数据结构：双链表

一、双链表简介

链表分为带头链表与不带头链表、单向链表和双向链表、循环链表和不循环链表。
它们互相组合，构成了链表的八种结构
我们上一篇介绍的单链表是不带头单向不循环链表，而今天介绍的双向链表是带头双向循环链表。

带头：有一个无意义的头节点，仅为了连接链表，存储的值无意义，我们称它为哨兵位。
双向：每一个节点既能找到下一个节点，也能找到上一个节点。
循环：尾节点的pnext指针连接头节点（哨兵位）

二、双链表的实现

1.双链表节点结构体

我们需要储存节点数据的data，指向下一个节点的指针next，指向上一个节点的指针prev。

c 复制代码

typedef int LTDataType;
//定义双向链表节点的结构
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

2.双链表基础实现

c 复制代码

//打印双链表
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("\n");
}

//申请节点
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	node->data = x;
	node->next = node->prev = node;
	return node;
}
//初始化
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}
//销毁
void LTDesTroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	//此时pcur指向phead，而phead还没有被销毁
	free(phead);
	phead = NULL;
}

3.双链表功能实现

c 复制代码

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;
	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
}
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;
	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	//链表必须有效且链表不能为空（只有一个哨兵位）
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->prev;
	//phead del->prev del
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;
	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;
	//phead del del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;
	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}
//查找节点
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	//没有找到
	return NULL;
}
//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;
	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}
//删除pos节点
void LTErase(LTNode* pos)
{
	//pos理论上来说不能为phead，但是没有参数phead，无法增加校验
	assert(pos);
	//pos->prev pos pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

三、双链表与单链表的优劣

双链表每个节点多储存一个前驱指针，空间开销更大。
双链表的操作更复杂，需同时维护前驱后驱两个指针。
在高频单向遍历的情况下，双链表的缓存利用率、访问效率可能低于单链表。
除此之外，双链表几乎完全覆盖单链表，所有单链表能干的，双链表都能干，单链表干不了的，双链表也能干！

四、结语

以上就是双链表的简介与实现，如有错误，欢迎指正~