数据结构（初阶）笔记归纳6：双向链表的实现

双向链表的实现

一、双向链表的概念及结构

1.1.双向链表的概念

1.2.双向链表的结构

一、双向链表的概念及结构

1.1.双向链表的概念

带头双向循环链表

1.2.双向链表的结构

1.2.1.结构图

1.2.2.节点的组成

**数据域：**用于存储该节点的数据

**指针域：**用于存储上一个节点的地址（前驱指针）和下一个节点的地址（后置指针）

cpp 复制代码

struct ListNode
{
    int data;//节点数据
    struct ListNode* next;//指向下一个节点的指针变量
    struct ListNode* prev;//指向前一个节点的指针变量
};

二、双向链表的实现

2.1.双向链表文件结构

头文件(List.h)：双向链表的结构创建，双向链表的方法声明
源文件(List.c)：双向链表的方法实现
测试文件(test.c)：测试数据结构的方法

2.2.头文件编写(List.h)

2.2.1.头文件包含

cpp 复制代码

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

2.2.2.节点数据类型重定义

cpp 复制代码

typedef int LTDataType;

2.2.3.双向链表节点定义

cpp 复制代码

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

2.2.4.双向链表的初始化

法1：

cpp 复制代码

void LTInit(LTNode** pphead);

法2：

cpp 复制代码

LTNode* LTInit();

2.2.5.双向链表的尾插

cpp 复制代码

void LTPushBack(LTNode* phead,LTDataType x);

**注：**哨兵位不会改变，所以传一级指针即可

2.2.6.双向链表的头插

cpp 复制代码

void LTPushFront(LTNode* phead,LTDataType x);

2.2.7.双向链表的尾删

cpp 复制代码

void LTPopBack(LTNode* phead);

2.2.8.双向链表的头删

cpp 复制代码

void LTPopFront(LTNode* phead);

2.2.9.双向链表的查找

cpp 复制代码

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);

2.2.10.pos位置后插入数据

cpp 复制代码

void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);

2.2.11.删除pos节点

cpp 复制代码

void LTErase(LTNode* pos);

2.2.12.双向链表的销毁

cpp 复制代码

void LTDesTroy(LTNode* phead);

2.3.源文件编写(List.c)

2.3.1.头文件包含

cpp 复制代码

#include "SList.h"

2.3.2.节点申请函数

cpp 复制代码

LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}

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

	return node;
}

**注：**由于双向链表是循环链表，所以新节点的前驱指针和后置指针都先指向自己

2.3.3.双向链表的初始化

法1：

cpp 复制代码

void LTInit(LTNode** pphead)
{
	/*创建哨兵位*/
	*pphead = LTBuyNode(-1);
}

法2：

cpp 复制代码

LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}

2.3.4.双向链表的打印

cpp 复制代码

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

**解析：**从头节点的下一个节点开始打印，当节点再次走到头节点时停止打印

2.3.5.双向链表的尾插

cpp 复制代码

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;
}

解析：

断言判断传参是否为NULL
创建临时变量newnode接收新节点地址
新节点的前驱指针指向上一个节点
新节点的后置指针指向哨兵位
上一个节点的后置指针指向新节点
哨兵位的前驱指针指向新节点

2.3.6.双向链表的头插

cpp 复制代码

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;
}

解析：

断言判断传参是否为NULL
创建临时变量newnode接收新节点地址
新节点的后置指针指向下一个节点
新节点的前驱指针指向哨兵位
下一个节点的前驱节点指向新节点
哨兵位的后置指针指向新节点

2.3.7.双向链表的尾删

cpp 复制代码

void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);

	LTNode* del = phead->prev;
	
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;

	free(del);
	del = NULL;
}

解析：

断言判断传参是否为NULL，双向链表是否只有哨兵位
创建临时变量del，存放要删除的尾节点地址
尾节点前一个节点的后置指针指向哨兵位
哨兵位的前驱指针指向尾节点的前一个节点
释放尾节点，将del置为NULL

2.3.8.双向链表的头删

cpp 复制代码

void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);

	LTNode* del = phead->next;

	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;

	free(del);
	del = NULL;
}

解析：

断言判断传参是否为NULL，双向链表是否只有哨兵位
创建临时变量del，存放要删除的哨兵位下一个节点地址
哨兵位下下个节点的前驱指针指向哨兵位
哨兵位的后置指针指向哨兵位下下个节点
释放哨兵位下一个节点，将del置为NULL

2.3.9.双向链表的查找

cpp 复制代码

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	return NULL;
}

2.3.10.pos位置后插入数据

cpp 复制代码

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;
}

解析：

断言判断传参是否为NULL
创建临时变量newnode接收新节点地址
新节点的后置指针指向pos位下一个节点
新节点的前驱指针指向pos位的节点
pos位下一个节点的前驱指针指向新节点
pos位节点的后置指针指向新节点

2.3.11.删除pos节点

cpp 复制代码

void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);

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

	free(pos);
	pos = NULL;
}

解析：

断言判断传参是否为NULL
pos位下一个节点的前驱指针指向pos上一个节点
pos位上一个节点的后置指针指向pos下一个节点
释放pos位节点，将pos置为NULL

2.3.12.双向链表的销毁

cpp 复制代码

void LTDesTroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

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

解析：

断言判断传参是否为NULL
创建临时变量pcur存放哨兵位下一个节点
循环释放每一个节点
创建临时变量next存放pcur的下一个节点
释放完pcur节点后pcur走到下一个节点
最后释放哨兵位，将phead置为NULL

2.4.测试文件编写(test.c)

2.4.1.头文件包含

cpp 复制代码

#include "SList.h"

2.4.2.测试文件01

cpp 复制代码

void ListTest01()
{
    /*哨兵位初始化 法1*/
	LTNode* plist = NULL;
	LTInit(&plist);

     /*哨兵位初始化 法2*/
    LTNode* plist = LTInit();

    /*双向链表的尾插*/
    LTPushBack(plist,1);
    LTPushBack(plist,2);
    LTPushBack(plist,3);

    /*双向链表的头插*/
    LTPushFront(plist,1);
    LTPushFront(plist,2);
    LTPushFront(plist,3);

    /*双向链表的尾删*/
    LTPopBack(plist);

    /*双向链表的头删*/
    LTPopFront(plist);

    /*双向链表的查找*/
    LTNode* find = LTFind(plist,3);
    if(find == NULL)
    {
        printf("找不到!\n");
    }
    else
    {
        printf("找到了")
    }

    /*pos位后插入数据*/
    LTInsert(find,66);

    /*删除pos节点*/
    LTErase(find);

    /*双向链表的打印*/
    LTPrint(plist);

    /*双向链表的销毁*/
    LTDesTroy(plist);
    
    /*手动置空*/
    plist = NULL;
}

int main()
{
	ListTest01();
	return 0;
}

三、总结

本篇博客是对于数据结构中双向链表实现的整理归纳，后续还会更新链表OJ试题等内容，如果对你有帮助，欢迎点赞+收藏+关注，让我们一起共同进步🌟～