带头+双向+循环链表的实现

[1. 链表](#1. 链表)
- [1.1 带头双向循环链表](#1.1 带头双向循环链表)
[2. 链表的实现](#2. 链表的实现)
- [2.1 结构体](#2.1 结构体)
- [2.2 初始化](#2.2 初始化)
- [2.3 打印](#2.3 打印)
- [2.4 判断空不能删](#2.4 判断空不能删)
- [2.5 尾插](#2.5 尾插)
- [2.6 头插](#2.6 头插)
- [2.7 尾删](#2.7 尾删)
- [2.8 头删](#2.8 头删)
- [2.9 查找](#2.9 查找)
- [2.10 在pos之前插入](#2.10 在pos之前插入)
- [2.11 删除pos位置的值](#2.11 删除pos位置的值)
- [2. 12 销毁](#2. 12 销毁)
- [2.13 创建节点](#2.13 创建节点)
[3. test主函数](#3. test主函数)
[4. List.c文件](#4. List.c文件)
[5. List.h文件](#5. List.h文件)

1. 链表

1.1 带头双向循环链表

双向带头循环链表（Doubly Linked Circular List）是一种特殊的链表结构，其中每个节点都包含两个指针：一个指向前一个节点（prev），另一个指向后一个节点（next）。与普通双向链表不同，双向带头循环链表的第一个节点（通常称为头节点）的 prev 指针指向链表的最后一个节点，而最后一个节点的 next 指针则指向头节点，形成一个闭环。头节点不存储数据，只用于方便操作。

以下是双向带头循环链表的一些主要特点：

循环性：链表的最后一个节点的 next 指针指向头节点，头节点的 prev 指针指向最后一个节点，形成一个闭环。
带头节点：链表包含一个不存储数据的头节点，其 prev 指针指向最后一个节点，next 指针指向第一个数据节点。头节点的存在可以简化一些操作，如插入和删除节点。
双向性：每个节点都有两个指针，一个指向前一个节点，另一个指向后一个节点。这使得在链表中向前和向后遍历都非常容易。

双向带头循环链表的基本操作包括：

初始化：创建一个头节点，并设置其 prev 和 next 指针都指向自己。
插入节点：在指定位置插入新节点，并更新相邻节点的指针。
删除节点：删除指定节点，并更新相邻节点的指针。
遍历：从头节点开始，可以向前或向后遍历整个链表。
这种链表结构常用于需要频繁在链表中进行插入和删除操作的场景，因为双向结构使得查找和更新节点的前后指针都非常高效。而循环性则避免了处理边界条件的复杂性。头节点的存在进一步简化了这些操作。

2. 链表的实现

2.1 结构体

首先要先把结构体定义出来，因为是带头双向循环链表，所以要有两个指针域一个指向头，一个指向尾，还要有一个数据域。

javascript 复制代码

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* prev;//头指针
	struct ListNode* next;//尾指针
	LTDataType data;//数据域
}LTNode;

2.2 初始化

初始化链表，防止都是随机值。

javascript 复制代码

//初始化
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = BuyLTNode(-1);
	phead->prev = phead;
	phead->next = phead;

	return phead;
}

2.3 打印

这个就得注意点了，只能是cur != phead不能是cur->next != phead，这样的话链表的最后一个就不能打印出来，少了一个。

javascript 复制代码

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

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

2.4 判断空不能删

当只有头节点的时候再删就出问题了。

javascript 复制代码

//判断空不能删
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	return phead->next == phead;
}

2.5 尾插

只有找到phead->prev就是尾，所以实现起来也比较简单，只要改变4个指针的指向就可以了。

javascript 复制代码

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

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

	tail->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
	newnode->next = phead;
	newnode->prev = newnode;*/

	LTInsert(phead->prev, x);
}

测试代码：

javascript 复制代码

//尾插测试
void TestList1()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

效果展示：

2.6 头插

因为是带哨兵位的，要找到phead->next这就是我们要头插的位置。

javascript 复制代码

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

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

	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = tail;
	tail->prev = newnode;*/

	LTInsert(phead->next, x);
}

测试代码：

javascript 复制代码

//头插测试
void TestList2()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

效果展示：

2.7 尾删

跟尾插是一样的，改4个指针的指向，再free掉。

javascript 复制代码

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

	/*LTNode* cur = phead->prev;
	LTNode* tail = cur->prev;

	free(cur);
	tail->next = phead;
	phead->prev = tail;*/

	LTErase(phead->next);
}

测试代码：

javascript 复制代码

//尾删测试
void TestList3()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

效果展示：

2.8 头删

哨兵位的next就是当前的头，改指针的指向。

javascript 复制代码

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

	/*LTNode* next = phead->next;
	LTNode* tail = next->next;

	free(next);
	phead->next = tail;
	tail->prev = phead;*/

	LTErase(phead->prev);
}

测试代码：

javascript 复制代码

//头删测试
void TestList4()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

效果展示：

2.9 查找

尽量不要动头指针，最好是用一个指针记录下来，不然找不到头指针，再去遍历。

javascript 复制代码

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

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

2.10 在pos之前插入

javascript 复制代码

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

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

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

3之前插入40测试代码：

javascript 复制代码

void TestList8()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		LTInsert(pos, 30);
	}
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

效果展示：

2.11 删除pos位置的值

javascript 复制代码

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

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

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

删除3位置测试代码：

javascript 复制代码

void TestList9()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		LTErase(pos);
	}
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

效果展示：

2. 12 销毁

javascript 复制代码

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

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

	free(phead);
}

2.13 创建节点

写一个函数创建节点，不然每次要创建节点的时候都得写一个，现在直接调用就可以。

javascript 复制代码

//创建节点
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("BuyLTNode");
		return NULL;
	}

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

	return newnode;
}

3. test主函数

javascript 复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "List.h"

//尾插测试
void TestList1()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//头插测试
void TestList2()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//尾删测试
void TestList3()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushBack(plist, 1);
	LTPushBack(plist, 2);
	LTPushBack(plist, 3);
	LTPushBack(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopFront(plist);
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

//头删测试
void TestList4()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTPopBack(plist);
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

void TestList8()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		LTInsert(pos, 30);
	}
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

void TestList9()
{
	LTNode* plist = LTInit();
	LTPushFront(plist, 1);
	LTPushFront(plist, 2);
	LTPushFront(plist, 3);
	LTPushFront(plist, 4);

	LTPrint(plist);

	LTNode* pos = LTFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		LTErase(pos);
	}
	LTPrint(plist);

	LTDestroy(plist);
	plist = NULL;
}

int main()
{
	TestList9();
	return 0;
}

4. List.c文件

javascript 复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "List.h"

//声明
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x);

//初始化
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = BuyLTNode(-1);
	phead->prev = phead;
	phead->next = phead;

	return phead;
}

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

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

//判断空不能删
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	return phead->next == phead;
}

//创建节点
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("BuyLTNode");
		return NULL;
	}

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

	return newnode;
}

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

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

	tail->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
	newnode->next = phead;
	newnode->prev = newnode;*/

	LTInsert(phead, x);
}

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

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

	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = tail;
	tail->prev = newnode;*/

	LTInsert(phead->next, x);
}

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

	/*LTNode* cur = phead->prev;
	LTNode* tail = cur->prev;

	free(cur);
	tail->next = phead;
	phead->prev = tail;*/

	LTErase(phead->next);
}

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

	/*LTNode* next = phead->next;
	LTNode* tail = next->next;

	free(next);
	phead->next = tail;
	tail->prev = phead;*/

	LTErase(phead->prev);
}

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

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

//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType 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;

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

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

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

	free(phead);
}

5. List.h文件

javascript 复制代码

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* prev;
	struct ListNode* next;
	LTDataType data;
}LTNode;

//初始化
LTNode* LTInit();

//打印
void LTPrint(LTNode* phead);

//判断空不能删
bool LTEmpty(LTNode* phead);

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);

//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);

//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);

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

//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead);

带头+双向+循环链表的实现

目录

1. 链表

1.1 带头双向循环链表

2. 链表的实现

2.1 结构体

2.2 初始化

2.3 打印

2.4 判断空不能删

2.5 尾插

2.6 头插

2.7 尾删

2.8 头删

2.9 查找

2.10 在pos之前插入

2.11 删除pos位置的值

2. 12 销毁

2.13 创建节点

3. test主函数

4. List.c文件

5. List.h文件