带头结点的双向循环链表的实现

一、双向链表的概念

双向链表的每个结点有两个指针，一个指针指向该结点的前驱，一个指针指向该结点的后继。

二、双向链表的存储结构

//线性表的双向链表存储结构
typedef struct DuLNode
{ElemType data;DuLNode *prior, *next;
}DuLNode, *DuLinkList;

三、带有头结点的双向循环链表的样子

四、带头结点的双向循环链表的操作

五、操作的实现

1、 创建空的双向循环链表L

void InitList(DuLinkList &L)
{ // 产生空的双向循环链表LL = (DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));//创建结点if (L != NULL)L->next = L->prior = L;elseexit(-1);
}

2、判断双循环链表是否为空

bool ListEmpty(DuLinkList L)
{ // 初始条件：线性表L已存在。//操作结果：若L为空表，则返回true，否则返回falseif (L->next == L && L->prior == L)return true;elsereturn false;
}

3、获取双循环链表的结点元素个数

int ListLength(DuLinkList L)
{ // 初始条件：L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数//只利用后指针域即可int i = 0;DuLinkList p = L->next; // p指向第一个结点while (p != L) // 查看p是不是指向头结点，不是头结点就计数1{i++;p = p->next;}return i;
}

4、在带头结点的双链循环线性表L中第i个位置之前插入元素e

bool ListInsert(DuLinkList L, int i, ElemType e)
{ // 在带头结点的双链循环线性表L中第i个位置之前插入元素e，i的合法值为1≤i≤表长+1DuLinkList p = L, NewNode;if (i<1 || i>ListLength(L) + 1) // i超出范围，其值不合法return false;int j = 0;while (j < i - 1)// 在L中确定第i-1个结点的位置指针p{j++;p = p->next;}if (p == NULL) // p=NULL,即第i个元素的前驱不存在(设头结点为第1个元素的前驱)return false;NewNode = (DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));if (NewNode == NULL)return false;NewNode->data = e;//新节点赋值NewNode->prior = p; // 新结点前指针域指向第i-1个结点NewNode->next = p->next;//新结点后指针域指向第i个结点p->next->prior = NewNode;//第i个结点的前指针域指向新结点p->next = NewNode;//第i-1个结点的后指针域指向新结点return true;
}

5、遍历输出结点值

void ListTraverse(DuLinkList L)
{DuLinkList p = L->next;//p指向第一个结点while (p != L){printf("  %d",p->data);p = p->next;}printf("\n");
}

6、获取第i个结点的值

ElemType GetElem(DuLinkList L, ElemType i)
{if (i<1||i>ListLength(L))//i不在链表结点范围之内{printf("输入的i值非法");return false;}DuLinkList p = L;int j = 0;while (j<i)//找到第i个结点的指针{j++;p = p->next;}return p->data;//返回地i和结点的值
}

7、反向遍历输出结点值

void ListTraverseBack(DuLinkList L)
{DuLinkList p = L->prior;//p指向第一个结点while (p != L){printf("  %d", p->data);p = p->prior;}printf("\n");
}

8、 查询结点值为cur_e的结点的直接前驱结点值

bool PriorElem(DuLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &pre_e)
{ // 初始条件：线性表L已存在// 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱，//           否则操作失败，pre_e无定义DuLinkList q = NULL, p = L; // p指向头结点if (p->next->data == cur_e)//判断cur_e是否等于首结点值{printf("首结点没有前驱");return false;// 操作失败}while (p->next != L) // p的下一个结点不是头结点则指向下一个结点{    p = p->next;if (p->data == cur_e)//判后{pre_e = p->prior->data;return true;}}return false; // 操作失败
}

9、 查询结点值为cur_e的结点的直接后驱结点值

bool NextElem(DuLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &next_e)
{ // 初始条件：线性表L已存在// 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继，//           否则操作失败，next_e无定义DuLinkList p = L->next; // p指向首结点while (p->next != L) // p指向结点的指针域没有指向头结点（p的下一个结点不是头结点），只有最后一个结点的指针域指向头结点，即p不指向最后一个结点{if (p->data == cur_e)//判前{next_e = p->next->data;//满足条件获取后继结点值return true;}p = p->next;//不满足条件p指向下一个结点}return false; // 操作失败
}

10、双向链表L中返回第i个元素的地址。

DuLinkList GetElemP(DuLinkList L, int i) // 另加
{ // 在双向链表L中返回第i个元素的地址。i为0，返回头结点的地址。若第i个元素不存在，// 返回NULLint j;DuLinkList p = L; // p指向头结点if (i<0 || i>ListLength(L)) // i值不合法return NULL;for (j = 1; j <= i; j++)p = p->next;return p;
}

11、删除带头结点的双链循环线性表L的第i个元素，i的合法值为1≤i≤表长

bool ListDelete(DuLinkList L,int i,ElemType &e)
{if (i<1 || i>ListLength(L)){printf("i的值不合法\n");return false;}DuLinkList p = L,q;int j = 0;while (j < i-1)//找到第i-1个结点{j++;p = p->next;}q = p->next;e = q->data;p->next = q->next;q->next->prior = p;free(q);return true;
}

12、清空双循环链表

void ClearList(DuLinkList L) // 不改变L
{ // 初始条件：L已存在。操作结果：将L重置为空表DuLinkList q, p = L->next; // p指向第一个结点while (p != L) // p没到表头{q = p->next;free(p);p = q;}L->next = L->prior = L; // 头结点的两个指针域均指向自身
}

13、销毁双循环链表

void DestroyList(DuLinkList &L)
{ // 操作结果：销毁双向循环链表LDuLinkList q, p = L->next; // p指向第一个结点while (p != L) // p没到表头{q = p->next;free(p);p = q;}free(L);L = NULL;
}

最后给出完整代码

// 带头结点的双向循环链表.cpp#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<malloc.h> //定义数据类型;
typedef int ElemType;//线性表的双向链表存储结构
typedef struct DuLNode
{ElemType data;DuLNode *prior, *next;
}DuLNode, *DuLinkList;//函数声明
//1、 创建双向循环链表L
void InitList(DuLinkList &L);
//2、判断双循环链表是否为空
bool ListEmpty(DuLinkList L);
//3、获取双循环链表的结点元素个数
int ListLength(DuLinkList L);
//4、在带头结点的双链循环线性表L中第i个位置之前插入元素e
bool ListInsert(DuLinkList L, int i, ElemType e);
//5、遍历输出结点值
void ListTraverse(DuLinkList L);
//6、获取第i个结点的值
ElemType GetElem(DuLinkList L, ElemType i);
//7、反向遍历输出结点值
void ListTraverseBack(DuLinkList L);
//8、 查询结点值为cur_e的结点的直接前驱结点值
bool PriorElem(DuLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &pre_e);
//9、 查询结点值为cur_e的结点的直接后驱结点值
bool NextElem(DuLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &next_e);
//10、双向链表L中返回第i个元素的地址。
DuLinkList GetElemP(DuLinkList L, int i);
//11、删除带头结点的双链循环线性表L的第i个元素，i的合法值为1≤i≤表长
bool ListDelete(DuLinkList L, int i, ElemType &e);
//12、清空双循环链表
void ClearList(DuLinkList L);// 不改变Lint main()
{DuLinkList L;InitList(L);if (ListEmpty(L)){printf("链表为空！\n");}else{printf("链表不为空\n");}printf("链表的长度为 %d\n",ListLength(L));for (int i = 1; i <= 10; i++){ListInsert(L,i,2*i);}ListTraverse(L);int i = 10;printf("获取第%d个结点值为 %d\n", i,GetElem(L, i));ListTraverseBack(L);DuLinkList p = GetElemP(L,  i);printf("第%d个结点的地址是%p\n",i,p);ElemType e = 0;ListDelete( L,  i, e);printf("删除的第%d个结点的值是%d\n",i,e);ClearList(L);ListTraverse(L);//DestroyList(L);//ListTraverse(L);return 0;
}
//1、 创建双向循环链表L
void InitList(DuLinkList &L)
{ // 产生空的双向循环链表LL = (DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));//创建结点if (L != NULL)L->next = L->prior = L;elseexit(-1);
}//2、判断双循环链表是否为空
bool ListEmpty(DuLinkList L)
{ // 初始条件：线性表L已存在。//操作结果：若L为空表，则返回true，否则返回falseif (L->next == L && L->prior == L)return true;elsereturn false;
}
//3、获取双循环链表的结点元素个数
int ListLength(DuLinkList L)
{ // 初始条件：L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数//只利用后指针域即可int i = 0;DuLinkList p = L->next; // p指向第一个结点while (p != L) // 查看p是不是指向头结点，不是头结点就计数1{i++;p = p->next;}return i;
}// 4、在带头结点的双链循环线性表L中第i个位置之前插入元素e
bool ListInsert(DuLinkList L, int i, ElemType e)
{ // 在带头结点的双链循环线性表L中第i个位置之前插入元素e，i的合法值为1≤i≤表长+1// 改进算法2.18，否则无法在第表长+1个结点之前插入元素DuLinkList p = L, NewNode;if (i<1 || i>ListLength(L) + 1) // i超出范围，其值不合法return false;int j = 0;while (j < i - 1)// 在L中确定第i-1个结点的位置指针p{j++;p = p->next;}if (p == NULL) // p=NULL,即第i个元素的前驱不存在(设头结点为第1个元素的前驱)return false;NewNode = (DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));if (NewNode == NULL)return false;NewNode->data = e;//新节点赋值NewNode->prior = p; // 新结点前指针域指向第i-1个结点NewNode->next = p->next;//新结点后指针域指向第i个结点p->next->prior = NewNode;//第i个结点的前指针域指向新结点p->next = NewNode;//第i-1个结点的后指针域指向新结点return true;
}
//5、遍历输出结点值
void ListTraverse(DuLinkList L)
{DuLinkList p = L->next;//p指向第一个结点while (p != L){printf("  %d",p->data);p = p->next;}printf("\n");
}
//6、获取第i个结点的值
ElemType GetElem(DuLinkList L, ElemType i)
{if (i<1||i>ListLength(L))//i不在链表结点范围之内{printf("输入的i值非法");return false;}DuLinkList p = L;int j = 0;while (j<i)//找到第i个结点的指针{j++;p = p->next;}return p->data;//返回地i和结点的值
}//7、反向遍历输出结点值
void ListTraverseBack(DuLinkList L)
{DuLinkList p = L->prior;//p指向第一个结点while (p != L){printf("  %d", p->data);p = p->prior;}printf("\n");
}//8、 查询结点值为cur_e的结点的直接前驱结点值
bool PriorElem(DuLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &pre_e)
{ // 初始条件：线性表L已存在// 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱，//           否则操作失败，pre_e无定义DuLinkList q = NULL, p = L; // p指向头结点if (p->next->data == cur_e)//判断cur_e是否等于首结点值{printf("首结点没有前驱");return false;// 操作失败}while (p->next != L) // p的下一个结点不是头结点则指向下一个结点{    p = p->next;if (p->data == cur_e)//判后{pre_e = p->prior->data;return true;}}return false; // 操作失败
}//9、 查询结点值为cur_e的结点的直接后驱结点值
bool NextElem(DuLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &next_e)
{ // 初始条件：线性表L已存在// 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继，//           否则操作失败，next_e无定义DuLinkList p = L->next; // p指向首结点while (p->next != L) // p指向结点的指针域没有指向头结点（p的下一个结点不是头结点），只有最后一个结点的指针域指向头结点，即p不指向最后一个结点{if (p->data == cur_e)//判前{next_e = p->next->data;//满足条件获取后继结点值return true;}p = p->next;//不满足条件p指向下一个结点}return false; // 操作失败
}
//10、双向链表L中返回第i个元素的地址。
DuLinkList GetElemP(DuLinkList L, int i) // 另加
{ // 在双向链表L中返回第i个元素的地址。i为0，返回头结点的地址。若第i个元素不存在，// 返回NULLint j;DuLinkList p = L; // p指向头结点if (i<0 || i>ListLength(L)) // i值不合法return NULL;for (j = 1; j <= i; j++)p = p->next;return p;
}
//11、删除带头结点的双链循环线性表L的第i个元素，i的合法值为1≤i≤表长
bool ListDelete(DuLinkList L,int i,ElemType &e)
{if (i<1 || i>ListLength(L)){printf("i的值不合法\n");return false;}DuLinkList p = L,q;int j = 0;while (j < i-1)//找到第i-1个结点{j++;p = p->next;}q = p->next;e = q->data;p->next = q->next;q->next->prior = p;free(q);return true;
}
//12、清空双循环链表
void ClearList(DuLinkList L) // 不改变L
{ // 初始条件：L已存在。操作结果：将L重置为空表DuLinkList q, p = L->next; // p指向第一个结点while (p != L) // p没到表头{q = p->next;free(p);p = q;}L->next = L->prior = L; // 头结点的两个指针域均指向自身
}
//13、销毁双循环链表
void DestroyList(DuLinkList &L)
{ // 操作结果：销毁双向循环链表LDuLinkList q, p = L->next; // p指向第一个结点while (p != L) // p没到表头{q = p->next;free(p);p = q;}free(L);L = NULL;
}

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