线性表——双向链表

许小燚2025-07-09 0:06

线性表------双向链表

  • [1. 双向链表的实现](#1. 双向链表的实现)
    • [1.1 简单图例](#1.1 简单图例)
    • [1.2 结点的定义](#1.2 结点的定义)
    • [1.3 新结点的创建](#1.3 新结点的创建)
    • [1.4 链表的初始化](#1.4 链表的初始化)
    • [1.5 结点的插入](#1.5 结点的插入)
      • [1.5.1 头部插入（头插）](#1.5.1 头部插入（头插）)
      • [1.5.2 尾部插入（尾插）](#1.5.2 尾部插入（尾插）)
      • [1.5.3 任意位置（前）插入](#1.5.3 任意位置（前）插入)
    • [1.6 结点的删除](#1.6 结点的删除)
      • [1.6.1 头部删除（头删）](#1.6.1 头部删除（头删）)
      • [1.6.2 尾部删除（尾删）](#1.6.2 尾部删除（尾删）)
      • [1.6.3 任意位置删除](#1.6.3 任意位置删除)
    • [1.7 查找结点](#1.7 查找结点)
    • [1.8 链表的打印](#1.8 链表的打印)
    • [1.9 链表的销毁](#1.9 链表的销毁)
  • [2. 功能综合](#2. 功能综合)
  • [3. 误区纠正](#3. 误区纠正)
  • [4. 正确使用链表](#4. 正确使用链表)

到目前为止，我们对顺序表，链表都进行了初步是实现，其中仅完成了单链表。要知道，链表可不仅仅用是否有头结点来区分,另外还有单向、双向，循环和非循环。将这些情况组合起来可以组成 8 种不同的链表，由于带头双向循环链表的使用情况较多，本章就对带头双向循环链表进行实现。

1. 双向链表的实现

1.1 简单图例

1.2 结点的定义

c 复制代码 
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType val;			//数据域
	struct ListNode* prev;	//指针域（存放前驱结点的地址）
	struct ListNode* next;	//指针域（存放后继结点的地址）
}ListNode;

注意：双向链表有 两个 指针域，一个指向前驱 结点，一个指向后继 结点。

1.3 新结点的创建

c 复制代码 
ListNode* CreateListNode(LTDataType x) {						//x为新结点的val部分（数据域）
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));	//为新结点开辟新空间
	
	if (newnode == NULL) {
		perror("malloc fail!");
		return;
	}
	
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	
	return newnode;				//返回新结点的地址
}

1.4 链表的初始化

这里链表的初始化只是针对于头结点，相当于给头结点一个初始的值。

c 复制代码 
ListNode* DListInit() {
	ListNode* phead = CreateListNode(-1);	//给头结点的值赋为 -1
	
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;	//指针域全部指向本身（初始化）
	
	return phead;
}

测试时即可使用：

c 复制代码 
ListNode* Dlist=DListInit();

1.5 结点的插入

1.5.1 头部插入（头插）

注意：头部插入不是在头结点之前插入，而是在 头结点后面第一个结点之前插入。

c 复制代码 
void DListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);
	
	ListNode* newnode = CreateListNode(x);
	ListNode* cur = phead->next;
	
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = cur;
	cur->prev = newnode;
}

图解：

1.5.2 尾部插入（尾插）

c 复制代码 
void DListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);

	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* newnode = CreateListNode(x);

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

图解：

1.5.3 任意位置（前）插入

在这部分功能上双向链表就比单链表好实现得多，双向链表自带一个前驱结点的地址，不需要像单链表一样从头开始遍历。

c 复制代码 
void DListInsert(ListNode* pos, LTDataType x) {
	assert(pos);	//判断pos不为空
	
	ListNode* newnode = CreateListNode(x);
	ListNode* cur = pos->prev;
	
	cur->next = newnode;
	newnode->prev = cur;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;

}

此部分图例可参考头插（同原理）

1.6 结点的删除

1.6.1 头部删除（头删）

c 复制代码 
void DListPopFront(ListNode* phead) {
	assert(phead);
	
	ListNode* front = phead->next;
	ListNode* back = front->next;

	phead->next = back;
	back->prev = phead;
	
	free(front);
	front = NULL;
}

图解：

1.6.2 尾部删除（尾删）

删除尾部结点只需要将倒数第二个的结点的位置找到，尾部结点的空间就可以直接释放了，接下来就直接链接头结点。

c 复制代码 
void DListPopBack(ListNode* phead) {
	assert(phead);

	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* tail_prev = tail->prev;
	
	free(tail);
	tail = NULL;
	
	tail_prev->next = phead;
	phead->prev = tail_prev;

}

图解：

1.6.3 任意位置删除

c 复制代码 
void DListErase(ListNode* pos) {
	assert(pos);
	
	ListNode* cur = pos->prev;
	ListNode* back = pos->next;
	
	cur->next = back;
	back->prev = cur;
	
	free(pos);
	pos = NULL;
}

此处图例可参考头删 尾删（同原理）

1.7 查找结点

在顺序表中，当结点的位置被找到时，函数会返回顺序表的下标。在链表中，返回的就是结点的地址。

c 复制代码 
ListNode* DListFind(ListNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;

	while (cur != phead) {
		if (cur->val == x) {
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	
	return NULL;	//找不到对应的结点返回NULL
}

1.8 链表的打印

c 复制代码 
void DListPrint(ListNode* phead) {
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;
	
	printf("(头结点)<->");
	while (cur!=phead) {
		printf("[%d]<->", cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("(头结点)\n");
}

打印部分可自行美化

1.9 链表的销毁

c 复制代码 
void DListDestory(ListNode* phead) {
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;
	
	while (cur != phead) {
		ListNode* Next = cur->next;		//先存储下一个结点的地址
		free(cur);						//再释放当前结点
		cur = Next;						//然后把Next给cur
	}
	
	free(phead);
	phead = NULL;
}

2. 功能综合

功能整合起来代码较长，另外也可以通过接口的方式实现（层次分明），有不懂的可参考上文图解自行消化，main部分可以自行调用函数进行测试。

c 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>

//创建新结点
ListNode* CreateListNode(LTDataType x) {						//x为新结点的val部分（数据域）
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));	//为新结点开辟新空间
	
	if (newnode == NULL) {
		perror("malloc fail!");
		return;
	}
	
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	
	return newnode;				//返回新结点的地址
}

//初始化头结点
ListNode* DListInit() {
	ListNode* phead = CreateListNode(-1);	//给头结点的值赋为 -1
	
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;	//指针域全部指向本身（初始化）
	
	return phead;
}

//头插
void DListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);
	
	ListNode* newnode = CreateListNode(x);
	ListNode* cur = phead->next;
	
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = cur;
	cur->prev = newnode;
}

//尾插
void DListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);

	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* newnode = CreateListNode(x);

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

//任意位置（前）插入
void DListInsert(ListNode* pos, LTDataType x) {
	assert(pos);	//判断pos不为空
	
	ListNode* newnode = CreateListNode(x);
	ListNode* cur = pos->prev;
	
	cur->next = newnode;
	newnode->prev = cur;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;

}

//头删
void DListPopFront(ListNode* phead) {
	assert(phead);
	
	ListNode* front = phead->next;
	ListNode* back = front->next;

	phead->next = back;
	back->prev = phead;
	
	free(front);
	front = NULL;
}

//尾删
void DListPopBack(ListNode* phead) {
	assert(phead);

	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* tail_prev = tail->prev;
	
	free(tail);
	tail = NULL;
	
	tail_prev->next = phead;
	phead->prev = tail_prev;

}

//任意位置删除
void DListErase(ListNode* pos) {
	assert(pos);
	
	ListNode* cur = pos->prev;
	ListNode* back = pos->next;
	
	cur->next = back;
	back->prev = cur;
	
	free(pos);
	pos = NULL;
}

//查找结点
ListNode* DListFind(ListNode* phead, LTDataType x) {
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;

	while (cur != phead) {
		if (cur->val == x) {
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	
	return NULL;	//找不到对应的结点返回NULL
}

//打印链表
void DListPrint(ListNode* phead) {
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;
	
	printf("(头结点)<->");
	while (cur!=phead) {
		printf("[%d]<->", cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("(头结点)\n");
}

//销毁链表
void DListDestory(ListNode* phead) {
	assert(phead);
	
	ListNode* cur = phead->next;
	
	while (cur != phead) {
		ListNode* Next = cur->next;		//先存储下一个结点的地址
		free(cur);						//再释放当前结点
		cur = Next;						//然后把Next给cur
	}
	
	free(phead);
	phead = NULL;
}



int main() {

	ListNode* Dlist = DListInit();  //初始化


	DListPushBack(Dlist, 1);
	DListPushBack(Dlist, 2);
	DListPushBack(Dlist, 3);
	DListPushBack(Dlist, 5);
	DListPushBack(Dlist, 4);		//尾插
	DListPrint(Dlist);				//打印

	DListPopBack(Dlist);			//尾删
	DListPrint(Dlist);				//打印

	DListPushFront(Dlist, 99);
	DListPushFront(Dlist, 78);
	DListPushFront(Dlist, 666);		//头插
	DListPrint(Dlist);				//打印

	DListPopFront(Dlist);			//头删
	DListPrint(Dlist);				//打印

	return 0;
}

运行结果：

3. 误区纠正

  1. 增删查改的操作对象的主体不是头结点，头的增删动的是 head->next。
  2. 头结点只是起辅助作用，判断带头链表是否为空，要从头结点->next开始判断。
  3. 双向链表不能完全替代单链表，单链表相对于双向链表来说 内存使用少 ，比双向链表少一个指针。

4. 正确使用链表

  • 理解 prev 和 next 的指向关系。
  • 根据实际情况判断链表是否需要 头结点 、循环 、双向 。
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