【数据结构】带头双向循环链表---C语言版（单链表我们分手吧，不要再找我玩了！！！）

C-调战士2023-08-30 22:03

文章目录

🐸一、前言

在前面我们学习实现了单链表（无头单向不循环链表），这里我们引入带头双向循环链表
很明显这两种链表的结构截然不同，但都是作为链表最常使用链表结构
前者因其结构上的缺点而作为面试考题的常驻嘉宾，而且复杂麻烦
后者则是以结构最优著称，实现起来也是非常的简单（少了单链表头节点，尾节点，前一节点等问题的困扰），可以说是最屌的链表结构🤭

🐸二、链表的分类

🍄1. 单向或者双向链表

  • 单向：节点结构中只存在下一节点的地址，所以难以从后一节点找到前一节点
  • 双向：节点结构中存在前一节点和后一节点的地址，寻找前一节点和后一节点很便利

🍄2. 带头或者不带头链表

  • 带头：在本来的头节点之前还有一个哨兵卫节点作为头节点，它的址域指针指向头节点，值域不做使用
  • 不带头：没有哨兵卫头节点，在尾删尾插等问题中要考虑头节点的情况（局限）

🍄3. 循环或者非循环

  • 循环：头节点会与尾节点相连
  • 非循环：头节点不与尾节点相连

🍄4. 最常用链表

虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构：

🔴无头单向非循环链表

🔴带头双向循环链表

  • 🚩1. 无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
  • 🚩2. 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

🐸三、带头双向循环链表详解

🍎创建带头双向循环链表

🥰这里先创建三个文件：

1️⃣：List.h文件 ，用于函数的声明

2️⃣：List.c文件 ，用于函数的定义

3️⃣：Test.c文件 ，用于测试函数
建立三个文件的目的： 将链表作为一个项目来进行编写，方便我们的学习与观察。

⭕接口1：定义结构体（LTNode）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//自定义类型
typedef int ListNodeDataType;

//创建双向链表
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* prev; //前址域
	struct ListNode* next; //后址域
	ListNodeDataType data; //值域
}LTNode;

⭕接口2：初始化（创建哨兵卫）（LTInit）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//初始化（创建哨兵卫）
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = BuyLTNode(-1); //哨兵卫不存储有效值
	phead->prev = phead; //初始化哨兵卫头节点址域
	phead->next = phead;

	return phead;
}

⭕接口3：打印（LTPrint）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(phead);

	printf("guard<==>");

	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<==>", cur->data); //打印数据
		cur = cur->next; //找到下一个节点
	}
	printf("\n");
}

⭕接口4：创建新结点（BuyLTNode）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//创建新节点
LTNode* BuyLTNode(ListNodeDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail"); //失败打印错误信息并结束进程
		return;
	}
	//初始化节点
	newnode->data = x;
	newnode->prev = NULL;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;
}

⭕接口5：释放（LTDestroy）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//释放
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(phead);

	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next; //记录下一个节点地址
		free(cur); //释放当前节点
		cur = next; //找到下一个节点
	}

	free(phead);
}

⭕接口6：判空（LTEmpty）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//判空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	return phead->next == phead; //判断只剩哨兵卫头结点的情况
}

⭕接口7：头插（LTPushFront）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	LTNode* first = phead->next; //记录哨兵卫头结点的下一节点
	
	//构建各节点之间的关系
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;

	newnode->next = first;
	first->prev = newnode;
}

⭕接口8：尾插（LTPushBack）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* tail = phead->prev; //找到尾节点
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	
	//构建尾节点与新节点，新节点与哨兵卫头结点的关系
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;

	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
}

⭕接口9：头删（LTPopFront）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));

	LTNode* first = phead->next; //记录哨兵卫头节点下一节点及其的下一节点
	LTNode* second = first->next;

	phead->next = second;
	second->prev = phead;
	free(first);
}

⭕接口10：尾删（LTPopBack）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	//判空 以及 判断只剩哨兵卫头结点的情况
	assert(!LTEmpty(phead));
	
	//记录尾节点及其前一节点
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* tailPrev = tail->prev;
	
	//构建尾节点前一节点与哨兵卫头结点的关系
	tailPrev->next = phead;
	phead->prev = tailPrev;
	free(tail); //释放尾节点
}

⭕接口11：查找（LTFind）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
LTNode* LTFind(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* cur = phead->next;;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x) //比较数据
		{
			return cur;
		}
		
		cur = cur->next; //找到下一个节点
	}

	return NULL; //没找到则返回NULL
}

⭕接口12：修改（LTModify）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//修改
void LTModify(LTNode* phead, LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);
	assert(pos);

	pos->data = x;
}

⭕接口13：在pos之前插入（LTInsert）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
	assert(pos);

	LTNode* prev = pos->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	
	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;
	
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

⭕接口14：删除pos位置的值（LTErase）

🥰请看代码与注释👇

c 复制代码 
//删除pos位置的值
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	
	//记录pos的前一节点和后一节点
	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* posNext = pos->next;

	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos); //释放节点
}

🐸四、完整代码

🥝List.h

c 复制代码 
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

//自定义类型
typedef int ListNodeDataType;

//创建双向链表
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* prev;
	struct ListNode* next;
	ListNodeDataType data;
}LTNode;

//初始化（创建哨兵卫）
LTNode* LTInit();
//打印
void LTPrint(LTNode* phead);
//释放
void LTDestroy(LTNode* phead);
//判空
bool LTEmpty(LTNode* phead);
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, ListNodeDataType x);
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, ListNodeDataType x);
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, ListNodeDataType x);
//修改
void LTModify(LTNode* phead, LTNode* pos, ListNodeDataType x);
//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, ListNodeDataType x);
//删除pos位置的值
void LTErase(LTNode* pos);

🥝List.c

c 复制代码 
#include "List.h"

//创建新节点
LTNode* BuyLTNode(ListNodeDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->prev = NULL;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;
}

//初始化（创建哨兵卫）
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = BuyLTNode(-1); //哨兵卫不存储有效值
	phead->prev = phead;
	phead->next = phead;

	return phead;
}

//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	printf("guard<==>");

	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<==>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

//释放
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

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

	free(phead);
}

//判空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	return phead->next == phead;
}

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	LTNode* first = phead->next;

	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;

	newnode->next = first;
	first->prev = newnode;
}

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

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;

	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
}

尾插
//void LTPushBack(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
//{
//	assert(phead);
//
//	LTInsert(phead, x);
//}

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));

	LTNode* first = phead->next;
	LTNode* second = first->next;

	phead->next = second;
	second->prev = phead;
	free(first);
}

头删
//void LTPopFront(LTNode* phead)
//{
//	assert(!LTEmpty(phead));
//
//	LTEmpty(phead->next);
//}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));

	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* tailPrev = tail->prev;

	tailPrev->next = phead;
	phead->prev = tailPrev;
	free(tail);
}

尾删
//void LTPopBack(LTNode* phead)
//{
//	assert(!LTEmpty(phead));
//
//	LTEmpty(phead->prev);
//}

//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* cur = phead->next;;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		
		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

//修改
void LTModify(LTNode* phead, LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
	assert(phead);
	assert(pos);

	pos->data = x;
}

//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, ListNodeDataType x)
{
	assert(pos);

	LTNode* prev = pos->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	
	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;
	
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

//删除pos位置的值
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);

	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* posNext = pos->next;

	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}

🥝Test.c

c 复制代码 
#include "List.h"

//头插测试
void TestList01()
{
	LTNode* plist = LTInit();

	LTPushFront(plist, 4);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 1);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//尾插测试
void TestList02()
{
	LTNode* plist = LTInit();

	LTPushBack(plist, 4);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 1);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//头删测试
void TestList03()
{
	LTNode* plist = LTInit();

	LTPushFront(plist, 4);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPopFront(plist);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//尾删测试
void TestList04()
{
	LTNode* plist = LTInit();

	LTPushFront(plist, 4);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPopBack(plist);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//查找修改测试
void TestList05()
{
	LTNode* plist = LTInit();

	LTPushFront(plist, 4);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 1);
	
	LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		LTModify(plist, pos, 8);
	}

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//在pos之前插入
void TestList06()
{
	LTNode* plist = LTInit();

	LTPushFront(plist, 4);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 1);

	LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		LTInsert(pos, 7);
	}

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//删除pos位置的值
void TestList07()
{
	LTNode* plist = LTInit();

	LTPushFront(plist, 4);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 1);

	LTNode* pos = LTFind(plist, 2);
	if (pos)
	{
		LTErase(pos);
	}

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}



int main()
{
	//TestList01();
	//TestList02();
	//TestList03();
	//TestList04();
	//TestList05();
	//TestList06();
	//TestList07();

	return 0;
}

🥰这期内容比较容易一些而且比较有趣，希望烙铁们可以理解消化哦！

总结🥰
以上就是 【数据结构】带头双向循环链表---C语言版 的全部内容啦🥳🥳🥳🥳
本文章所在【数据结构与算法】专栏，感兴趣的烙铁可以订阅本专栏哦🥳🥳🥳
前途很远，也很暗，但是不要怕，不怕的人面前才有路。💕💕💕
小的会继续学习，继续努力带来更好的作品😊😊😊
创作写文不易，还多请各位大佬uu们多多支持哦🥰🥰🥰

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