list 链式表基本功能模拟实现（双向有头指针循环链表）

目录

链式表的分类方式

按节点连接方式分类

按存储结构分类

按功能扩展分类

带头双向循环动态链表模拟实现

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链式表的分类方式

链式表（链表）根据不同的结构和特性，可以分为以下几类：

按节点连接方式分类

1. 单向链表

   每个节点包含数据和指向下一个节点的指针，只能单向遍历。

   • 优点：结构简单，内存占用较小。
   • 缺点：无法反向遍历，删除节点需从头查找前驱节点。

2. 双向链表

   每个节点包含数据、指向下一个节点的指针和指向前一个节点的指针。

   • 优点：支持双向遍历，删除和插入操作更高效。
   • 缺点：每个节点多占用一个指针空间，内存开销较大。

3. 循环链表

   尾节点指向头节点，形成闭环。可分为单向循环链表和双向循环链表。

   • 优点：适合环形数据处理（如轮询调度）。
   • 缺点：需注意循环终止条件，避免无限循环。

按存储结构分类

1. 静态链表

   使用数组模拟链表，通过数组下标代替指针。

   • 优点：无需动态内存分配，适合嵌入式系统等受限环境。
   • 缺点：容量固定，灵活性差。

2. 动态链表

   节点通过动态内存分配（如malloc）创建，内存可动态扩展。

   • 优点：灵活性强，内存利用率高。
   • 缺点：需手动管理内存，易产生内存泄漏。

按功能扩展分类

1. 带头节点的链表

   在链表头部添加一个不存储数据的节点（头节点），简化插入/删除操作。

   • 优点：统一操作逻辑，避免对头节点的特殊处理。

2. 不带头节点的链表

   直接以第一个数据节点作为头节点。

   • 优点：节省一个节点的空间。
   • 缺点：需单独处理头节点操作。

而今天我要模拟实现的是带头双向循环动态链表。

带头双向循环动态链表模拟实现

链表的结构结构体：

typedef int DCLDataType;
typedef struct DCListNode {
    DCLDataType data;               // 存储数据元素的值
    struct DCListNode* prev;        // 存放前驱结点的指针
    struct DCListNode* next;        // 存放后继结点的指针
}DCListNode;

链表的初始化：

// 链表初始化
DCListNode* DCListInit()
{
	DCListNode* head = (DCListNode*)malloc(sizeof(DCListNode));
	if (head == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(1);
	}
	head->next = head->prev = head;

	return head;
} 

注意点：在该链式表内，因为要实现的循环链表，所以需要在初始化的时候需要进行一个头尾相连向头指针。

链式表的销毁：

// 销毁链表
void DCListDestroy(DCListNode* L)
{
	if (L == NULL)
	{
		return;
	}
	DCListNode* dest ,*head = L;
	L = L->next;
	while (L != head)
	{
		dest = L;
		L = L->next;
		free(dest);
		dest = NULL;
	}
	free(head);
	head = NULL;
	return;
}

因为是一个循环链表需要进行特殊的处理，先从链式表头指针往后的第一个节点进行销毁，遇到头指针停止循环销毁，对头指针单独销毁。

获取链式表的为序i节点：

// 获取链表的位序i的结点
DCListNode* DCListGetElem(DCListNode* L, int i)
{
	if (i <= 0 || L == NULL)//错误操作，指针为空
	{
		return NULL;
	}
	DCListNode* node = L->next;
	int I = 1;
	for (I = 1; I < i && L != node; I++)
	{
		node = node->next;
	}

	if (L == node)//超出链式表的最大访问，遇到
		return NULL;
	return node;
}

1.判断头指针是否为空或者i小于等于0

2.声明节点跳过头指针，开始查找。

3.超出最大链式的极限返回NULL ，没有就返回node 节点

在pos位置后插入值为x的结点 和 头插 尾插

void DCListInsert(DCListNode* pos, DCLDataType x)
{
	DCListNode* news = (DCListNode*)malloc(sizeof(DCListNode));
	if (news == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(1);
	}
	news->next = pos->next;
	news->prev = pos;
	pos->next->prev = news;
	pos->next = news;
	news->data = x;

	return;
}
// 头插
void DCListPushFront(DCListNode* L, DCLDataType x)
{
	assert(L != NULL);
	DCListInsert(L, x);
	return;
}

// 尾插
void DCListPushBack(DCListNode* L, DCLDataType x)
{
	assert(L);
	DCListInsert(L->prev, x);
	return;
}

节点插入都要先申请一个节点，这个节点为了方便解释设为C点，要插入某个节点前面我们设A点下一个节点为B，节点的各个节点一定要遵循，A->B的节点最后改不然会导致找不到B点，或者可以用其他方式来实现，总之要保证B点有能够存取的地址的方式。

我的步骤就是先把申请来的新地址，先把新节点C的前后指针存入B和A，把B的后指针存入C，再把A的前指针存入C，再把C的data存入x。

头插和尾插都只需要把对应的地址传参即可，如果要实现对应位置插入就用刚才的DCListGetElem函数利用起来，就可以实现对应位置插入。

//对应位置插入
void DCListPushNode(DCListNode* L, DCLDataType x,int i)
{
	DCListNode* node = DCListGetElem(L, i);
	assert(node);
	DCListInsert(node, x);
	return;
}

删除pos位置的结点头删和尾删

// 删除pos位置的结点
void DCListDelete(DCListNode* pos)
{
	assert(pos != NULL);
	if (pos == pos->next)
	{
		return;
	}
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	free(pos);
	pos = NULL;
	return;
}

// 头删
void DCListPopFront(DCListNode* L)
{
	assert(L != NULL);
	DCListDelete(L->next);
	return;
}

// 尾删
void DCListPopBack(DCListNode* L)
{
	assert(L != NULL);
	DCListDelete(&L->prev);
	return;
}

对应位置删除只关注前后指针前后指针从新链接就可以。当前位置的前指针节点的后指针 改成 当前位置的指针的后一个节点；当前位置的后指针节点的前指针 改成 当前位置的指针的前一个节点；这样及保证前后指针完美链接，也可以不用声明多的变量，只用pos 进行空间释放。

注意点：

头删时把头指针的往后一个节点进行释放，而不是头指针释放，所以传参传L->next；尾删就是把头指针的L->prev 进行释放。原则就是保证删除的不是头指针，只有销毁才需要把头指针进行销毁。

打印输出：

// 打印链表中的元素
void DCListPrint(DCListNode* L)
{
	assert(L!=NULL);
	DCListNode* node = L->next;
	while (L!=node)
	{
		printf("%d -> ",node->data);
		node = node->next;
	}
	printf("\n");
	return;
}

模拟实现

void List_test()
{
	DCListNode* head = DCListInit();
	DCListPushBack(head, 1);
	DCListPushBack(head, 2);
	DCListPushBack(head, 3);
	DCListPushBack(head, 4);
	DCListPushBack(head, 5);
	DCListPushBack(head, 6);
	DCListPrint(head);
	DCListPushFront(head, 2);
	DCListPushFront(head, 3);
	DCListPushFront(head, 4);
	DCListPushFront(head, 5);
	DCListPushFront(head, 6);
	DCListPrint(head);

	DCListPopFront(head);
	DCListPrint(head);	
	DCListPopFront(head);
	DCListPrint(head);
	DCListPopFront(head);
	DCListPrint(head);


	DCListDestroy(head);

	
	return;
}

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

感谢观看！

悠仁さん