【数据结构】带头双向循环链表的实现及链表顺序表的区别

何陈陈2024-06-30 5:05

目录

一、带头双向循环链表接口实现

连接关系：

创建哨兵位（表头）：

头插------头删：

尾插------尾删：

查找------打印：

指定位置pos前插入，删除pos位置：

链表销毁：

二、快速实现"链表"

三、链表和顺序表的区别：

四、整体代码：

一、带头双向循环链表接口实现

连接关系：

实现这个链表最重要的就是理清楚连接关系：这里我给出两个动图，模拟这个关系

插入：

删除：

创建哨兵位（表头）：

这里我们可以用两种方法，一种是采取二级指针的方法，另一种是直接创建一个表头，然后把表头地址返回去，这里我们采用第二种：

cpp 复制代码 
//创建新节点
ListNode* CreateNewNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->_data = x;
	newnode->_next = NULL;
	newnode->_prev = NULL;
	return newnode;
}
// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate()
{
	ListNode* head = CreateNewNode(-1);
	head->_prev = head;
	head->_next = head;
	return head;
}

头插------头删：

头插:

头插的时候，我们保存好链表第一个有效节点的地址，然后插入，记得把连接关系连接清楚

头删:

头删的时候，记得保存好，第二个节点的地址，记得把表头与第二节点的连接关系连接清楚

cpp 复制代码 
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	ListNode* newnode = CreateNewNode(x);
	ListNode* second = pHead->_next;
	pHead->_next = newnode;
	newnode->_prev = pHead;
	newnode->_next = second;
	second->_prev = newnode;
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(pHead->_next != pHead);
	ListNode* first = pHead->_next;
	ListNode* second = first->_next;
	pHead->_next = second;
	second->_prev = pHead;
	free(first);
	first = NULL;
}

尾插------尾删：

尾插：

保存好当前尾节点的地址，注意搞清楚头节点，尾节点，新节点的连接关系

尾删:

保存好最后两个节点的位置，注意连接清楚头节点和倒数第二个节点

cpp 复制代码 
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	ListNode* newnode= CreateNewNode(x);
	ListNode* tail = pHead->_prev;
	newnode->_next = pHead;
	newnode->_prev = tail;
	tail->_next = newnode;
	pHead->_prev = newnode;
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(pHead->_next != pHead);
	ListNode* tail = pHead->_prev;
	ListNode* tailPrev = tail->_prev;
	pHead->_prev = tailPrev;
	tailPrev->_next = pHead;
	free(tail);
	tail = NULL;
}

查找------打印：

注意：

循环从哨兵位的下一个节点开始，直到等于哨兵位结束

cpp 复制代码 
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->_data == x)
			return cur;
		cur = cur->_next;
	}
	return NULL;
}
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur!=pHead)
	{
		printf("%d <-> ", cur->_data);
		cur = cur->_next;
	}
	printf("NULL\n");
}

指定位置pos前插入，删除pos位置：

pos前插入：

保存好pos前一个位置的地址，连接清楚就行了

删除pos位置：

保存好pos前后的位置，连接清楚就行了

cpp 复制代码 
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	ListNode* newnode = CreateNewNode(x);
	ListNode* prev = pos->_prev;
	prev->_next = newnode;
	newnode->_prev = prev;
	newnode->_next = pos;
	pos->_prev = newnode;
}
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	ListNode* prev = pos->_prev;
	ListNode* next = pos->_next;
	prev->_next = next;
	next->_prev = prev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

链表销毁：

这一个要从哨兵位的下一个节点开始，循环直到不等于哨兵位结束：

cpp 复制代码 
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur != pHead)
	{
		ListNode* next = cur->_next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(pHead);
}

二、快速实现"链表"

学了带头双向循环链表之后，我们可以快速实现一个简单链表：

大多数接口其实都是不变的，但是有4个接口可以简化，那就是头插------头删------尾插------尾删；

这两个接口可以复用insert接口和erase接口：这四个接口连接关系是比较麻烦的，省去了这几个麻烦的，其他的接口就会很快写出来，大大节省了时间：

cpp 复制代码 
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	//ListNode* newnode= CreateNewNode(x);
	//ListNode* tail = pHead->_prev;
	//newnode->_next = pHead;
	//newnode->_prev = tail;
	//tail->_next = newnode;
	//pHead->_prev = newnode;

	ListInsert(pHead,x);
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	//assert(pHead->_next != pHead);
	//ListNode* tail = pHead->_prev;
	//ListNode* tailPrev = tail->_prev;
	//pHead->_prev = tailPrev;
	//tailPrev->_next = pHead;
	//free(tail);
	//tail = NULL;

	ListErase(pHead->_prev);
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	//ListNode* newnode = CreateNewNode(x);
	//ListNode* second = pHead->_next;
	//pHead->_next = newnode;
	//newnode->_prev = pHead;
	//newnode->_next = second;
	//second->_prev = newnode;

	ListInsert(pHead->_next, x);
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	//assert(pHead->_next != pHead);
	//ListNode* first = pHead->_next;
	//ListNode* second = first->_next;
	//pHead->_next = second;
	//second->_prev = pHead;
	//free(first);
	//first = NULL;

	ListErase(pHead->_next);
}

三、链表和顺序表的区别：

顺序表空间连续支持下标访问使得我们在排序，访问等很多场景下都是很高效的

链表的合理利用空间使我们对空间的管理更合理

四、整体代码：

SList.h

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

// 带头+双向+循环链表增删查改实现
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType _data;
	struct ListNode* _next;
	struct ListNode* _prev;
}ListNode;

// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate();
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

SList.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"

//创建新节点
ListNode* CreateNewNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->_data = x;
	newnode->_next = NULL;
	newnode->_prev = NULL;
	return newnode;
}
// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate()
{
	ListNode* head = CreateNewNode(-1);
	head->_prev = head;
	head->_next = head;
	return head;
}
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur != pHead)
	{
		ListNode* next = cur->_next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(pHead);
}
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur!=pHead)
	{
		printf("%d <-> ", cur->_data);
		cur = cur->_next;
	}
	printf("NULL\n");
}
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	//ListNode* newnode= CreateNewNode(x);
	//ListNode* tail = pHead->_prev;
	//newnode->_next = pHead;
	//newnode->_prev = tail;
	//tail->_next = newnode;
	//pHead->_prev = newnode;

	ListInsert(pHead,x);
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	//assert(pHead->_next != pHead);
	//ListNode* tail = pHead->_prev;
	//ListNode* tailPrev = tail->_prev;
	//pHead->_prev = tailPrev;
	//tailPrev->_next = pHead;
	//free(tail);
	//tail = NULL;

	ListErase(pHead->_prev);
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	//ListNode* newnode = CreateNewNode(x);
	//ListNode* second = pHead->_next;
	//pHead->_next = newnode;
	//newnode->_prev = pHead;
	//newnode->_next = second;
	//second->_prev = newnode;

	ListInsert(pHead->_next, x);
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	//assert(pHead->_next != pHead);
	//ListNode* first = pHead->_next;
	//ListNode* second = first->_next;
	//pHead->_next = second;
	//second->_prev = pHead;
	//free(first);
	//first = NULL;

	ListErase(pHead->_next);
}
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->_data == x)
			return cur;
		cur = cur->_next;
	}
	return NULL;
}
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	ListNode* newnode = CreateNewNode(x);
	ListNode* prev = pos->_prev;
	prev->_next = newnode;
	newnode->_prev = prev;
	newnode->_next = pos;
	pos->_prev = newnode;
}
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	ListNode* prev = pos->_prev;
	ListNode* next = pos->_next;
	prev->_next = next;
	next->_prev = prev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

Test.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"
void test()
{
	ListNode* plist = ListCreate();

	ListPushBack(plist,1);
	ListPushBack(plist,2);
	ListPushBack(plist,3);
	ListPushBack(plist,4);
	ListPushBack(plist,5);

	ListPrint(plist);

	ListPopBack(plist);
	ListPopBack(plist);
	ListPopBack(plist);

	ListPrint(plist);

	ListPushFront(plist,6);
	ListPushFront(plist,7);
	ListPushFront(plist,8);
	ListPushFront(plist,9);
	ListPushFront(plist,10);

	ListPrint(plist);

	ListPopFront(plist);
	ListPopFront(plist);
	ListPopFront(plist);

	ListPrint(plist);

	printf("%d\n", ListFind(plist, 6)->_data);

	ListPrint(plist);

	ListInsert(ListFind(plist,6), 99);
	ListInsert(ListFind(plist,7), 88);

	ListPrint(plist);

	ListErase(ListFind(plist, 99));
	ListErase(ListFind(plist, 88));

	ListPrint(plist);


	ListDestory(plist);
	plist = NULL;
}
int main()
{
	test();

	return 0;
}
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