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一、概述二、双向链表三、双向链表实现步骤📌3.1 C语言定义双向链表结点📌3.2 双向链表初始化📌3.3 双向链表插入数据📌3.4 双向链表删除数据📌3.5 双向链表查找数据📌3.6 双向链表的销毁
四、双向链表完整代码
前几篇文章介绍了怎样去实现单链表、单循环链表，这篇文章主要介绍双向链表以及实现双向链表的步骤，最后提供我自己根据理解实现双向链表的C语言代码。跟着后面实现思路看下去，应该可以看懂代码，看懂代码后，就对双向链表有了比较抽象的理解了，最后自己再动手写一个双向链表，就基本理解这个东西了。
双向链表：在单链表的每个结点中，再设置一个指向其前驱结点的指针域。 下图是 单链表： 下图是 双向链表： 双向链表的特点： 双向链表可以反向访问到链表的结点，因为它有指向前一个结点的指针prior；带有头结点的双向链表，为空链表时，头结点的两个指针域都指向NULL。 带有头结点的双向链表，为非空链表时， 头结点的前驱指针域指向NULL，后驱指针域指向第一个结点； 最后一个结点的前驱指针域指向前一个结点，后驱指针域指向NULL； 其他结点的前驱指针域指向前一个结点，后驱指针域指向后一个结点； 
从上面知道了双向链表的相关概念和一些特点，接下来开始实现双向链表，这里使用带有头结点的双向链表进行讲解，从初始化双向链表、插入数据、删除数据、查找数据、销毁双向链表5个操作进行说明，需要注意的是，双向链表的插入、删除操作需要改变两个指针域；其他操作基本和单链表一致。 📌3.1 C语言定义双向链表结点为了和前几篇文章的链表做比较，双向链表结构体也尽量定义相似的。 typedef int ElemType; typedef struct _DoubleListNode { ElemType data; struct _DoubleListNode *prior; // 前驱指针 struct _DoubleListNode *next; // 后驱指针 }DoubleListNode; typedef DoubleListNode* DoubleLinkList; 📌3.2 双向链表初始化因为带有头结点，初始化时就需要分配一个头结点的内存空间，且头指针会一直指向头结点。 双向链表初始化算法思路如下： 1、分配一个结点的存储空间作为头结点，并将头指针指向头结点； 2、让头结点的 prior指针 和 next指针 都指向NULL，头结点的数据填一个无效值； 3、将头指针返回给函数调用者。C语言实现代码如下： DoubleLinkList ListInit() { DoubleLinkList list = (DoubleLinkList)malloc(sizeof(DoubleListNode)); list->prior = NULL; list->next = NULL; list->data = -1; return list; }
双向链表插入数据大致分为两个步骤：首先，找到插入位置n的前一个结点；其次，是插入新结点，可以：先连接新结点、再指向新结点的顺序。 先连接新结点：是先把新结点的两个指针域分别连接当前结点和下个结点，new->prior = cur;、new->next = cur->next; 再指向新结点：将当前节点的的指针域指向新节点，与旧节点断开，cur->next->prior = new;、cur->next = new; 双向链表在第n个位置插入数据的算法思路： 1、定义一个结点指针cur指向头结点，用来遍历链表； 2、定义一个变量cur_i，用来表示当前结点的序号，初始化为0表示当前指向头结点； 3、将cur指针不断往后移动，直到下个位置就是插入位置n，即当cur_i==(n-1)跳出循环; 4、若结束循环后是当前结点无效，说明链表长度不够； 5、否则，说明当前结点cur的下个位置就是插入位置n，分配存储空间给新结点new； 6、把值填进新节点的数据域，用新结点prior指向当前结点，next指向当前节点的下个节点； 7、再将下个结点的prior指向新结点，当前结点的next指向新结点，完成插入操作。C语言实现代码如下： int ListInsert(DoubleLinkList list, int data, int n)// 将node插入到第n位,n从1开始 { if(list==NULL || n printf("[%s %d]error din't have No.%d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n); return -1; // 链表没有 n 那么长 } DoubleListNode* new = (DoubleListNode*)malloc(sizeof(DoubleListNode)); new->data = data; new->prior = cur; new->next = cur->next; if(cur->next) // 在最后一个结点插入时，cur->next==NULL cur->next->prior = new; cur->next = new; return 0; } 📌3.4 双向链表删除数据双向链表删除结点也是需要改变两个指针域，大致步骤如下，首先，找到删除位置n的前一个结点；其次，“把前一个结点的next指针域指向删除结点del的下个结点”，“再把下个结点的prior指针域指向删除结点del的前个结点”，这样就删除了下一个结点。 双向链表删除第n个数据的算法思路： 1、定义一个结点指针cur指向头结点，用来遍历链表； 2、定义一个变量cur_i，用来表示下个结点的序号，初始化为0表示当前指向头结点； 3、将cur指针不断往后移动，直到下个位置就是删除位置n，即当cur_i==(n-1)跳出循环; 4、若结束循环后是最后一个结点(cur->next==NULL)，说明链表长度不够； 5、否则，说明下个结点(cur->next)就是删除位置n的结点delete，赋值delete = cur->next； 6、将前一个结点的next指针域指向 del 的下个结点 ，delete->prior->next = delete->next; 7、将下一个结点的prior指针域指向 del 的前个结点 ，delete->next->prior = delete->prior;; 8、最后释放delete结点的内存，完成删除操作。C语言实现代码如下，删除结点更关注的是下个结点(cur->next)的有效性： // 删除第n个结点，且将删除的值通过data传出 int ListDelete(DoubleLinkList list, int *data, int n) { if(list==NULL || data==NULL || nnext && cur_i printf("[%s %d]error din't have No.%d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n); return -1; // 链表没有 n 那么长 } DoubleListNode *delete = cur->next; delete->prior->next = delete->next; delete->next->prior = delete->prior; free(delete); return 0; } 📌3.5 双向链表查找数据查找数据时，将指针指向第一个结点而非头结点，下面函数中list是头指针，指向头结点，双向链表非空时，list->next就是第一个结点；双向链表为空时，list->next == NULL。双向链表 和 单链表 查找数据的算法是一样的。 双向链表查找第n个数据的算法思路： 1、定义一个结点指针cur指向第一个结点(list->next)，用来遍历链表； 2、定义一个变量cur_i，用来表示当前结点的序号，初始化为1(第一步指向的就是第一个结点)； 3、若当前结点有效，且当前位置不是查找位置n，就继续后移，直到最后结点或cur_i==n跳出循环; 4、若结束循环后，当前结点无效，说明已经移动到最后，链表长度不够； 5、否则，说明当前结点(cur)就是查找位置n的结点；返回结点数据*data = cur->data。C语言实现代码如下： int ListFind(DoubleLinkList list, int *data, int n) { if(list==NULL || data==NULL || nnext;// 指向第一个节点 int cur_i=1; // i表示当前结点的序号 while(cur && cur_i printf("[%s %d]error din't have No.%d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n); return -1; // 链表没有 n 那么长 } *data = cur->data; printf("[%s %d]find No.%d = %d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n,*data); return 0; } 📌3.6 双向链表的销毁双向链表销毁的算法思路： 1、定义一个结点指针cur指向第一个结点，用来遍历链表； 2、定义一个结点指针next，保存下个结点地址； 3、当前指针不是指向最后一个结点的指针域就后移，进入循环： 3.1、先保存下个结点地址，因为下个结点本来保存在cur->next，直接free(cur)会丢掉下个结点； 3.2、删除当前结点，释放内存 3.3、将当前指针指向前面保存好的下个结点。 4、结束循环后，已经删除完所有节点，此时需要将头结点的两个指针域都指向NULL，表示空链表。C语言实现代码如下： void ListDestroy(DoubleLinkList list) { DoubleListNode* cur = list->next; // 指向第一个节点 DoubleListNode* next = NULL; // 用于保存下个结点地址 while(cur) // 当前结点有效，就往后移动 { next = cur->next; // 保存下个结点地址 //printf("[%s %d]delete %d\n", __FUNCTION__,__LINE__, cur->data); free(cur); // 删除当前结点、并释放内存 cur = next; // 将当前结点指针指向下个结点 } list->prior = NULL; list->next = NULL; }
代码只是为了更好地了解循环链表，实现过程可能存在不足，有发现的，欢迎指正，谢谢！！！ 代码已在Ubuntu编译通过，可执行。 // DoubleList.c #include #include typedef int ElemType; typedef struct _DoubleListNode { ElemType data; struct _DoubleListNode *prior; // 前驱指针 struct _DoubleListNode *next; // 后驱指针 }DoubleListNode; typedef DoubleListNode* DoubleLinkList; DoubleLinkList ListInit() { DoubleLinkList list = (DoubleLinkList)malloc(sizeof(DoubleListNode)); list->prior = NULL; list->next = NULL; list->data = -1; return list; } int ListInsert(DoubleLinkList list, int data, int n)// 将node插入到第n位,n从1开始 { if(list==NULL || n printf("[%s %d]error din't have No.%d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n); return -1; // 链表没有 n 那么长 } DoubleListNode* new = (DoubleListNode*)malloc(sizeof(DoubleListNode)); new->data = data; new->prior = cur; new->next = cur->next; if(cur->next) // 在最后一个结点插入时，cur->next==NULL cur->next->prior = new; cur->next = new; return 0; } // 删除第n个结点，且将删除的值通过data传出 int ListDelete(DoubleLinkList list, int *data, int n) { if(list==NULL || data==NULL || nnext && cur_i printf("[%s %d]error din't have No.%d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n); return -1; // 链表没有 n 那么长 } DoubleListNode *delete = cur->next; delete->prior->next = delete->next; delete->next->prior = delete->prior; free(delete); return 0; } int ListFind(DoubleLinkList list, int *data, int n) { if(list==NULL || data==NULL || nnext;// 指向第一个节点 int cur_i=1; // i表示当前结点的序号 while(cur && cur_i printf("[%s %d]error din't have No.%d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n); return -1; // 链表没有 n 那么长 } *data = cur->data; printf("[%s %d]find No.%d = %d\n", __FUNCTION__,__LINE__, n,*data); return 0; } void ListDestroy(DoubleLinkList list) { DoubleListNode* cur = list->next; // 指向第一个节点 DoubleListNode* next = NULL; // 用于保存下个结点地址 while(cur) // 当前结点有效，就往后移动 { next = cur->next; // 保存下个结点地址 //printf("[%s %d]delete %d\n", __FUNCTION__,__LINE__, cur->data); free(cur); // 删除当前结点、并释放内存 cur = next; // 将当前结点指针指向下个结点 } list->prior = NULL; list->next = NULL; } void ListPrintf(DoubleLinkList list) { DoubleListNode* cur = list->next;// 指向第一个节点 printf("list:["); while(cur) { printf("%d,",cur->data); cur = cur->next; } printf("]\n"); } int main() { DoubleLinkList list=ListInit(); int data=0; printf("Linklist is empty !!! \n"); ListInsert(list, 2, 2); // 空链表时，验证插入 ListDelete(list, &data, 1); // 空链表时，验证删除 ListFind(list, &data, 1); // 空链表时，验证查询 ListDestroy(list); // 空链表时，验证销毁 printf("\ninsert 3 data\n"); // 正常插入3个数据 ListInsert(list, 1, 1); ListInsert(list, 2, 2); ListInsert(list, 3, 3); ListPrintf(list); printf("\n验证错误值\n"); ListInsert(list, 5, 5); // 验证插入 ListDelete(list, &data, 4); // 验证删除 ListFind(list, &data, 4); // 验证查询 printf("\n正常操作\n"); // 正常操作 ListFind(list, &data, 2); printf("delete 2,now\n"); ListDelete(list, &data, 2); ListPrintf(list); printf("Insert 4 to 2,now\n"); ListInsert(list, 4, 2); ListPrintf(list); printf("Destroy ,now\n"); ListDestroy(list); ListPrintf(list); return 0; } |
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