【 C 】在双链表中插入一个新值的简明程序

上两篇博文讲了如何在单链表中插入一个值：

【 C 】在单链表中插入一个新节点的尝试（一）

【 C 】在单链表中插入一个新节点的尝试（二）

这篇博文讲解如何在双链表中插入一个值。

单链表的替代方案就是双链表。在一个双链表中，每个节点都包含两个指针——指向前一个节点的指针和指向后一个节点的指针。这可以使我们以任何方向遍历双链表，甚至可以忽前忽后地在双链表中访问。下图展示了一个双链表：

下面是节点类型的声明：

typedef struct NODE
{struct NODE *fwd;struct NODE *bwd;int    value;
} Node;

现在，存在两个根指针：一个指向链表的第一个节点，另一个指向链表的最后一个节点。这两个指针允许我们从链表的任何一端开始遍历链表。

我们可能想把两个根指针分开声明为两个变量。但这样一来，我们必须把两个指针都传递给插入函数。为根指针声明一个完整的节点更为方便，（下面的例子也是这么做的），只是它的值字段绝不会被使用。在我们的例子中，这个技巧只是浪费了一个整型值的内存空间。对于值字段非常大的链表，分开声明两个指针可能更好一些。另外，我们也可以在根节点的值字段中保存其他一些关于链表的信息，例如链表当前包含的节点数量。

根节点的fwd字段指向链表的第一个节点，根节点的bwd字段指向链表的最后一个节点。如果链表为空，这两个字段都为NULL。链表的第一个节点的bwd字段和最后一个节点的fwd字段都为NULL。在一个有序的链表中，各个节点将根据value字段的值以升序排列。

下面，我们编写一个函数，把一个值插入一个有序的双链表中。dll_insert函数接受两个参数：一个指向根节点的指针和一个需要插入的整型值。

开头提到的两个博文，在单链表中插入函数把重复的值也添加到链表中。在有些应用程序中，不插入重复的值可能更为合适。下面在双链表中插入一个值就是这种情况，dll_insert函数只有当欲插入的值原先不存在于链表中时才将其插入！

让我们以一种更为规范的方法来编写这个函数。当我们把一个节点插入一个链表中时，可能出现4中情况：

新值可能必须插入到链表的中间位置；
新值可能必须插入到链表的起始位置；
新值可能必须插入到链表的结束位置；
新值可能既插入到链表的起始位置又插入到链表的结束位置。

在情况1和2，新节点的fwd字段必须设置为指向链表的下一个节点的指针，链表的下一个节点的bwd字段必须设置为指向这个新节点。

在情况3和4，新节点的fwd字段必须设置为NULL，根节点的bwd字段必须设置为指向新节点。

在情况1和3，新节点的bwd字段必须设置为指向链表的前一个节点，而链表前一个节点的fwd字段必须设置为指向新节点。

在情况2和4，新节点的bwd字段必须设置为NULL，根节点的fwd字段必须设置为指向新节点。

为了让认识更为清晰，我画了一个示意图，示意双链表节点之间的情况：

下面的程序就是根据这来设计的，认真体会，或许更为清晰：

程序：

//简明的双链表插入函数
//把一个值插入到一个双链表中，rootp是一个指向根节点的指针，value是要插入的新值
//返回值：如果欲插值原先已经存在与链表中，函数返回0
//如果内存不足导致无法插入，返回返回-1；如果插入成功，函数返回1#include < stdlib.h>
#include < stdio.h >
#include < dll_node.h > //这是自己建立的一个头文件，用于保存双链表的节点声明int dll_insert( Node *rootp, int new_value )
{Node *this; //指向新节点之前的那个节点Node *next; //指向新节点之后的那个节点Node *newnode; //指向新节点本身//查看value是否已经存在于链表中，如果是就返回。//否则，为新值创建一个新的节点（newnode将指向它)for( this = rootp; ( next = this->fwd ) != NULL; this = next ){if( next->value == new_value )  //如果插入的新值在链表中已经存在，则返回0，不需要插入return 0;if( next->value > new_value )  //如果插入的新值小于当前节点的值，则直接跳出循环，也就是需要在该节点之前插入新值break;//如果上面两种情况都不是，则插入的新值大于当前节点的值，继续循环}//为新节点开辟内存空间newnode = ( Node*)malloc( sizeof( Node ) );if( newnode == NULL )return -1; //如果内存分配不成功，则返回 -1；newnode->value = new_value; //为新节点赋新值if( next != NULL ) //这个条件的意思是新节点并非位于链表尾部{if(this != rootp )  //新节点并非位于链表起始位置{newnode->fwd = next;this->fwd = newnode;newnode->bwd = this;next->bwd = newnode;}else  //新节点位于链表起始位置{newnode->fwd = next;rootp->fwd = newnode;newnode->bwd = NULL;next->bwd = newnode;}}else //新节点位于链表的尾部{if( this != rootp ) //新节点并非位于链表的起始位置（链表不为空）{newnode->fwd = NULL;this->fwd = newnode;newnode->bwd = this;rootp->bwd = newnode;}else{//新节点既位于起始位置，又位于尾部，也就是说原链表为空newnode->fwd = NULL;rootp->fwd = newnode;newnode->bwd = NULL;rootp->bwd = newnode;}}return 1;}

一开始，函数使 this 指向根节点。next 指针始终指向 this 之后的那个节点。它的思路是这两个指针同步前进，直到新节点应该插入这两者之间。for循环检查next所指向的节点的值，判断是否到达需要插入的位置。

如果在链表中找到新值，也就是说链表中本身就存在需要插入的新值：

if( next->value == new_value )  //如果插入的新值在链表中已经存在，则返回0，不需要插入return 0;

那么就简单的返回。否则，当到达链表尾部（

( next = this->fwd ) == NULL

）或者找到适当的插入位置：

 if( next->value > new_value )  //如果插入的新值小于当前节点的值，则直接跳出循环，也就是需要在该节点之前插入新值break;

循环终止。

在任何一种情况下，新节点都应该插入到 this 指向的节点的后面。注意，在我们决定新值是否应该实际插入到链表之前，并不为它分配内存。如果事先分配内存，如果发现新值原先已经存在于链表中，就有可能发生内存泄露。

当我们把12插入到链表中时，观察下情况：下面这张图显示了for循环终止之后几个变量的状态。

然后，函数为新节点分配内存，下面几条语句执行之后，

newnode->fwd = next;
this->fwd = newnode;

链表的样子如下：

然后，执行下列语句：

 newnode->bwd = this;
next->bwd = newnode;

这就完成了把新值插入到链表中的过程：

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