C语言中特殊结构类型“双链表”

Posted 2022-11-28 天“码”行空

前面写了一篇文章《C语言中特殊结构类型“单链表”》，既然有单链表，那就会有双链表。所以，我想来详谈一下双链表。

双向链表，顾名思义，其有别于单向链表。单向链表是有方向的，其方向是从头结点开始，直到尾结点。实质是因为单链表的指针域只存储了下一结点的地址。而双链表之所以是双向，其实质也就是每个结点的指针域不仅存储下一结点的地址，还存储上一结点的地址。

这有什么好处吗？想想看假设对于一个单向链表，某一结点的后继结点可以直接通过next指针找到，但是如果我要你找这个结点的前继结点，是不是很困难？因为这一结点并未提供前一结点的任何信息。双向链表的引入轻而易举地解决这类问题。

概念：双向链表就是链表方向是双方向的，也就是双向链表中的每一个结点的指针域有两个指针，一个指针用来指向上一个结点（Previous指针），另一个指针用指向下一个结点（Next指针）。

 

通过这个图，找找双向链表与单向链表的共性和差异？

共性：单向链表和双向链表均有头结点。且头结点中只有数据域和指向首元结点的next指针。此外，其他结点都有数据域。双向结点从头指针向右的方向看其实就是单向指针。且最后一个结点的指针域为空，即NULL。

差异：双向链表除头结点外，其他结点的指针域不但包含后继结点的地址，还包含前驱结点的地址。（第一个结点的指针域没有前驱指针，最后一结点没有后继指针），总而言之，双向链表结点只是比单向链表结点多了一个前驱单元指针，用于找到前驱结点。与单向链表相比，双向链表具有反向遍历的功能。

定义：

typedef struct DNode * PtrToDNode;
struct DNode  //与定义单向链表的模板一同

   ElementType Data; //存储结点数据
   PtrToDNode Next;     //指向下一个结点的指针
   PtrToDNode previous;    //指向前一个结点的指针
;

通过这个代码，找找双向链表与单向链表的共性和差异？

共性：因为都是定义结点，所以模板与单向链表一样，结构成员包括数据域和指针域。

差异：多定义一个指针，这个指针用于保存前驱结点的地址。也就是说不但有next指针，还有pre指针。

操作

双向链表有哪些操作呢？是不是和单向链表有一样的操作呢？

答：双向链表也有插入，删除，遍历的操作。

我们在考虑这些操作的时候应该考虑哪些问题呢？

首先，因为双向链表的指针域有前后两个指针，所以需要同时考虑这两个指针。

下面我们以双向链表的插入为例先来看一个简单的例子。

//假设现在有一个双向链表，要在p指针指向的a2结点后插入新结点t,应该怎么做呢？
//要插入一个结点t，大概思路是：新插入的结点的前驱指针应该指向a2，即保存a2的地址。后继指针应该指向a3，即保存a3的地址
t---->previous = p;
t---->next = p---->next;  //p---->next实际上是a3的地址，把它保存到t的指针域的后继指针
p---->next---->previous = t;  //p---->next为结点a3，它的前驱指针指向t
p---->next = t;              //p的后继指针指向t
//在增加结点t的同时，不忘更改a2的后继指针和a3的前驱指针

通过上述代码，我们发现要在一个双向链表中增加一个结点，大致有两步：首先要在新结点的指针域增加前驱指针和后继指针；然后要修改增加结点的后一个结点的前驱指针，和前一个结点的指针域的后继指针。而且要注意上述语句要保持一定的顺序。否则得不到正确的结果。

//假设现在要删除p指向的a2结点，应该怎么做呢？
p---->previous---->next = p---->next;//把a3的地址存放到a1的后继指针域
p---->next---->previous = p---->previous;//把a1的地址赋值给a3的前继指针
free(p);

由于双向链表具有反向遍历的功能，所以它可以从尾结点开始向前遍历。

 

以上，就是对双向链表的浅谈。