数据结构——带头双向循环链表

前言

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一、带头双向循环链表

1.1 双向链表

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。

1.2 带头双向循环链表

带头双向循环链表是在双向循环链表的基础上，引用一个哨兵位的头结点，哨兵位无任何意义，

本次我们来实现带头双向循环链表的增删查改

二、带头双向循环链表的增删查改

2.1 链表头文件 List.h

链表的创建

链表增删查改的声明

2.2 链表源文件 List.c

结点的创建

LTNode* BuyLTNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	return newnode;
}

2.2.1 链表的初始化

链表初始化就是定义哨兵位头结点，此处phead的data值可以为任意值

LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = BuyLTNode(-1);

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

	return phead;
}

2.2.2 链表的插入

尾插

在进行尾插时，最重要的一点时找到链表的尾端，又正因为时循环链表，所以链表的位段就是 phead->prev,在进行链表的链接

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);

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

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

头插

而在进行头插时，应该注意链表链接时的顺序，或者先标记好哨兵位的后继结点

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);
	LTNode* first = phead->next;

	newnode->next = first;
	first->prev = newnode;

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

2.2.3 链表的打印

本环节应该考虑循环多久停止，所以在循环链表中通常以phead->next为第一个结点开始遍历，当它回到phead时停止

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

2.2.4 链表的删除

尾删

找到尾端与尾端的前驱结点，直接将head与tailPrev链接起来，最后释放tail

void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(!LTEmpty(phead));

	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* tailPrev = tail->prev;

	free(tail);

	tailPrev->next = phead;
	phead->prev = tailPrev;
}

头删

定位到链表的第一个结点（不包括哨兵位），再进行头部的删除

void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(!LTEmpty(phead));

	LTNode* next = phead->next;

	phead->next = next->next;
	next->next->prev = phead;
	
	free(next);
}

2.2.5 链表的判空

在对链表进行删除时，我们必须考虑链表是否为空，对空链表的删除实则是个错误

bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	return phead->next == phead;
}

2.2.6 链表的查找

链表的查找实则为遍历一遍链表，找到符合的结点，同样要考虑循环结束的标志

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

	LTNode* cur = phead->next;

	while (cur!=phead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

2.2.7 链表的随机插入（pos之前）

只需找到并记录pos的前驱结点，再进行链接即可

void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	LTNode* prev = pos->prev;
	LTNode* newnode = BuyLTNode(x);

	//prev newnode pos
	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;

	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

2.2.7 链表的随机删除（pos位置）

删除pos位置的值，需找到前驱结点和后继结点，并进行链接

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

	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* posNext = pos->next;

	//posPrev pos posTail
	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}

2.2.8 链表的释放

此处释放后形参并不能改变实参，所以需在主函数中将链表置空

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

	LTNode* cur = phead->next;

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

三、 结果展示

代码结果如下（示例）：

四、感谢大家观看