数据结构双向链表

Hello，好久不见，今天我们讲链表的双向链表，这是一个很厉害的链表，带头双向且循环，学了这个链表，你会发现顺序表的头插头删不再是一个麻烦问题，单链表的尾插尾删也变得简单起来了，那废话不多说，让我们开始我们的学习吧！

首先我们要了解它的物理和逻辑结构，那他们的样子是怎样的呢，首先是一个带头的，那这个难道是我们的哨兵位吗，又是双向，且循环，那让我们来画图了解它吧。

大致就是这样的一个形状，那我们现在需要这样的一个结构体来实现这样的功能，首先应该有一个存储数据的，就是data，然后就是得有两个指针，一个指向前面的节点，一个就是指向后面的节点，那我们就叫它们一个pre指向前面，一个next指向后面，我们来实现一下吧。

c 复制代码

typedef int DListType;
typedef struct DList
{
	struct DList* pre;
	struct DList* next;
	DListType data;
	
}DLNode;

为了方便我们写后面的时候结构体方便一点，我们先定义结构体为DLNode，这样更加方便使用。

现在我们要实现下面的各种接口来完成双链表

首先最重要的就是怎么初始化

初始化的话我们先要想想这个接口函数改的参数和返回值

因为是双向链表，所以得有一个head的头节点，这样才能链接后面的内容

初始化双链表

c 复制代码

DLNode* DListInit();

接口函数的名字

这里我们分析首先我们得返回值为什么不是void，而是DLNode*

因为我们要在这里面创建一个头节点，这个节点我们后面都得使用，其次还有一个原因就是这样头节点就不会被销毁，当然我们也可以在外面创建一个节点，然后我们在传它的指针进去，对结构体的内容进行修改，都可以达到相同的作用，废话不多说，我们来实现吧！

c 复制代码

DLNode* DListInit()
{
	DLNode* pHead = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode));
	assert(pHead);
	pHead->next = pHead;
	pHead->pre = pHead;
}

其实很简单，这里必须指针指向自己才可以，如果不这样的话，那我们的循环就不能实现了。

接下来就是怎么打印，打印很简单，我们将它这个指针传过去就行了。

打印双链表

c 复制代码

void DListPrint(DLNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	DLNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		printf("%d ", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

打印函数的想法就是我们找head后面的那个节点，然后打印，因为头节点我们不打印，所以取cur开始，因为是循环，所以cur最后会等于pHead，这样的话就是一个循环，所以我们找下一个就行了，然后打印后更新cur。

接下来我们要创建一个节点，这样才能链接起来我们的节点。

c 复制代码

DLNode* CreatNewNode(DListType x)

c 复制代码

DLNode* CreatNewNode(DListType x)
{
	DLNode* newnode = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode));
	assert(newnode);
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->pre = NULL;
	return newnode;
}

创造节点好了，接下来就是尾插一个节点进去，我们前面单链表尾插首先要找到尾的位置，然后再去尾插，同时要先找到尾的前一个位置，然后free尾，这样时间复杂度就是O（N），所以效率不是特别高，那我们现在因为head的位置里存放的就是尾的位置，所以不用进行查找了。我们现在来实现一下吧

双链表尾插

c 复制代码

void DListPushBACK(DLNode* pHead, DListType x)
{
	assert(pHead);
	DLNode* newnode = CreatNewNode(x);
	DLNode* pre = pHead->pre;
	pHead->pre = newnode;
	newnode->next = pHead;
	pre->next = newnode;
	newnode->pre = pre;
}

其实尾插也很简单，我们这里先用一个指针保存位置，这样的话下一次插入就可以找到尾的位置，而且还不用注重顺序，这样大大的提升效率

有了尾插那就肯定有头插，一样的办法我们来实现一下

双链表的头插

c 复制代码

void DListPushFront(DLNode* pHead, DListType x)
{
	assert(pHead);
	DLNode* newnode = CreatNewNode(x);
	DLNode* next = pHead->next;
	pHead->next = newnode;
	newnode->pre = pHead;
	newnode->next = next;
	next->pre = newnode;
}

有了头插这些，那肯定还有头删和尾删

那我们也来实现一下吧

尾删

c 复制代码

void DListPopBack(DLNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	if (pHead->next != pHead)
	{
		DLNode* del = pHead->pre;
		del->pre->next = pHead;
		pHead->pre = del->pre;
		free(del);
	}
}

前面写的代码都需要测试一下，我们先来测试三个

c 复制代码

#include"DList.h"
void test()
{
	DLNode* head = DListInit();
	DListPushBack(head, 1);
	DListPushBack(head, 2);
	DListPushBack(head, 3);
	DListPushBack(head, 4);
	DListPrint(head);
	DListPushFront(head, 111);
	DListPushFront(head, 111);
	DListPushFront(head, 111);
	DListPrint(head);
	DListPopBack(head);
	DListPopBack(head);
	DListPopBack(head);
	DListPrint(head);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

发现我们的程序没有问题，我们再来实现一下头删

c 复制代码

void DListPopFront(DLNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	if (pHead->next != pHead)
	{
		DLNode* del = pHead->next;
		pHead->next = del->next;
		del->next->pre = pHead;
		free(del);
	}
}

接下来就是双链表的查找，有了查找我们才能和在任意位置的删除和插入连用，那我们现在来实现一下吧

c 复制代码

DLNode* DListFind(DLNode* pHead, DListType x)
{
	assert(pHead);
	DLNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

随机插入

c 复制代码

void DListInsert(DLNode* pos, DListType x)
{
	assrt(pos);
	DLNode* newnode = CreatNewNode(x);
	DLNode* pospre = pos->pre;
	pospre->next = newnode;
	newnode->pre = pospre;
	newnode->next = pos;
	pos->pre = newnode;

}

也不是随机插入，是在pos位置之前插入，我们直接传pos和x就行，然后在根据之前的想法一步一步的进行插入链接就行

这里可以更新一下头插和尾插，这里就不演示了

那我们在写一个删除pos位置的函数

删除pos位置

c 复制代码

void DListPop(DLNode* pos)
{
	assert(pos);
	DLNode* pospre = pos->pre;
	DLNode* posnext = pos->next;
	pospre->next = posnext;
	posnext->pre = pospre;
	free(pos);
}

还有一个destory我们开辟的空间，这个遍历一遍数组，然后一个一个释放就行，但是会有问题，我们释放的时候必须看要机记住位置，可以从尾巴开始释放，用一个指针记住前面一个的位置，然后释放掉尾巴，然后更新前一个位置，用while控制一下就行了

c 复制代码

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
typedef int DListType;
typedef struct DList
{
	struct DList* pre;
	struct DList* next;
	DListType data;
	
}DLNode;

DLNode* DListInit();

void DListPrint(DLNode* pHead);

DLNode* CreatNewNode(DListType x);

void DListPushBack(DLNode* pHead, DListType x);

void DListPushFront(DLNode* pHead, DListType x);


void DListPopBack(DLNode* pHead);

void DListPopFront(DLNode* pHead);

DLNode* DListFind(DLNode* pHead, DListType x);

void DListInsert(DLNode* pos, DListType x);

void DListPop(DLNode* pos);

c 复制代码

#include"DList.h"

DLNode* DListInit()
{
	DLNode* pHead = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode));
	pHead->next = pHead;
	pHead->pre = pHead;
}

void DListPrint(DLNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	DLNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		printf("%d ", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

DLNode* CreatNewNode(DListType x)
{
	DLNode* newnode = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode));
	assert(newnode);
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->pre = NULL;
	return newnode;
}


void DListPushBack(DLNode* pHead, DListType x)
{
	DLNode* newnode = CreatNewNode(x);
	DLNode* pre = pHead->pre;
	pHead->pre = newnode;
	newnode->next = pHead;
	pre->next = newnode;
	newnode->pre = pre;
}

void DListPushFront(DLNode* pHead, DListType x)
{
	DLNode* newnode = CreatNewNode(x);
	DLNode* next = pHead->next;
	pHead->next = newnode;
	newnode->pre = pHead;
	newnode->next = next;
	next->pre = newnode;
}

void DListPopBack(DLNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	if (pHead->next != pHead)
	{
		DLNode* del = pHead->pre;
		del->pre->next = pHead;
		pHead->pre = del->pre;
		free(del);
	}
}

void DListPopFront(DLNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	if (pHead->next != pHead)
	{
		DLNode* del = pHead->next;
		pHead->next = del->next;
		del->next->pre = pHead;
		free(del);
	}
}

DLNode* DListFind(DLNode* pHead, DListType x)
{
	assert(pHead);
	DLNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

void DListInsert(DLNode* pos, DListType x)
{
	assrt(pos);
	DLNode* newnode = CreatNewNode(x);
	DLNode* pospre = pos->pre;
	pospre->next = newnode;
	newnode->pre = pospre;
	newnode->next = pos;
	pos->pre = newnode;

}


void DListPop(DLNode* pos)
{
	assert(pos);
	DLNode* pospre = pos->pre;
	DLNode* posnext = pos->next;
	pospre->next = posnext;
	posnext->pre = pospre;
	free(pos);
}

谢谢大家，我们下期再见