数据结构入门：带头双向循环链表（从入门到精通）

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带头双向循环链表

与单链表的区别

单向/双向

单向：只有一个ｎｅｘｔ指针，只指向下一位元素

双向：有两个指针，指向上一位和下一位元素，寻找前一节点和后一节点很便利

在这里插入图片描述

带头/不带头

带头：在本来的头结点之前还有一个哨兵卫节点作为头节点，它的址域指针指向头节点，值域不做使用
不带头：没有哨兵卫头节点，在尾删尾插等问题中要考虑头结点的情况（局限）

循环/非循环

循环：头结点会与尾节点相连

非循环：头结点不与尾节点相连

代码的实现

接口

// 创建链表（链表初始化）
ListNode* ListCreate();
//创建节点
ListNode* BuyListNode(ListNode* pHead);
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

节点的构造

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
    LTDataType data;
    struct ListNode* next;
    struct ListNode* prev;
}ListNode;

初始化链表

// 创建链表（初始化）
ListNode* ListCreate()
{
    //开辟哨兵卫头结点
    ListNode* plist = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    if (plist == NULL)//失败打印错误信息并结束进程
    {
        perror("ListCreat fail:");
        exit(-1);
    }
    plist->next = plist;
    plist->prev = plist;
    return plist;
}

开辟节点

//创建节点
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
    //创建节点
    ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    if (newnode == NULL)//失败打印错误信息并结束进程
    {
        perror("creatnode fail:");
        exit(-1);
    }
    newnode->data = x;
    //初始化结点
    newnode->next = NULL;
    newnode->prev = NULL;
    return newnode;
}

销毁链表

注：动态开辟的链表空间，在不使用后需要将之释放，避免造成内存泄漏

// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
    //断言传入指针不为NULL
    assert(pHead);
    ListNode* cur = pHead;
    pHead->prev->next = NULL;
    while (cur!=NULL)
    {
        ListNode* next = cur->next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    return;
}

打印链表

// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
    //断言传入指针不为NULL
    assert(pHead);
    //创建寻址指针
    ListNode* cur = pHead->next;
    //循环遍历链表
    while (cur != pHead)
    {
        //打印数据
        printf("%d->", cur->data);
        //找到下一个节点
        cur = cur->next;
    }printf("NULL\n");
    return;
}

尾插链表

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
    //断言传入指针不为NULL
    assert(pHead);
    //创建节点
    ListNode* newnode = BuyListNode(x);
    //找到尾节点
    ListNode* tail=pHead->prev;
    tail->next = newnode;
    newnode->prev = tail;

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

尾删链表

尾删前记录前一节点的地址

// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
    //断言传入指针不为NULL
    assert(pHead);
    //只剩哨兵卫头结点的情况
    if (pHead->prev == pHead)
        return;
    //记录尾节点及其前一节点
    ListNode* tail = pHead->prev;
    ListNode* tailprev = tail->prev;
    //释放尾节点
    free(tail);
    //构建尾节点前一节点与哨兵卫头结点的关系
    tailprev->next = pHead;
    pHead->prev = tailprev;
    return;
}

头插链表

头插前记录哨兵卫头节点的下一节点

// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
    //断言传入指针不为NULL
    assert(pHead);
    //创建节点
    ListNode* newnode = BuyListNode(x);
    //记录哨兵卫头结点的下一节点
    ListNode* next = pHead->next;
    //构建各节点之间的关系
    pHead->next = newnode;
    newnode->prev = pHead;

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

头删链表

// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
    //断言传入指针不为NULL
    assert(pHead);
    //只剩哨兵卫头结点的情况
    if (pHead->next == pHead)
        return;
    //记录哨兵卫头结点下一节点及其的下一节点
    ListNode* next = pHead->next;
    ListNode* nextNext = next->next;
    //释放节点
    free(next);
    pHead->next = nextNext;
    nextNext->prev = pHead;
    return;
}

查找链表

// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
    //断言传入指针不为NULL
    assert(pHead);
    //创建寻址指针
    ListNode* cur = pHead->next;
    while (cur != pHead)
    {
        //比较数据
        if (cur->data == x)
            return cur;
        //找到下一个节点
        cur = cur->next;
    }
    //没找到则返回NULL
    return NULL;
}

链表pos位置的删除

void ListErase(ListNode* pos)
{
    assert(pos);
    ListNode* prev = pos->prev;
    ListNode* next = pos->next;
    free(pos);
    prev->next = next;
    next->prev = prev;
    return;
}