C#数据结构-双链表

据说单链表没有回路，那么双链表也出现了，既包括后继指针，又加入了前驱指针，某个元素可以寻找他上面一个元素，也可以寻找到下一个元素。当然双链表也是链表的一种。

物理存储结构：不一定是连续的存储区域

逻辑存储结构：逻辑上存储是连续的

使用场景：跟单链表一样，适用于对数据的大量新增和删除元素，对访问元素无要求，预先无法确定数据量的程序

首先创建存储元素结构

/// <summary>/// 双链表/// </summary>class DLinkList{public string data;//上一个节点public DLinkList prior;//下一个节点public DLinkList next;}

创建操作类和表头

/// <summary>/// 双链表操作/// </summary>class DLinkListClass{//创造双链表的头元素public DLinkList dhead = new DLinkList();
}

插入数据：同样跟单链表一样有两种方式插入，时间空间复杂度为：O(n)

#region 建立双链表-头插法 O(n)public void CreateListFrist(string[] split){DLinkList s;dhead.next = null;for (int i = 0; i < split.Length; i++){s = new DLinkList();s.data = split[i];//新增的这一级找到以前head指向的下一级，作为nexts.next = dhead.next;//头部的下一级的prior以前指向的是head，那么现在这级的prior先找到新插入的元素if (dhead.next!=null){s.next.prior = s;}//head的下一级指向新增项dhead.next = s;//新增项的prior上一级指向heads.prior = dhead;}}#endregion#region 建立双链表-尾插法 O(n)public void CreateListEnd(string[] split){DLinkList p, s;p = dhead;for (int i = 0; i < split.Length; i++){//插入新项s = new DLinkList();s.prior = p;s.data = split[i];//尾部的下一级指向新增项p.next = s;//新增项转换成尾部p = s;}p.next = null;}#endregion

输出双链表，时间空间复杂度为：O(n)

#region 输出双链表表 O(n)public string DispList(){string str = "";DLinkList p;p = dhead.next;while (p != null){str += p.data + " ";p = p.next;}return str;}#endregion

输出双链表的长度，时间空间复杂度为：O(n)

#region 双链表的长度 O(n)public int ListLength(){int i = 0;DLinkList p;p = dhead;while (p.next != null){i++;p = p.next;}return i;}#endregion

获取元素item项的值，时间空间复杂度为：O(n)

#region 获取第item项的值 O(n)public bool GetElem(int item, ref string e){DLinkList p = dhead;int j = 0;if (item < 1){return false;}//循环找到item的位置while (j < item && p != null){j++;p = p.next;}//判断item位置是否存在if (p == null){return false;}else{e = p.data;return true;}}#endregion

根据元素值获取位置，时间空间复杂度为：O(n)

#region 根据元素值获取item位置 O(n)public int LoateElem(string e){DLinkList p = dhead.next;int item = 0;//开始找元素里面的data与e相等while (p != null && p.data != e){//计数item++;//下一个元素p = p.next;}//如果双链表没有元素或者没有找到与双链表匹配的值，输出为0if (p == null){return 0;}else{return item;}}#endregion

指定位置插入元素，时间空间复杂度为：O(n)

1.这里先找到插入元素位置，获取前一个元素

2.将这个元素的后继地址给新增元素的后继地址

3.然后把下一个元素的前驱地址换成新元素的地址

4.然后将新元素的前驱地址换成前一个元素的地址

5.前一个元素的后继地址换成新元素地址

#region 在item插入值 O(n)public bool ListInsert(int item, string values){DLinkList p, s;p = dhead;int j = 0;while (j<item-1 && p!=null){p = p.next;j++;}if (p==null){return false;}else{//创造一个新增元素s = new DLinkList();s.data = values;//新增项找到下一级s.next = p.next;//新增项的下一级的prior找到新增元素if (s.next!=null){s.next.prior = s;}//新增项的prior上一级s.prior = p;//新增项上一级的nextp.next = s;return true;}}#endregion

删除定点的元素，时间空间复杂度为：O(n)

1.寻找到这个元素的位置

2.这里先找到删除元素的上一级，这个上一级的后继地址指向删除元素的下一级元素

3.然后这个上一级的前驱元素指向删除元素的上一级

#region 删除item项public bool ListDelete(int item, ref string values){DLinkList p, s;p = dhead;int j = 0;while (j<item-1 && p!=null){p = p.next;j++;}if (p==null || p.next==null){return false;}else{s = p.next;values = s.data;//删除项的上一级next寻找删除项下一级p.next = s.next;//删除项的下一级的prior寻找删除项的上一级if (p.next != null){s.next.prior = p;}//释放空间s = null;return true;}}#endregion

结论：双链表相比顺序表新增删除省了不少事，不用每次都要重新操作后面的移位问题，但是相对于链表内存消耗多了指针域

优点：没有空间限制，存储元素的个数无上限，基本只与内存空间大小有关。插入和删除元素速率高。

缺点：占用额外的空间以存储指针(浪费空间)。随机存取元素速率低。双链表要找一个数，必须要从表头开始找起，存取率元素的速率非常的低。

循环双链表，操作跟双链表一样，只是注意尾元素的后继不是指向空地址，而是指向head头元素，头元素的前驱地址指向的是尾元素的地址，这里的头元素在循环链表中做了一个参照物的作用，如果你不知道头元素在哪里，可能操作的时候会出现一直循环下去，最终会导致程序崩溃。

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