数据结构——双向链表及其总结

1.概述

链表根据是否带头、是否双向、是否循环可以分为八种，双向链表是典型的带头双向循环链表。

双向链表的结构可以表示为下：

cpp 复制代码

struct ListNode
{
    int data;
    struct ListNode* next;
    struct ListNode* prev;
}

2.双向链表的实现过程及其解析

双向链表的实现依旧包含List.h，List.c，test.c

2.1 链表初始化

双向链表为空的情况：只有一个哨兵位。

先定义一个结构如下：

cpp 复制代码

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

链表初始化时我们应该先创建一个哨兵位，则实现代码如下：

cpp 复制代码

LTNode* LTBuyNode(LTDatatype x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode;
	newnode->prev = newnode;

	return newnode;
}
//初始化
void LTInit(LTNode** pphead)
{
	//创建一个哨兵位
	*pphead = LTBuyNode(-1);
}

2.2插入数据

2.2.1 尾插

因为在双向链表中有哨兵位，所以在这种情况下不用二级指针，用一级指针就可以实现。

用一级还是二级，要看pphead指向的结点会不会改变，如果发生改变，传二级，如果不发生改变，要传一级。

尾插时发生改变的是头结点和最后一个结点。

第一个结点：第一个有效的结点。

哨兵位：头结点。

代码实现如下：

cpp 复制代码

//插入数据
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDatatype x)
{
    assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//从后往前
	newnode->next = phead;
	newnode->prev = phead->prev;

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

2.2.2 头插

打印链表的代码：

cpp 复制代码

//打印链表
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("\n");
}

头插的代码实现：

cpp 复制代码

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDatatype x)
{
	assert(phead);
	//相当于插入哨兵位之后
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

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

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

2.3 判断链表是否为空

cpp 复制代码

//判断链表是否为空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	return phead->next == phead;
}

2.4 删除数据

2.4.1 尾删

cpp 复制代码

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

	LTNode* del = phead->prev;
	LTNode* prev = del->prev;

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

	free(del);
	del = NULL;
}

2.4.2 头删

cpp 复制代码

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

	LTNode* del = phead->next;
	del->next->prev = phead;
	phead->next = del->next;

	free(del);
	del = NULL;
}

2.5 查找

cpp 复制代码

//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDatatype x)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	return NULL;
}

2.6 在指定位置之后插入数据

cpp 复制代码

//在指定位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDatatype x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

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

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

2.7 删除指定位置数据

cpp 复制代码

//删除指定位置结点
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	pos->prev->next = pos->next;
	pos->next->prev = pos->prev;

	free(pos);
	pos = NULL;
}

2.8 销毁链表

cpp 复制代码

//销毁链表
void LTDestroy(LTNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);
	LTNode* pcur = (*pphead)->next;
	while (pcur != pphead)
	{
		LTNode* Next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = Next;
	}
	pcur = NULL;
	free(*pphead);
	*pphead = NULL;
}

2.9 代码改善

在我们写代码时我们总是要考虑传二级指针，还是一级指针，那么有没有什么方法可以进行改进呢？

2.9.1 改进销毁链表的代码

cpp 复制代码

void LTDestroy1(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		LTNode* Next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = Next;
	}
	free(phead);
	phead = NULL;
	pcur = NULL;
}

传一级时，需要手动将plist置为NULL。

2.9.2 改进初始化的链表

cpp 复制代码

LTNode* LTInit1()
{
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}

在调用时应该用：

cpp 复制代码

//调用时为
LTNode* plist = LTInit1();

3.总结

（该图片来自比特就业课的课件）

在图中我们可以分别出顺序表和链表之间的关系，我们要重点关注其应用场景。

今天就到这里，我们下一个知识点见(*￣︶￣)!