双向链表增删改查的模拟实现

本章目标

0.双向链表的基本结构

1.双向链表的初始化

2.头插尾插

3.头删尾删

4.查找与打印

5.在指定位置之前插入数据/在指定位置之后插入数据

6.在指定位置之前删除数据/在指定位置之后删除数据

7.销毁链表

0.双向链表的基本结构

本章所实现的双向链表是双向循环带头链表,是stl中list容器的结构一致.

它有一个真正意义上的头结点,但该结点并不存储数据,我们一般管它叫做哨兵位.

它与单链表不同的是它的结点中有两个指向结点的指针,分别是前一个结点和下一个结点的指针.

c 复制代码

typedef int listdatatype;

struct listNode
{
	listdatatype data;
	struct listNode* prev;
	struct listNode* next;
};
typedef struct listNode listNode;

我们把数据类型和链表结点进行typedef方便后面我们进行实现该链表的函数.

1.双向链表的初始化

与单链表不同的是,每当我们创建链表的时候,需要创建一个新的哨兵位,然后才能将数据进行插入,删除操作.既然要创建一个新的结点,我们就需要将该逻辑进行分装,方便后续使用.

c 复制代码

listNode* buyNode(listdatatype x)
{
	listNode* newnode = (listNode*)malloc(sizeof(listNode));
	if (!newnode)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode->prev = newnode;
	return newnode;
}

对于头节点的创建我们有两种方法,第一个中是在函数体内实现,另一种是传过来一个指针进行操作,如果时第二种方法,我们就需要传址,需要二级指针,如果传一级指针相当于传值操作,当函数结束的时候,函数栈帧会自动销毁,那么外面的指针就成为野指针了.

c 复制代码

listNode* listinit()
{
	listNode* newnode = buyNode(-1);
	return newnode;

}

void listintalpha(listNode **pphead)
{
	*pphead = buyNode(-1);
}

因为该结点时头节点,并不存储数据,所以在创建结点时给的参数可以随便给.

2.头插尾插

2.1头插

对于头插来说,我们需要操作三个部分,哨兵位,哨兵位的下一个结点,newnode.

我们先讨论newndoe,要让它的prev指向哨兵位,next指向哨兵位的下一个结点,该操作时不会对链表产生影响的.我可以随意他们的顺序.

接着让哨兵位的下一个结点的prev指向newnode,然后再让哨兵位的next指向newnode.

该操作是有顺序要求的,如果先让哨兵位的next指向newnode,会找不到后面的链表,当然我们也可以提前保存一份,这样就可以随意操作了.

c 复制代码

void listpushfront(listNode* phead, listdatatype x)
{
	assert(phead);
	listNode* newnode = buyNode(x);
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = phead->next;
	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

2.2.尾插

对于尾插来说,我们要操作的结点一共有三个,最后一个结点,哨兵位,newnode.

我们先操作对链表没有影响newnode,让它的prev的结点指向最后一个结点(头节点的prev结点)

让它的next结点指向哨兵位,然后让最后一个结点的下一个结点的指针指向newnode,让哨兵位的prev结点指向newnode.

c 复制代码

void listpushback(listNode* phead,listdatatype x)
{
	assert(phead);
	listNode* newnode = buyNode(x);
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;
	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
}

3.头删尾删

3.0判断链表是否为空

当我们如果要进行删除操作的时候链表中一定是有元素的.我们可以将链表的判空封装成一个方法.

如果当前结点下一个结点仍然是当前结点就证明,该链表为空.

c 复制代码

/判断是否非空
bool LTEmpty(listNode* phead)
{
	assert(phead);
	return phead->next == phead;
}

3.1头删

因为我们传过来的结点一定是哨兵位,我们删除的数据是它的下一个结点.为了防止丢失,我们可以提前将它保存为del.与它相关联的结点时哨兵位以及del的下一个结点,我们要让它的del的下一个结点的prev指向哨兵位,哨兵位的next指向del的下一个结点.然后释放del,置空.

该实现该函数的时候要注意判空.

c 复制代码

void listpopfront(listNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));
	listNode* del = phead->next;
	del->next->prev = phead;
	phead->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

3.2尾删

对于尾删来说,我们要删除最后一个有数据的结点,与之关联的结点一共有两个,哨兵位以及它的前一个结点.我们要让它的前一个结点的next指向哨兵位,让哨兵位的prev指针指向要删除结点的前一个结点.然后释放该结点.我们可以提前保存该结点为del,方便操作.

c 复制代码

void listpopback(listNode* phead)
{
	assert(!LTEmpty(phead));
	listNode* del = phead->prev;
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;
	free(del);
	del = NULL;
}

4.查找与打印

4.1查找

对于查找来说,它需要遍历整个链表,然后用当前值与该结点数据域中的值进行比对.如果找到就返回该结点,找不到就返回空.结束条件时当前结点等于哨兵位

c 复制代码

listNode* listFind(listNode* phead, listdatatype x)
{
	listNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
			
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	return NULL;
}

4.2打印

打印仍然时遍历链表,直到结束条件时当前结点等于哨兵位.

c 复制代码

void print(listNode* phead)
{
	listNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d->",pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("\n");
}

5.在指定位置之前插入数据/在指定位置之后插入数据

5.1在指定位置之前插入数据

该函数实现涉及三个结点pos结点,pos结点的前一个结点.newnode.

我们让newnode的prev指向pos结点的前一个结点.它的next结点指向pos结点.

pos结点的前一个结点的next指针指向newnode,pos结点的prev指针指向newnode即可

c 复制代码

void listinsertFront(listNode* pos, listdatatype x)
{
	assert(pos);
	listNode* newnode = buyNode(x);
	newnode->next = pos;
	newnode->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = newnode;
	pos->prev = newnode;
}

5.2在指定位置之后插入数据

该方法实现涉及三个结点.pos结点.pos结点的下一个结点,newnode.

我们仍然newnode结点的prev和next分别指向pos结点和pos结点的下一个结点.

pos结点的下一个结点的prev指针指向newnode,pos结点的next指针指向newnode.

c 复制代码

void listinsertBack(listNode* pos, listdatatype x)
{
	assert(pos);
	listNode* newnode = buyNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;
	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

6.在指定位置之前删除数据/在指定位置之后删除数据

6.1在指定位置之前删除数据

我们先要将pos之前那个要删除的结点保存为del.

让del的前一个结点的next指针指向pos.

pos的prev指针指向del的前一个结点,然后释放del.

但再删除前仍然需要判空.

c 复制代码

void listErasefront(listNode* pos)
{
	assert(!LTEmpty(pos));
	listNode* del = pos->prev;
	del->prev->next = pos;
	pos->prev = del->prev;
	free(del);
	del = NULL;
}

6.2在指定位置之后删除数据

我们要先将pos结点之后的那个要删除的结点保存为del,然后让del的下一个结点的prev指向pos.

pos的next指针指向del的下一个结点,然后释放del.

c 复制代码

void listEraseback(listNode* pos)
{
	assert(!LTEmpty(pos));
	listNode* del = pos->next;
	del->next->prev = pos;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

7.销毁链表

与链表的初始化相对,它也有两种实现方式,但大体的思想都是循环销毁.

c 复制代码

void destroyalpha(listNode** pphead)
{

	listNode* pcur = (*pphead)->next;
	while (pcur != (*pphead))
	{
		listNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	free((*pphead));
	*pphead = NULL;
}

void destroybata(listNode* phead)
{

	listNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		listNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	free(phead);
	phead = NULL;

}

但要注意第二种方式如果使用,我们需要再外面对结点置空,防止成为野指针,