2.双链表
在C++中，双链表（Doubly Linked List）是一种常见的数据结构，它允许我们在链表的任何位置高效地 插入和删除节点。与单链表不同，双链表的每个节点都包含两个指针：一个指向下一个节点
格式：
c++
struct 类型名
{
类型1 变量1; // 数据1
...
类型n 变量n; // 数据n
struct 类型名 *前向指针变量; // 存储数据元素的地址。在双链表结构里面，存储上一个数据元素
的内存地址
struct 类型名 *后向指针变量; // 存储数据元素的地址。在双链表结构里面，存储下一个数据元素
的内存地址
}; 2.1 定义链表节点结构：
首先，需要定义一个链表节点的结构体，该结构体至少包含三个成员：存储数据的部分（数据域）和指 向上一个节点的指针、指向下一个节点的指针。（指针域）。
c++
//定义链表节点结构
typedef struct listNode
{
int val;//整形数据
struct listNode *p_prev;//指向下一个节点的指针
struct listNode *p_next;//指向上一个节点的指针
}listNode;2.2初始化链表头指针
在创建链表之前，需要初始化链表的头指针。头指针是一个指向链表第一个节点的指针。如果链表为 空，则头指针通常设置为 NULL 。
c++
//初始化链表头指针
ListNode* head = NULL; // 初始化链表为空链表
*2.3 创建并添加节点到链表
**接下来，可以通过创建新的节点并将其插入到链表中来构建链表。插入操作可以根据需要在链表的不同 位置进行（如头部、尾部或特定位置）。
- 如果头节点为空，新创建的节点即为头节点
c++
if (head == NULL)
{
// 如果链表为空，新节点即为头节点
head = createNode(value);
}
- 头部插入，让新节点的 p_next 指向头节点，头节点的 p_prev 指向新节点，那么新节点就变 成了新的头节点
头节点变化就返回返回新的头节点
c++
//头部添加节点 head：头节点 value：插入的值
//listNode*返回头节点
listNode* insertNodeAtHead(listNode*&head,int value)
{
//创建新节点
listNode*newHead=createNode(value);
//新节点指向头节点
newHead->p_next=head; //让新节点的p_next指向头节点
head->p_prev= newHead; //让头节点的p_prev指向新节点
return newHead; //返回新的头节点
}
- 尾部插入：如果要在链表尾部添加节点，需要遍历链表直到最后一个节点，然后将最后一个节 点的 p_next 指针指向新节点，将新节点的 p_prev 指向尾节点。
头节点没变返回返回原来的头节点（head）
c++
/尾插
listNode* insertNodeATail(listNode*&head,int value)
{
//为空，新节点就是头节点
if(head==nullptr)
{
head= createNode(value);
}
else
{
//定义中间变量遍历
listNode *current=head;
while(current->p_next)
{
current=current->p_next;
}
listNode *newNode=createNode(value);
newNode->p_prev=current;
current->p_next=newNode;
}
return head;
}
- 中间插入 ：按照一定规则在某个位置插入元素，头节点没变返回返回原来的头节点（head）
c++
//中间插入
listNode* insertNodeAMiddle(listNode*&head,int value)
{
if(head==nullptr)
{
head=createNode(value);
return head;
}
else
{
//比头节点小
if(value<head->val)
{
head= insertNodeAtHead(head,value);
return head;
}
//在中间
listNode* first=head;
listNode* second=first->p_next;
while(second)
{
if(value>=first->val&&value<=second->val)
{
//不用太在意顺序，但是最好对称
listNode*newNode=createNode(value);
newNode->p_next=second;
second->p_prev=newNode;
first->p_next=newNode;
newNode->p_prev=first;
return head;
}
first=second;
second=second->p_next;
}
//循环结束也没有插入，就是尾插
head=insertNodeATail(head,value);
}
return head;
}
2.4删除链表中的节点
将链表中某个节点删除，删除时要注意，创建节点时申请了内存，删除时要释放内存以防止内存泄露， 同时将指针置为空
c++
//删除节点
listNode*deleteNode(listNode* head, int value)
{
if (head == NULL)
{
// 如果链表为空，结束
return NULL;
}
//删除的是头节点
else if (head->val == value)
{
//记录新的头节点
listNode*newHead = head->p_next;
//新的头节点前面为空
newHead->p_prev = NULL;
//删除头节点。防止内存泄露
delete head;
//更新头节点
head = newHead;
}
//非头节点
else
{
//从前往后遍历
listNode* current = head;
//遍历链表 判断current即可，因为要删除的是current
while (current)
{
//使用一个指针的方式
//找到要删除的元素 current->next->val而不是curren->val是因为要删除节点，如果
// 是curren->val则无法定位到前面的节点信息
//所以要删除当前节点的下一个节点
if (current->val == value)
{
//要删除的是当前节点
//ListNode* needDelNode = current;
//不是尾节点 例如：1-2-3删除2 变成1-3
if (current->p_next)
{
//更新节点指向 1的p_next指向3 current是2
current->p_prev->p_next = current->p_next;
//3的p_prev指向1 current是2
current->p_next/*->p_next*/->p_prev = current->p_prev;
}
//尾节点 例如：1-2删除2 变成1
else
{
//1的p_next指向空 current是2
current->p_prev->p_next = NULL;
}
//删除当前节点
delete current;
current = NULL;
//提前结束
return head;
}
//向后遍历
current = current->p_next;
}
}
//执行到此处说明没找到删除的这个节点信息
return head;- 删除头节点
- 删除尾节点
- 删除中间节点
2.5 清空链表
c++
//清空链表
void deinitNode(listNode*&head)
{
//判断链表是否为空
if(head==NULL)
{
cout<<"链表为空"<<endl;
}
else
{
listNode*current=head;
while(current)
{
listNode*newNode=current;
current=current->p_next;
delete newNode;
newNode=nullptr;
}
}
head=nullptr;
}2.6 完整代码
c++
#include <iostream>
using namespace std;
//定义链表节点结构
typedef struct listNode
{
int val;//整形数据
struct listNode *p_prev;//指向下一个节点的指针
struct listNode *p_next;//指向上一个节点的指针
}listNode;
//创建节点
listNode *createNode(int value)
{
listNode*newNode =new listNode{value};
if(newNode!=nullptr)
{
newNode->p_prev=nullptr; // 指向上一个节点的指针
newNode->p_next=nullptr; // 指向上一个节点的指针
}
return newNode;//此处可以返回局部变量的地址是因为newNode在堆区，
// 生命周期在delete后才结
}
//头部添加节点 head：头节点 value：插入的值
//listNode*返回头节点
listNode* insertNodeAtHead(listNode*&head,int value)
{
if (head == NULL)
{
// 如果链表为空，新节点即为头节点
head = createNode(value);
}
//创建新节点
listNode*newHead=createNode(value);
//新节点指向头节点
newHead->p_next=head; //让新节点的p_next指向头节点
head->p_prev= newHead; //让头节点的p_prev指向新节点
return newHead; //返回新的头节点
}
//尾插
listNode* insertNodeATail(listNode*&head,int value)
{
//为空，新节点就是头节点
if(head==nullptr)
{
head= createNode(value);
}
else
{
//定义中间变量遍历
listNode *current=head;
while(current->p_next)
{
current=current->p_next;
}
listNode *newNode=createNode(value);
newNode->p_prev=current;
current->p_next=newNode;
}
return head;
}
//中间插入
listNode* insertNodeAMiddle(listNode*&head,int value)
{
if(head==nullptr)
{
head=createNode(value);
return head;
}
else
{
//比头节点小
if(value<head->val)
{
head= insertNodeAtHead(head,value);
return head;
}
//在中间
listNode* first=head;
listNode* second=first->p_next;
while(second)
{
if(value>=first->val&&value<=second->val)
{
//不用太在意顺序，但是最好对称
listNode*newNode=createNode(value);
newNode->p_next=second;
second->p_prev=newNode;
first->p_next=newNode;
newNode->p_prev=first;
return head;
}
first=second;
second=second->p_next;
}
//循环结束也没有插入，就是尾插
head=insertNodeATail(head,value);
}
return head;
}
//删除节点
listNode*deleteNode(listNode* head, int value)
{
if (head == NULL)
{
// 如果链表为空，结束
return NULL;
}
//删除的是头节点
else if (head->val == value)
{
//记录新的头节点
listNode*newHead = head->p_next;
//新的头节点前面为空
newHead->p_prev = NULL;
//删除头节点。防止内存泄露
delete head;
//更新头节点
head = newHead;
}
//非头节点
else
{
//从前往后遍历
listNode* current = head;
//遍历链表 判断current即可，因为要删除的是current
while (current)
{
//使用一个指针的方式
//找到要删除的元素 current->next->val而不是curren->val是因为要删除节点，如果
// 是curren->val则无法定位到前面的节点信息
//所以要删除当前节点的下一个节点
if (current->val == value)
{
//要删除的是当前节点
//ListNode* needDelNode = current;
//不是尾节点 例如：1-2-3删除2 变成1-3
if (current->p_next)
{
//更新节点指向 1的p_next指向3 current是2
current->p_prev->p_next = current->p_next;
//3的p_prev指向1 current是2
current->p_next/*->p_next*/->p_prev = current->p_prev;
}
//尾节点 例如：1-2删除2 变成1
else
{
//1的p_next指向空 current是2
current->p_prev->p_next = NULL;
}
//删除当前节点
delete current;
current = NULL;
//提前结束
return head;
}
//向后遍历
current = current->p_next;
}
}
//执行到此处说明没找到删除的这个节点信息
return head;
}
//清空链表
void deinitNode(listNode*&head)
{
//判断链表是否为空
if(head==NULL)
{
cout<<"链表为空"<<endl;
}
else
{
listNode*current=head;
while(current)
{
listNode*newNode=current;
current=current->p_next;
delete newNode;
newNode=nullptr;
}
}
head=nullptr;
}
//打印链表
void printNode(listNode *head)
{
//如果是空链表
if(head==nullptr)
{
cout<<"链表为空"<<endl;
return;
}
//前向遍历指针
listNode*current=head;
//后向遍历指针
listNode*current_prev=head->p_prev;
//正向
while(current)
{
//输出内容
cout<< current->val<<" ";
current_prev= current;
current=current->p_next;
}
cout<<endl;
//反向 1-2-3
while(current_prev)
{
//输出内容
cout<< current_prev->val<<" ";
//向前遍历
current_prev= current_prev->p_prev;
}
cout<<endl;
}
int main()
{
//初始化链表
listNode*head=nullptr;
//插入
head=insertNodeAMiddle(head,1);//头
head=insertNodeAMiddle(head,5);//尾
head=insertNodeAMiddle(head,3);//中间
head=insertNodeAMiddle(head,4);
head=insertNodeAMiddle(head,2);
//打印
printNode(head);
// 删除
head=deleteNode(head,1);//头
head=deleteNode(head,5);//尾
head=deleteNode(head,3);//中间
//打印
printNode(head);
deinitNode(head);
printNode(head);
return 0;
}