数据结构（学习）2024.8.9（双向链表）

怀九日2024-08-13 16:43

今天学习的是线性表里面的最后一部分双向链表

栈和队列的相关知识可以查看http://t.csdnimg.cn/R1ls3

链表的相关知识可以查看http://t.csdnimg.cn/NX464

顺序表的相关知识可以查看http://t.csdnimg.cn/5IMAZ

目录

双向链表

结构体

操作函数

1.创建一个空的双向链表

2.向双向链表的指定位置插入数据

3.遍历双向链表

4.删除双向链表指定位置的数据

5.删除双向链表中的指定数据

双向链表的相关操作案例

双向链表

1.逻辑结构：线性结构

2.存储结构：链式存储

3.操作：增、删、改、查

结构体

typedef struct node_t

{

datatype data; // 数据域

struct node_t *next; // 指向下一个节点的指针 next 下一个

struct node_t *prior; // 指向前一个节点的指针 prior 前一个

} link_node_t, *link_list_t;

// 将双向链表的头指针和尾指针封装到一个结构体里，有点像学的链式队列

typedef struct doublelinklist

{

link_list_t head; // 指向双向链表的头指针

link_list_t tail; // 指向双向链表的尾指针

int len;

} double_node_t, *double_list_t;

操作函数

1.创建一个空的双向链表

cpp 复制代码 
double_list_t createEmptyDoubleLinkList()
{
    double_list_t p = (double_list_t)malloc(sizeof(double_node_t));
    if (p == NULL)
    {
        perror("createEmptyDoubleLinkList函数创建结构体出错\n");
        return NULL;
    }
    p->len = 0;
    p->head = p->tail = (link_list_t)malloc(sizeof(link_node_t));
    if (p->head == NULL)
    {
        perror("createEmptyDoubleLinkList创建链表节点出错\n");
        return NULL;
    }
    p->head->next = NULL;
    p->head->prior = NULL;
    return p;
}

2.向双向链表的指定位置插入数据

cpp 复制代码 
int insertIntoDoubleLinkList(double_list_t p, int post, datatype data)
{
    // 1.容错判断
    if (post < 0 || post > p->len)
    {
        perror("insertIntoDoubleLinkList函数出错\n");
        return -1;
    }

    // 2.开辟一个新节点空间存放数据
    link_list_t pnew = (link_list_t)malloc(sizeof(link_node_t));
    if (pnew == NULL)
    {
        perror("insertIntoDoubleLinkList函数创建新节点出错\n");
        return -1;
    }
    pnew->data = data;
    pnew->next = NULL;
    pnew->prior = NULL;

    link_list_t temp = NULL;
    // 3.将结点插入链表
    //  (1).先对插入的位置进行判断
    if (post == p->len) // 尾插
    {
        p->tail->next = pnew;
        pnew->prior = p->tail;
        p->tail = pnew; // 移动尾指针
    }
    else // 中间插
    {
        // (1)将temp移动到被插入的位置
        if (post < p->len / 2) // 前半段
        {
            temp = p->head;
            for (int i = 0; i <= post; i++)
            {
                temp = temp->next;
            }
        }
        else // 后半段
        {
            temp = p->tail;
            for (int i = 0; i < p->len - 1 - post; i++)
            {
                temp = temp->prior;
            }
        }
        // (2)进行插入操作(先连前面，再连后面)
        temp->prior->next = pnew;
        pnew->prior = temp->prior;
        pnew->next = temp;
        temp->prior = pnew;
    }

    // 长度+1
    p->len++;

    return 0;
}

3.遍历双向链表

cpp 复制代码 
void showDoubleLinkList(double_list_t p)
{
    link_list_t temp = NULL;
    printf("正向遍历:\n");
    temp = p->head;
    while (temp->next != NULL)
    {
        temp = temp->next;
        printf("%d ", temp->data);
    }
    printf("\n");

    printf("反向遍历:\n");
    temp = p->tail;
    while (temp != p->head)
    {
        printf("%d ", temp->data);
        temp = temp->prior;
    }
    printf("\n");
}

4.删除双向链表指定位置的数据

cpp 复制代码 
int deletePostDoubleLinkList(double_list_t p, int post)
{
    // 1.容错判断
    if (post < 0 || post >= p->len || isEmptyDoubleLinkList(p))
    {
        perror("deletePostDoubleLinkList函数出错\n");
        return -1;
    }
    // 2.对删除的位置进行判断
    link_list_t temp = NULL;
    if (post == p->len - 1) // 尾删
    {
        // 向前移动尾指针
        p->tail = p->tail->prior;

        // 释放被删除的节点
        free(p->tail->next);
        p->tail->next = NULL;
    }
    else // 中间删
    {
        // (1)将temp移动到要删除的位置
        if (post < p->len / 2) // 前半段
        {
            temp = p->head;
            for (int i = 0; i <= post; i++)
            {
                temp = temp->next;
            }
        }
        else // 后半段
        {
            temp = p->tail;
            for (int i = 0; i < p->len - 1 - post; i++)
            {
                temp = temp->prior;
            }
        }
        // (2)进行删除
        temp->prior->next = temp->next;
        temp->next->prior = temp->prior;

        free(temp);
        temp = NULL;
    }

    // 长度-1
    p->len--;
    return 0;
}

5.删除双向链表中的指定数据

cpp 复制代码 
int deleteDataDoubleLinkList(double_list_t p, datatype data)
{
    if (isEmptyDoubleLinkList(p))
    {
        perror("deleteDataDoubleLinkList函数出错\n");
        return -1;
    }
    link_list_t q = p->head->next;
    while (q != NULL)
    {
        if (q->data == data) // 删除
        {
            if (q == p->tail) // 尾删
            {
                p->tail = p->tail->prior;
                free(p->tail->next);
                p->tail->next = NULL;
                q = NULL;
            }
            else // 中间删
            {
                q->prior->next = q->next;
                q->next->prior = q->prior;
                link_list_t pdel = q;
                q = q->next;
                free(pdel);
                pdel = NULL;
            }
            p->len--;
        }
        else // 不相等
        {
            q = q->next;
        }
    }
    return 0;
}

双向链表的相关操作案例

头文件doublelinklist.h：

cpp 复制代码 
#ifndef _DOUBLELINKLIST_H_
#define _DOUBLELINKLIST_H_
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef int datatype;
typedef struct node_t
{
	datatype data;		  // 数据域
	struct node_t *next;  // 指向下一个节点的指针 next 下一个
	struct node_t *prior; // 指向前一个节点的指针 prior 前一个
} link_node_t, *link_list_t;

// 将双向链表的头指针和尾指针封装到一个结构体里
// 思想上有点像学的链式队列
typedef struct doublelinklist
{
	link_list_t head; // 指向双向链表的头指针
	link_list_t tail; // 指向双向链表的尾指针
	int len;
} double_node_t, *double_list_t;

// 1.创建一个空的双向链表
double_list_t createEmptyDoubleLinkList();
// 2.向双向链表的指定位置插入数据 post位置， data数据
int insertIntoDoubleLinkList(double_list_t p, int post, datatype data);
// 3.遍历双向链表
void showDoubleLinkList(double_list_t p);
// 4.删除双向链表指定位置的数据
int deletePostDoubleLinkList(double_list_t p, int post);
// 5.判断双向链表是否为空
int isEmptyDoubleLinkList(double_list_t p);
// 6.求双向链表的长度
int lengthDoubleLinkList(double_list_t p);
// 7.查找指定数据出现的位置 data被查找的数据
int searchPostDoubleLinkList(double_list_t p, datatype data);
// 8.修改指定位置的数据,post修改的位置 data被修改的数据
int changeDataDoubleLinkList(double_list_t p, int post, datatype data);
// 9.删除双向链表中的指定数据 data代表删除所有出现的data数据
int deleteDataDoubleLinkList(double_list_t p, datatype data);
#endif

双向链表函数doublelinklist.c：

cpp 复制代码 
#include "doublelinklist.h"
// 1.创建一个空的双向链表
double_list_t createEmptyDoubleLinkList()
{
    double_list_t p = (double_list_t)malloc(sizeof(double_node_t));
    if (p == NULL)
    {
        perror("createEmptyDoubleLinkList函数创建结构体出错\n");
        return NULL;
    }
    p->len = 0;
    p->head = p->tail = (link_list_t)malloc(sizeof(link_node_t));
    if (p->head == NULL)
    {
        perror("createEmptyDoubleLinkList创建链表节点出错\n");
        return NULL;
    }
    p->head->next = NULL;
    p->head->prior = NULL;
    return p;
}

// 2.向双向链表的指定位置插入数据 post位置， data数据
int insertIntoDoubleLinkList(double_list_t p, int post, datatype data)
{
    // 1.容错判断
    if (post < 0 || post > p->len)
    {
        perror("insertIntoDoubleLinkList函数出错\n");
        return -1;
    }

    // 2.开辟一个新节点空间存放数据
    link_list_t pnew = (link_list_t)malloc(sizeof(link_node_t));
    if (pnew == NULL)
    {
        perror("insertIntoDoubleLinkList函数创建新节点出错\n");
        return -1;
    }
    pnew->data = data;
    pnew->next = NULL;
    pnew->prior = NULL;

    link_list_t temp = NULL;
    // 3.将结点插入链表
    //  (1).先对插入的位置进行判断
    if (post == p->len) // 尾插
    {
        p->tail->next = pnew;
        pnew->prior = p->tail;
        p->tail = pnew; // 移动尾指针
    }
    else // 中间插
    {
        // (1)将temp移动到被插入的位置
        if (post < p->len / 2) // 前半段
        {
            temp = p->head;
            for (int i = 0; i <= post; i++)
            {
                temp = temp->next;
            }
        }
        else // 后半段
        {
            temp = p->tail;
            for (int i = 0; i < p->len - 1 - post; i++)
            {
                temp = temp->prior;
            }
        }
        // (2)进行插入操作(先连前面，再连后面)
        temp->prior->next = pnew;
        pnew->prior = temp->prior;
        pnew->next = temp;
        temp->prior = pnew;
    }

    // 长度+1
    p->len++;

    return 0;
}

// 3.遍历双向链表
void showDoubleLinkList(double_list_t p)
{
    link_list_t temp = NULL;
    printf("正向遍历:\n");
    temp = p->head;
    while (temp->next != NULL)
    {
        temp = temp->next;
        printf("%d ", temp->data);
    }
    printf("\n");

    printf("反向遍历:\n");
    temp = p->tail;
    while (temp != p->head)
    {
        printf("%d ", temp->data);
        temp = temp->prior;
    }
    printf("\n");
}

// 4.删除双向链表指定位置的数据
int deletePostDoubleLinkList(double_list_t p, int post)
{
    // 1.容错判断
    if (post < 0 || post >= p->len || isEmptyDoubleLinkList(p))
    {
        perror("deletePostDoubleLinkList函数出错\n");
        return -1;
    }
    // 2.对删除的位置进行判断
    link_list_t temp = NULL;
    if (post == p->len - 1) // 尾删
    {
        // 向前移动尾指针
        p->tail = p->tail->prior;

        // 释放被删除的节点
        free(p->tail->next);
        p->tail->next = NULL;
    }
    else // 中间删
    {
        // (1)将temp移动到要删除的位置
        if (post < p->len / 2) // 前半段
        {
            temp = p->head;
            for (int i = 0; i <= post; i++)
            {
                temp = temp->next;
            }
        }
        else // 后半段
        {
            temp = p->tail;
            for (int i = 0; i < p->len - 1 - post; i++)
            {
                temp = temp->prior;
            }
        }
        // (2)进行插入删除
        temp->prior->next = temp->next;
        temp->next->prior = temp->prior;

        free(temp);
        temp = NULL;
    }

    // 长度-1
    p->len--;
    return 0;
}
// 5.判断双向链表是否为空
int isEmptyDoubleLinkList(double_list_t p)
{
    return p->len == 0;
}
// 6.求双向链表的长度
int lengthDoubleLinkList(double_list_t p)
{
    return p->len;
}

// 7.查找指定数据出现的位置 data被查找的数据
int searchPostDoubleLinkList(double_list_t p, datatype data)
{
    link_list_t q = p->head;
    int post = 0;
    while (q->next != NULL)
    {
        q = q->next;
        if (q->data == data)
        {
            return post;
        }
        post++;
    }
    return -1;
}

// 8.修改指定位置的数据,post修改的位置 data被修改的数据
int changeDataDoubleLinkList(double_list_t p, int post, datatype data)
{
    // 1.容错判断
    if (post < 0 || post >= p->len)
    {
        perror("changeDataDoubleLinkList函数出错\n");
        return -1;
    }

    // 2.移动指针
    link_list_t temp = NULL;
    if (post < p->len / 2) // 前半段
    {
        temp = p->head;
        for (int i = 0; i <= post; i++)
        {
            temp = temp->next;
        }
    }
    else // 后半段
    {
        temp = p->tail;
        for (int i = 0; i < p->len - 1 - post; i++)
        {
            temp = temp->prior;
        }
    }
    // 3.修改数据
    temp->data = data;
    return 0;
}

// 9.删除双向链表中的指定数据 data代表删除所有出现的data数据
int deleteDataDoubleLinkList(double_list_t p, datatype data)
{
    if (isEmptyDoubleLinkList(p))
    {
        perror("deleteDataDoubleLinkList函数出错\n");
        return -1;
    }
    link_list_t q = p->head->next;
    while (q != NULL)
    {
        if (q->data == data) // 删除
        {
            if (q == p->tail) // 尾删
            {
                p->tail = p->tail->prior;
                free(p->tail->next);
                p->tail->next = NULL;
                q = NULL;
            }
            else // 中间删
            {
                q->prior->next = q->next;
                q->next->prior = q->prior;
                link_list_t pdel = q;
                q = q->next;
                free(pdel);
                pdel = NULL;
            }
            p->len--;
        }
        else // 不相等
        {
            q = q->next;
        }
    }
    return 0;
}

主函数main.c：

cpp 复制代码 
#include "doublelinklist.h"

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int post;
    int data;
    double_list_t p = createEmptyDoubleLinkList();

    insertIntoDoubleLinkList(p, 0, 1);
    insertIntoDoubleLinkList(p, 1, 2);
    insertIntoDoubleLinkList(p, 2, 3);
    insertIntoDoubleLinkList(p, 3, 4);
    printf("双向链表为:\n");
    showDoubleLinkList(p);
    printf("双向链表的长度为：\n");
    printf("%d\n", lengthDoubleLinkList(p));

    printf("请输入你要插入的数据的位置和数据:\n");
    scanf(" %d %d", &post, &data);
    insertIntoDoubleLinkList(p, post, data);
    printf("插入数据以后的双向链表为:\n");
    showDoubleLinkList(p);

    printf("请输入你要删除的数据的位置:\n");
    scanf(" %d", &post);
    deletePostDoubleLinkList(p, post);
    printf("删除以后的双向链表为:\n");
    showDoubleLinkList(p);

    printf("双向链表的长度为：\n");
    printf("%d\n", lengthDoubleLinkList(p));

    printf("请输入你要查询的数据：\n");
    scanf(" %d", &data);
    printf("该数据的位置为：%d\n", searchPostDoubleLinkList(p, data));

    printf("请输入你要修改的数据的位置和数据:\n");
    scanf(" %d %d", &post, &data);
    changeDataDoubleLinkList(p, post, data);
    printf("修改数据以后的双向链表为:\n");
    showDoubleLinkList(p);

    printf("请输入你要删除的数据:\n");
    scanf(" %d", &data);
    deleteDataDoubleLinkList(p, data);
    printf("删除数据以后的双向链表为:\n");
    showDoubleLinkList(p);

    printf("双向链表的长度为：\n");
    printf("%d\n", lengthDoubleLinkList(p));

    return 0;
}
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