【数据结构】双向链表（带头双向循环链表）—

文章目录

1. 双链表
- 1.1 前言
- 1.2 带头双向循环链表
2. 带头双向循环链表的实现
- 2.1 双向链表的定义声明
- 2.2 双向链表的初始化
- 2.3 释放双向链表
- 2.4 打印双向链表
- 2.5 双向链表尾插
- 2.6 双向链表尾删
- 2.7 双向链表头插
- 2.8 双向链表头删
- 2.9 查找双向链表指定值的元素
- 2.10 在指定位置pos之前插入元素
- 2.11 删除指定位置pos处的元素
3. 完整代码展示

1. 双链表

1.1 前言

在上一篇文章我们已经介绍了链表的分类，链表的种类非常多，分为带头还是不带头、单向的还是多向的、单向还是双向循环……上一节我们学习了不带头单向的不循环的链表，这一节，我们主要实现带头双向循环的链表。如果我们把这两种结构的链表掌握的话，那么所有类型的链表我们都可以自己实现了

1.2 带头双向循环链表

带头双向循环链表是链表中结构最复杂的，一般用在单独存储数据。在实际解决问题的过程中，我们遇到大多数的链表都是这种带头双向循环的链表。这种链表虽然结构比较复杂，但是代码比较简单，处理方式非常简单高效，会有很多优势。
这种链表是有两个指针域的，分为前驱指针和后继指针。前驱指针指向前一个节点，后继指针指向后一个节点。而且这种指针是循环的，所以最后一个节点会指向头结点，形成一个环的结构，即循环。

2. 带头双向循环链表的实现

首先，我们还是先创建一个工程：

List.h—带头双向循环链表的定义、接口函数的声明、以及头文件的引用
List.c—接口函数的具体实现
test.c—主函数、测试

2.1 双向链表的定义声明

带头双向链表有一个数据域和两个指针域。指针域一个是前驱指针，指向前一个节点，一个是后继指针，指向后一个节点。

typedef int LTDataType;typedef struct ListNode
{struct ListNode* prev;//前驱节点struct ListNode* next;//后继节点LTDataType data;//数据域
};

2.2 双向链表的初始化

初始化双向链表，首先动态申请一个节点，让自己的前驱和后继指针都指向自己，形成一个循环。

动态申请一个节点：

//动态申请一个新节点
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));if (newnode == NULL)//判断是否申请节点成功{printf("malloc fail");exit(-1);}newnode->next = NULL;//先置空newnode->prev = NULL;//先置空newnode->data = x;//赋值
}

初始化双向链表：

//初始化双向链表
void ListInit(ListNode** pphead)
{*pphead = BuyListNode(-1);//动态申请的是头结点(*pphead)->prev = *pphead;//前驱指向自己(*pphead)->next = *pphead;//后继指针自己，形成循环的链表
}

初始化双向链表时，我们需要改变头指针的指向，所以要传二级指针

2.3 释放双向链表

在释放双向链表的时候，要将plist的头指针置空，所以传二级指针。但是，也可以传一级指针，因为我们是带头的双向指针，头节点是一直不变的，下面的头插、头删、尾插、尾删等操作中我们都只需要传一级指针即可。

//释放双向链表
void ListDestory(ListNode** pphead)
{assert(*pphead);//断言assert(pphead);//断言ListNode* cur = (*pphead)->next;while (cur != *pphead)//遍历双向链表{ListNode* next = cur->next;//切记要记录cur的后继节点free(cur);cur = next;}free(*pphead);//释放头指针*pphead = NULL;//置空头结点
}

2.4 打印双向链表

//打印双向链表
void ListPrint(ListNode* phead)
{assert(phead);//断言ListNode* cur = phead->next;//记录第一个节点printf("head <-> ");while (cur != phead)//遍历链表{printf("%d <-> ", cur->data);cur = cur->next;}printf("head\n");
}

2.5 双向链表尾插

双向链表尾插步骤：

记录尾结点（切记不要忘记，不然最后找不到）
尾结点的后继指针指向新节点
新节点的前驱指针指向尾结点
新节点的后继指针指向头指针
头指针的前驱指针指向新节点

//尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);//头指针不可以为空ListNode* newnode = BuyListNode(x);//动态申请一个节点ListNode* tail = phead->prev;//记录尾结点tail->next = newnode;//1.尾结点的后继指针指向新节点newnode->prev = tail;//2.新节点的前驱指针指向尾结点newnode->next = phead;//3.新节点的后继指针指向头指针phead->prev = newnode;//4.头指针的前驱指针指向新节点
}

注意：双向链表的尾插操作不需要考虑是否是第一个元素，都是成立的，这就是双向链表的优势。

测试一下尾插：

2.6 双向链表尾删

双向链表尾插的步骤:

记录尾结点（切记不要忘记，不然最后找不到）
尾结点的前驱节点（倒数第二个节点）的next指针指向头结点
头结点的前驱指针指向尾结点的前驱节点（倒数第二个节点）
释放尾结点

//尾删
void ListPopBack(ListNode* phead)
{assert(phead);//断言assert(phead->next != phead);//链表不能为空ListNode* tail = phead->prev;//记录尾结点ListNode* tailPrev = tail->prev;//记录尾结点的前驱节点tailPrev->next = phead;//1.尾结点的前驱指针的next指向头结点phead->prev = tailPrev;//2.头指针指向尾结点的前驱指针free(tail);//3.释放尾结点
}

测试一下尾删：

2.7 双向链表头插

//头插
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);//断言ListNode* newnode = BuyListNode(x);//动态申请一个节点ListNode* first = phead->next;//记录第一个节点phead->next = newnode;//头结点的next指向新节点newnode->next = first;//新节点的next指向原来的第一个节点newnode->prev = phead;//新节点的前驱节点指向头指针first->prev = newnode;//原来的第一个节点的前驱节点指向新节点
}

测试一下头插：

2.8 双向链表头删

//头删
void ListPopFront(ListNode* phead)
{assert(phead);//断言assert(phead->next != phead);//双向链表不能为空ListNode* first = phead->next;//记录原来的第一个节点phead->next = first->next;//phead的next指向原来第一个节点的后继节点first->next->prev = phead;//原来第一个节点的后继节点的prev指向头结点free(first);//头删操作
}

测试一下头删：

2.9 查找双向链表指定值的元素

若查到此元素，返回该元素的地址；若没有找到，返回NULL

//查找指定值的元素，若找到，返回该元素的地址，若没有找到，返回NULL
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);//断言assert(phead->next != NULL);//双向链表不能为空ListNode* cur = phead->next;//记录第一个节点while (cur != phead)//遍历双向链表{if (cur->data == x){return cur;//找到了，返回该元素的地址}cur = cur->next;}return NULL;//没有找到，返回NULL
}

2.10 在指定位置pos之前插入元素

//在指定位置pos之前插入元素
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{assert(pos);//pos的合法性ListNode* newnode = BuyListNode(x);//动态申请一个节点ListNode* posPrev = pos->prev;//记录pos的前驱节点posPrev->next = newnode;//pos的前驱节点的next指向新节点newnode->next = pos;//新节点的next指向posnewnode->prev = posPrev;//新节点的prev指向pos的前驱节点pos->prev = newnode;//pos的prev指向新节点
}

测试一下（配合查找）：

2.11 删除指定位置pos处的元素

//删除指定位置pos处的元素
void ListErase(ListNode* pos)
{assert(pos);//pos的合法性ListNode* posPrev = pos->prev;//记录pos的前驱节点ListNode* posNext = pos->next;//记录pos的后继节点posPrev->next = posNext;//pos的前驱节点的next指向pos的后继节点posNext->prev = posPrev;//pos的后继节点的prev指向pos的前驱节点free(pos);//释放pos
}

测试一下（配合查找）：

3. 完整代码展示

List.h

#pragma once#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>typedef int LTDataType;typedef struct ListNode
{struct ListNode* prev;//前驱节点struct ListNode* next;//后继节点LTDataType data;//数据域
}ListNode;ListNode* BuyListNode(LTDataType x);//动态申请一个新节点
void ListInit(ListNode** pphead);//初始化双向链表
void ListDestory(ListNode** pphead);//释放双向链表
void ListPrint(ListNode* phead);//打印双向链表
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x);//尾插
void ListPopBack(ListNode* phead);//尾删
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x);//头插
void ListPopFront(ListNode* phead);//头删
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x);//查找指定值的元素，若找到，返回该元素的地址，若没有找到，返回NULL
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);//在指定位置pos之前插入元素
void ListErase(ListNode* pos);//删除指定位置pos处的元素

List.c

#include "List.h"//动态申请一个新节点
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));if (newnode == NULL)//判断是否申请节点成功{printf("malloc fail");exit(-1);}newnode->next = NULL;//先置空newnode->prev = NULL;//先置空newnode->data = x;//赋值return newnode;
}//初始化双向链表
void ListInit(ListNode** pphead)
{*pphead = BuyListNode(-1);//动态申请的是头结点(*pphead)->prev = *pphead;//前驱指向自己(*pphead)->next = *pphead;//后继指针自己，形成循环的链表
}//释放双向链表
void ListDestory(ListNode** pphead)
{assert(*pphead);//断言assert(pphead);//断言ListNode* cur = (*pphead)->next;while (cur != *pphead)//遍历双向链表{ListNode* next = cur->next;//切记要记录cur的后继节点free(cur);cur = next;}free(*pphead);//释放头指针*pphead = NULL;//置空头结点
}//打印双向链表
void ListPrint(ListNode* phead)
{assert(phead);//断言ListNode* cur = phead->next;//记录第一个节点printf("head <-> ");while (cur != phead)//遍历链表{printf("%d <-> ", cur->data);cur = cur->next;}printf("head\n");
}//尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);//头指针不可以为空ListNode* newnode = BuyListNode(x);//动态申请一个节点ListNode* tail = phead->prev;//记录尾结点tail->next = newnode;//1.尾结点的后继指针指向新节点newnode->prev = tail;//2.新节点的前驱指针指向尾结点newnode->next = phead;//3.新节点的后继指针指向头指针phead->prev = newnode;//4.头指针的前驱指针指向新节点
}//尾删
void ListPopBack(ListNode* phead)
{assert(phead);//断言assert(phead->next != phead);//链表不能为空ListNode* tail = phead->prev;//记录尾结点ListNode* tailPrev = tail->prev;//记录尾结点的前驱节点tailPrev->next = phead;//1.尾结点的前驱指针的next指向头结点phead->prev = tailPrev;//2.头指针指向尾结点的前驱指针free(tail);//3.释放尾结点
}//头插
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);//断言ListNode* newnode = BuyListNode(x);//动态申请一个节点ListNode* first = phead->next;//记录第一个节点phead->next = newnode;//头结点的next指向新节点newnode->next = first;//新节点的next指向原来的第一个节点newnode->prev = phead;//新节点的前驱节点指向头指针first->prev = newnode;//原来的第一个节点的前驱节点指向新节点
}//头删
void ListPopFront(ListNode* phead)
{assert(phead);//断言assert(phead->next != phead);//双向链表不能为空ListNode* first = phead->next;//记录原来的第一个节点phead->next = first->next;//phead的next指向原来第一个节点的后继节点first->next->prev = phead;//原来第一个节点的后继节点的prev指向头结点free(first);//头删操作
}//查找指定值的元素，若找到，返回该元素的地址，若没有找到，返回NULL
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);//断言assert(phead->next != NULL);//双向链表不能为空ListNode* cur = phead->next;//记录第一个节点while (cur != phead)//遍历双向链表{if (cur->data == x){return cur;//找到了，返回该元素的地址}cur = cur->next;}return NULL;//没有找到，返回NULL
}//在指定位置pos之前插入元素
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{assert(pos);//pos的合法性ListNode* newnode = BuyListNode(x);//动态申请一个节点ListNode* posPrev = pos->prev;//记录pos的前驱节点posPrev->next = newnode;//pos的前驱节点的next指向新节点newnode->next = pos;//新节点的next指向posnewnode->prev = posPrev;//新节点的prev指向pos的前驱节点pos->prev = newnode;//pos的prev指向新节点
}//删除指定位置pos处的元素
void ListErase(ListNode* pos)
{assert(pos);//pos的合法性ListNode* posPrev = pos->prev;//记录pos的前驱节点ListNode* posNext = pos->next;//记录pos的后继节点posPrev->next = posNext;//pos的前驱节点的next指向pos的后继节点posNext->prev = posPrev;//pos的后继节点的prev指向pos的前驱节点free(pos);//释放pos
}

test.c

#include "List.h"void test01()
{ListNode* plist = NULL;ListInit(&plist);//初始化双链表，创建头结点//尾插几个数据ListPushBack(plist, 1);ListPushBack(plist, 2);ListPushBack(plist, 3);ListPushBack(plist, 4);ListPushBack(plist, 5);//删除指定位置pos处的元素ListNode* pos = ListFind(plist, 3);ListErase(pos);在指定位置pos出的前面插入元素//ListNode* pos = ListFind(plist, 3);//ListInsert(pos, 50);头删//ListPopFront(plist);//ListPopFront(plist);头插几个数据//ListPushFront(plist, 10);//ListPushFront(plist, 20);//ListPushFront(plist, 30);尾删//ListPopBack(plist);//ListPopBack(plist);//打印双向链表ListPrint(plist);
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

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