带头双向循环链表的实现
目录
- 前言
- 节点声明
- 链表的初始化
- 尾插
- 打印链表
- 头插
- 尾删
- 头删
- 查找节点
- 指定位置插入
- 指定位置删除
- 链表销毁
前言
之前讲过单链表的实现,在实现的过程中,我们会发现每次删除或者在前面插入节点的时候,都要提前保存上一个节点的地址。这样做十分麻烦,所以就有了单链表的升级,双链表。今天就来实现一个带头双向循环的双链表。
带头: 指有一个哨兵位的头节点,头节点不拿来存放有效值
双向: 代表是个双向链表,一个指针存放前一个节点地址,一个地址存放后一个节点地址。
循环: 最后一个节点的下一个节点是头节点。
节点声明
刚刚提到过,双向链表是有2个指针的,一个指针指向前一个节点,一个指针指向后一个节点,还有一个来存放数据。
//存放的类型
typedef int ListValType;//节点结构体声明
typedef struct ListNode
{ListValType val;struct ListNode* prve;struct ListNode* next;
}LSNode;
链表的初始化
因为我们是带哨兵头的链表,所以链表需要初始化。
初始化我们只需要开辟一个头节点,但这个节点我们不存放有效值。
而因为是循环链表,所以最后一个节点要指向第一个节点,只有一个节点时,自己指向自己。
初始化代码
//链表初始化
LSNode* ListInto()
{//创建一个节点LSNode* newNode = (LSNode*)malloc(sizeof(LSNode));//指向自己newNode->next = newNode;newNode->prve = newNode;return newNode;
}
调试后发现它的next和prve指针都指向自己,说明初始化完成了。
尾插
那么我们就可以写个尾部插入来玩玩,我们都知道头节点的前一个地址是指向最后一个地址的。所以就可以直接找到尾节点进行插入。
//创建节点
LSNode* CreateListNode(ListValType x)
{LSNode* newNode = (LSNode*)malloc(sizeof(LSNode));if (newNode == NULL){//空间开辟失败,不玩了exit(-1);}newNode->val = x;return newNode;
}//尾插
void ListPushBack(LSNode* phead, ListValType x)
{//断言,phead不能为空assert(phead);//创建一个新节点LSNode* newNode = CreateListNodeC(x);//记录头节点的前一个节点,也就是尾节点LSNode* tail = phead->prve;//尾节点指向 新节点tail->next = newNode;//新节点前节点指向尾节点newNode->prve = tail;//后节点指向头节点newNode->next = phead;//头节点前节点指向新节点phead->prve = newNode;}
然后调试发现链表已经连起来了
打印链表
为了方便测试,我们对链表进行打印一下,但这次打印和之前不同,因为之前是打印到最后一个节点为NULL停止,但循环链表不存在NULL节点,所以当我们再次走到头节点的时候停止打印。
//打印链表
void ListPrint(LSNode* phead)
{assert(phead);//头节点存放的是无效值,所以从头节点下一个位置开始打印LSNode* cru = phead->next;//cru == phead时说明链表走了一圈了while (cru != phead){printf("%d->", cru->val);cru = cru->next;}printf(".....\n");
}
因为是循环链表,所以不可能打印完,我们打印一圈就可以了。
头插
头插也很简单,因为头节点存放的不是有效值,我们只需要记录头节点的下一个节点,然后让它的 prve节点指向新节点,让新节点next节点指向它,头节点的next指向新节点,新节点的prve节点指向头节点。
语言表达有点绕,看图。
代码
//头插
void ListPushFront(LSNode* phead, ListValType x)
{//断言,phead不能为空assert(phead);//创建一个新节点LSNode* newNode = CreateListNode(x);//保存头节点的下一个节点LSNode* Next = phead->next;//next前节点指向新节点Next->prve = newNode;//新节点next指向NextnewNode->next = Next;//头节点next指向新节点phead->next = newNode;//新节点前节点指向头节点newNode->prve = phead;
}
尾删
尾删和尾插差不多,不过需要最后一个节点的前一个节点,然后让它指向头节点,随后释放最后一个节点。
但是我们需要注意一个问题,当尾节点等于头节点时,那么说明链表没有节点了,哨兵头节点是不能删除的,所以这时我们需要判断或者断言一下都行。
//尾删
void ListPopBack(LSNode* phead)
{//phead不能为空assert(phead);//尾节点不能头节点一样assert(phead != phead->prve);//尾节点LSNode* tail = phead->prve;//尾节点的前一个节点LSNode* prvetail = tail->prve;//释放尾节点free(tail);//prvetail 连接 头节点prvetail->next = phead;phead->prve = prvetail;}
然后我们发现后面的3和2都被删掉了
头删
头删我们只需要记录头节点的下一个节点的下一个节点,因为等等头节点要和这个节点连接,然后释放掉头节点的下一个节点即可。
当然,头删和尾删一样,当链表只剩下头节点时,那就不能再删除了。
//头删
void ListPopFront(LSNode* phead)
{assert(phead);assert(phead != phead->prve);//头节点的下一个节点LSNode* headNext = phead->next;//下下个节点LSNode* nextnext = headNext->next;//连接头节点和 nextnextnextnext->prve = phead;phead->next = nextnext;//释放headNextfree(headNext);headNext = NULL;
}
代码执行结果
查找节点
这个就很简单了,思路和打印差不多,遍历一遍找,没找到返回空指针。
//查找
LSNode* ListFindNode(LSNode* phead, ListValType x)
{assert(phead);//头节点存放的是无效值,所以从头节点下一个位置开始查找LSNode* cru = phead->next;//cru == phead时说明链表走了一圈了while (cru != phead){if (cru->val == x)return cru;cru = cru->next;}return NULL;
}
指定位置插入
指定位置插入和头插尾插没有太大区别,如果前插,保存pos位置的前一个节点,如果后插,保存后一个节点,然后连接。
这里我们演示前插。
//指定插入
void ListInsert(LSNode* phead, LSNode* pos, ListValType x)
{//pos和phead不能为空assert(pos && phead);//创建节点LSNode* newNode = CreateListNode(x);//保存pos的前一个节点LSNode* posprve = pos->prve;//然后连接起来posprve->next = newNode;newNode->prve = posprve;newNode->next = pos;pos->prve = newNode;}
我们发现这个函数也可以完成头插和尾插,所以说前面的头插和尾插可以直接复用这个函数。
头插更新
//头插
void ListPushFront(LSNode* phead, ListValType x)
{/*//断言,phead不能为空assert(phead);//创建一个新节点LSNode* newNode = CreateListNode(x);//保存头节点的下一个节点LSNode* Next = phead->next;//next前节点指向新节点Next->prve = newNode;//新节点next指向NextnewNode->next = Next;//头节点next指向新节点phead->next = newNode;//新节点前节点指向头节点newNode->prve = phead;*/ListInsert(phead,phead->next,x);
}
尾插更新
//尾插
void ListPushBack(LSNode* phead, ListValType x)
{/*//断言,phead不能为空assert(phead);//创建一个新节点LSNode* newNode = CreateListNode(x);//记录头节点的前一个节点,也就是尾节点LSNode* tail = phead->prve;//尾节点指向 新节点tail->next = newNode;//新节点前节点指向尾节点newNode->prve = tail;//后节点指向头节点newNode->next = phead;//头节点前节点指向新节点phead->prve = newNode;*/ListInsert(phead, phead->prve, x);}
指定位置删除
前删的话我们首先保存pos的前一个节点和后一个节点,然后两个节点连接,释放pos即可,也可以先释放,没有顺序要求。
//指定删除
void ListEase(LSNode* pos)
{assert(pos);//保存pos前后节点LSNode* posprve = pos->prve;LSNode* posnext = pos->next;//前后节点连接posprve->next = posnext;posnext->prve = posprve;//释放pos空间free(pos);pos = NULL;
}
我们发现它同样可以完成 头删和尾删,所以头删和尾删我们可以直接复用这个函数。
头删更新
//头删
void ListPopFront(LSNode* phead)
{/*assert(phead);assert(phead != phead->prve);//头节点的下一个节点LSNode* headNext = phead->next;//下下个节点LSNode* nextnext = headNext->next;//连接头节点和 nextnextnextnext->prve = phead;phead->next = nextnext;//释放headNextfree(headNext);headNext = NULL;*/ListEase(phead, phead->next);
}
尾删更新
void ListPopBack(LSNode* phead)
{/*//phead不能为空assert(phead);//尾节点不能头节点一样assert(phead != phead->prve);//尾节点LSNode* tail = phead->prve;//尾节点的前一个节点LSNode* prvetail = tail->prve;//释放尾节点free(tail);//prvetail 连接 头节点prvetail->next = phead;phead->prve = prvetail;*/ListEase(phead, phead->prve);
}
链表销毁
销毁是连头也一起销毁的,所以先保存后一个或前一个地址,然后释放当前地址,然后迭代一个个销毁,直到最后遇到头节点后销毁头节点并结停止迭代
//销毁链表,因为会改变原来的phead节点,所以需要传二级指针
void ListDestroy(LSNode** pphead)
{assert(*pphead);LSNode* cru = (*pphead)->next;while (1){//保存后一个节点LSNode* next = cru->next;//释放crufree(cru);//迭代cru = next;//如果cru 和头节点相等,说明头节点后面的都删完了if (cru == *pphead){//释放头节点空间free(*pphead);//指针置空*pphead = NULL;//跳出循环break; }}
}
我们在调试看看是否真的销毁成功了。
这样我们的带头双向循环链表已经简单实现完了。代码已上传至git,点此获取
这里还有单链表的实现,有兴趣的大佬也可以看看
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