数据结构---带头双向循环链表

爱吃糖的小杨2024-12-12 13:10

目录

一、概念

二、接口实现

1、申请新节点

2、初始化

3、尾插

4、尾删

5、头插

6、头删

7、计算链表长度

8、在pos之前插入

9、删除pos位置

10、销毁

三、完整代码

四、顺序表和链表的区别

一、概念

带头双向循环链表：构最复杂，结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。

二、接口实现

1、申请新节点

cpp 复制代码 
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

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

	return node;
}

2、初始化

为什么单链表这里并不需要初始化,而在这里就要进行初始化呢？
因为需要获取到这里的head头结点。

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

	return phead;
}

同样的在这里我们为了方便测试，顺手把打印实现一下：

cpp 复制代码 
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	printf("phead<==>");
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<==>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

3、尾插

cpp 复制代码 
//尾插
void LTPushback(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);

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

    //附用代码
    //LTInsert(phead, x);

}

4、尾删

cpp 复制代码 
//尾删
void LTPopback(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* tailPrev = tail->prev;
	
	free(tail);
	tailPrev->next = phead;
	phead->prev = tailPrev;

    
    //附用代码
    //LTErase(phead->prev);
	
}

5、头插

cpp 复制代码 
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{

	assert(phead);
    //第一种写法
	LTNode* tail = phead->next;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	newnode->next = tail;
	tail->prev = newnode;

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

    //第二种写法，不建议，这种写法要注意先后顺序
	//newnode->next = phead->next;
	//phead->next->prev = newnode;

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


    //附用代码
    //LTInsert(phead->next, x);
}

6、头删

cpp 复制代码 
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	LTNode* tail = phead->next;
	LTNode* tailNext = tail->next;

	free(tail);
	phead->next = tailNext;
	tailNext->prev = phead;

    
    //附用代码
    //LTErase(phead->next);

}

7、计算链表长度

cpp 复制代码 
//计算链表长度
int LTSize(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	int size = 0;
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		++size;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

这里顺便实现一个查找：

cpp 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;
}

8、在pos之前插入

cpp 复制代码 
//在pos之前插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);

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

	posPrev->next = newnode;
	newnode->prev = posPrev;

}

9、删除pos位置

cpp 复制代码 
//删除pos位置
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);

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

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

在实现了pos位置的插入删除之后，我们就可以对头插头删，尾插尾删进行附用(具体附用代码，在头插头删，尾插尾删的代码最后已给出) 。

10、销毁

cpp 复制代码 
//销毁
void LTDestory(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

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

}

三、完整代码

cpp 复制代码 
//List.h


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

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

//申请新节点
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x);

//初始化
LTNode* LTInit();

//销毁
void LTDestory(LTNode* phead);

//打印
void LTPrint(LTNode* phead);

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

//尾删
void LTPopback(LTNode* phead);

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

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);

//计算链表长度
int LTSize(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
void LTErase(LTNode* pos);
cpp 复制代码 
//List.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "List.h"

//申请新节点
LTNode* BuyLTNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

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

	return node;
}


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

	return phead;
}

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

//尾插
void LTPushback(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	/*LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);

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

	//附用版本
	LTInsert(phead, x);

}

//尾删
void LTPopback(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	//LTNode* tail = phead->prev;
	//LTNode* tailPrev = tail->prev;
	//
	//free(tail);
	//tailPrev->next = phead;
	//phead->prev = tailPrev;

	//附用版本
	LTErase(phead->prev);
	
}


//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	//第一种方法
	//LTNode* tail = phead->next;
	//LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	//newnode->next = tail;
	//tail->prev = newnode;

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

	//附用版本
	LTInsert(phead->next, x);

	//第二种方法，不建议，因为要注意先后顺序
	//newnode->next = phead->next;
	//phead->next->prev = newnode;

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

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
	//LTNode* tail = phead->next;
	//LTNode* tailNext = tail->next;

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

	//附用版本
	LTErase(phead->next);

}

//计算链表长度
int LTSize(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	int size = 0;
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		++size;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

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

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

	posPrev->next = newnode;
	newnode->prev = posPrev;


}

//删除pos位置
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 LTDestory(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

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

}

四、顺序表和链表的区别

不同点 顺序表 链表
存储空间上 物理上一定连续 逻辑上连续，但物理上不一定连续
随机访问 支持：O(1) 不支持：O(N)
任意位置插入或删除元素 可能需要移动元素，效率低 O(N) 只需修改指针指向
插入 动态顺序，空间不够时需要扩容 没有容量的概念
应用场景 元素高效存储+频繁访问 任意位置插入和删除频繁
缓存利用率 高 低
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