数据结构--双向循环链表（C语言）

原创

酸菜汤 2021-10-30 20:50:20 ©著作权

文章标签 数据结构 C语言双向循环链表 文章分类 数据结构与算法人工智能

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引言

在链表中，我们可以分成三张情况

单向或双向
带头或不带### H3头
循环或非循环将他们排列组合，我们可以得到八种情况虽然有这么多的链表结构，但是我们实际中最常用的还是两种结构：

无头单向肺循环链表（无头单链表）

无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。图片.png

带头双向循环链表

带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会++带来很多优势++，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。图片.png

1.初始化链表

定义一个结构体

typedef struct ListNode
{
	LTDateType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

声明初始化结构体

void ListInit(LTNode* phead);

在test.c中测试

void TestList1()
{
	LTNode* plist = NULL;
	ListInit(plist);
}

当我们把plist赋值为NULL,实参改变，但是我们写的ListInit函数中，形参的改变不会影响实参的改变，这里如果想改变实参，就需要传二级指针。如果不传二级指针，我们可以加返回值。

LTNode* ListInit();

LTNode* ListInit()
{
	//哨兵位头结点
	LTNode* phead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;

	return phead;
}

图片.png test.c中

LTNode* plist = ListInit();//将实参初始化，这时plist就可以接收

这里再强调一下，单链表中的二级指针是因为形参的改变不会影响实参，因为他没有哨兵位的头节点，我们在test.c中将头节点初始化为NULL，整个链表为空，需要将数据插入到头节点，改变头结点的值，一级指针无法将数据返回给实参，实参得不到改变，所以我们要传二级指针，取到形参的地址，它里面的值改变，才会传到test.c中。其实单链表也可以用返回值来接收，但是他在test.c中测试的时候，会变成

	SLTNode* plist = NULL;
	plist = SListPusthFront(plist, 1);
	plist = SListPusthFront(plist, 2);
	plist = SListPusthFront(plist, 3);

每次都要用plist接收一下。而带哨兵位的双向循环链表，我们将值传进去，改变了一次哨兵位头节点的值，将地址传进去，后面的值将其链接即可。带哨兵位的双向循环链表最好用带返回值的来接收。

尾插

尾插的思路跟单链表一样，找到为节点并插入，但是这次我们不需要遍历整个链表找到为节点，因为头结点的前一个就是尾节点，直接就能找到尾节点。

List.h声明

void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x)；

void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x)
{
	//phead因为指向malloc出来的哨兵位，一定不为空，所以我们断言一下
	assert(phead);

	//定义尾节点来尾插
	//给新节点开辟新的空间
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	newnode->data = x;

	//尾插新节点
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
}

双向循环链表不需要考虑头结点是否为空，因为我们malloc出来的哨兵位，在初始化的时候，头指向phead,尾也指向phead，都不为空，存在prev和next.在单链表中如果为空，tail为空，它不存在next，还要考虑为空的情况。这就是双向循环链表的好处，看起来复杂，用起来简单。有的人说为什么双向循环链表这么方便还要有单链表的存在。单链表很大意义上是用来考察能力的，在面试的时候也很喜欢考察这类。

打印链表、

声明

void ListPrint(LTNode* phead);

打印的时候我们是从哨兵位的后面开始打印的，结束循环的条件是当cur走到哨兵位头节点phead的时候结束循环，所以循环条件是，cur!=phead 时进入循环。

void ListPrint(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur!=phead)
	{
		printf("%d ", cur->data);//打印节点的data数据
		cur = cur->next;//让cur继续向下走
	}
	printf("\n");
}

尾删

定义指针tail找到尾，并记录tail的前一个成为新的尾，我们可以定义指针tailPrev来记录tail的前一个，方便找到。记录好后释放尾节点，头节点的prev指向新尾节点，新尾节点的next指向哨兵位头。

void ListPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);//判断链表存不存在
	assert(phead->next != phead);//链表为空就不能删

	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* tailPrev = tail->prev;
	phead->prev = tailPrev;
	tailPrev->next = phead;
	free(tail);
}

测试尾插和尾删 test.c

void TestList1()
{
	LTNode* plist = ListInit();
	ListPushBack(plist, 1);
	ListPushBack(plist, 2);
	ListPushBack(plist, 3);
	ListPushBack(plist, 4);
	ListPrint(plist);

	ListPopBack(plist);
	ListPopBack(plist);
	ListPopBack(plist);
	ListPrint(plist);
}

int main()
{
	TestList1();
	return 0;
}

图片.png

头插

malloc开辟一个新节点newnode,定义一个指针next记录phead的next,因为我们要头插，所以要在哨兵位phead和pehad的下一个next中插入数据。

oid ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = BuyListNode(x);
	LTNode* next = phead->next;

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

头删

与尾删思路大同小异。定义一个节点cur记录要删除的节点，定义一个节点记录cur的next方便哨兵位链接。这样可以不用管顺序，直接free要删除的节点，再链接。非常奈斯

void ListPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next);

	LTNode* cur = phead->next;
	LTNode* curNext = cur->next;

	phead->next = curNext;
	curNext->prev = phead;
	free(cur);
}

测试一下头插和头删 test.c

void TestList2()
{
	LTNode* plist = ListInit();
	ListPushFront(plist, 1);
	ListPushFront(plist, 2);
	ListPushFront(plist, 3);
	ListPushFront(plist, 4);
	ListPrint(plist);

	ListPopFront(plist);
	ListPopFront(plist);
	ListPopFront(plist);
	ListPrint(plist);
}
int main()
{
	//TestList1();
	TestList2();

	return 0;
}

图片.png

找到所在位置

ListFind的逻辑跟ListPrint非常相似，定义一个指针遍历链表，如果没有找到所在数字，继续向下遍历，如果找到，返回指针。

LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDateType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data != x)
		{
			cur = cur->next;
		}
		else
		{
			return cur;
		}
	}
	printf("\n");
}

在任意位置插入，在pos位置前插入

声明

void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x)；

这里有的人会定义的是下标位置，都是可以的，这里我们定义pos的节点指针，这样可以通过指针链接。思路跟头插一样，因为在pos之前插入，所以定义一个指针存放pos的前一个位置，再将其连接起来

void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* newnode = BuyListNode(x);

	posPrev->next = newnode;
	newnode->prev = posPrev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

写完插入，他有很多好处，比如前面写的头插和尾插我们可以复用，头插的时候pos就是phead->next的位置，尾插时，因为我们是在pos之前插入，所以pos的位置就是phead 图片.png 这样尾插就变成

void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x)
{
	assert(phead);
	ListInsert(phead, x);//将phead给到pos的位置
}

头插就变成

void ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x)
{
	assert(phead);
	ListInsert(phead->next, x);
}

删除pos位置

同样定义两个指针，记录pos的前一个位置和后一个位置，删除pos时，将前后链接起来

void ListErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	LTNode* curNext=pos->next;
	LTNode* curPrev = pos->prev;

	curPrev->next = curNext;
	curPrev->prev = curPrev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

测试一下 test.c

void TestList3()
{
	LTNode* plist = ListInit();
	ListPushBack(plist, 1);
	ListPushBack(plist, 2);
	ListPushBack(plist, 3);
	ListPushBack(plist, 4);

	ListPushFront(plist, 1);
	ListPushFront(plist, 2);
	ListPushFront(plist, 3);
	ListPushFront(plist, 4);
	ListPrint(plist);

	LTNode* pos = ListFind(plist, 2);
	if (pos)
	{
		ListErase(pos);
	}
	ListPrint(plist);
}
int main()
{
	TestList3();

	return 0;
}

图片.png 本次代码的链接 Thanks for watching :)