1()
{ListNode* plist = ListInit();
}void test2()
{ListNode* plist = ListInit();;ListPushBack(plist, 1);ListPushBack(plist, 4);ListPushBack(plist, 7);ListPrint(plist);  //1->4->7->ListDestory(plist);
}void test3()
{ListNode* plist = ListInit();;ListPushFront(plist, 1);ListPushFront(plist, 4);ListPushFront(plist, 7);ListPrint(plist);//7->4->1->ListDestory(plist);
}void test4()
{ListNode* plist = ListInit();;ListPushBack(plist, 1);ListPushBack(plist, 2);ListPushBack(plist, 3);ListPushBack(plist, 4);ListPushBack(plist, 5);ListPushBack(plist, 6);ListPushBack(plist, 7);ListPushBack(plist, 8);ListPushBack(plist, 9);ListPrint(plist);printf("\n");ListPopBack(plist);ListPopBack(plist);ListPopFront(plist);ListPopFront(plist);ListPrint(plist);ListDestory(plist);
}void test5()
{ListNode* plist = ListInit();;ListPushBack(plist, 1);ListPushBack(plist, 2);ListPushBack(plist, 3);ListPushBack(plist, 4);ListPushBack(plist, 5);ListPrint(plist);printf("\n");//测试指定位置ListNode* Find1 = ListFind(plist, 2);ListNode* Find2 = ListFind(plist, 4);ListInsert(Find1, 10);ListInsertAfter(Find2, 20);ListPrint(plist);printf("\n");ListErase(Find1);ListPrint(plist);ListDestory(plist);
}int main()
{//test1();//test2();//test3();//test4();test5();return 0;
}

笔者在删除,插入数据时,画好图后,也好了代码,但是在调试中多次出现代码位置出错,导致写的代码的含义不符合预期.
所以说思路一定要清晰,多多检查调试

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