双链表的实现（C语言）---数据结构

Posted 2021-10-22 不倒翁*

文章目录

• 1.定义链表的结构体
• 2.链表的插入
• • 2.1 链表的尾插
  • 2.2链表的头插
  • 2.3任意位置插入
• 3.链表节点的删除
• • 3.1链表的尾删
  • 3.2链表的头删
  • 3.3任意位置的删除
• 4.链表的修改
• • 4.1链表的查找
  • 4.2链表数据的修改
• 5.清除链表
• • 5.1清理链表中的所有节点，不包括头结点
  • 5.2清理链表中的所有节点，包括头结点

链表可以说是数据结构中最基础的一部分，它分为单链表和双链表，他们的区别在于，单链表的结构中只有一个节点来指向它的后面的元素，而双链表中有两个节点，一个节点可以指向它前面的元素，一个可以指向它后面的元素，这就使得链表的使用更加方便和灵活。下面我们来看看双链表具体是怎么实现的吧。

1.定义链表的结构体

首先，我们可以来定义一个链表的结构体，里面包含三个部分，一个是数据块部分，一个是指向后一个节点的结构体指针，还有一个是指向前一个节点的结构体指针。

typedef struct ListNode
{
	int date;  //数据
	struct ListNode* next; //指向后面的节点的指针
	struct ListNode* prve; //指向前面的节点的指针
}ListNode; 

在实现链表的功能之前，我们先来做一些准备工作。
1.首先是创建一个新的链表节点

ListNode* creatNode(int x)
{
	ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	newNode->date = x;
	newNode->next = NULL;
	newNode->prve = NULL;
	return newNode;
}

2.然后是链表的初始化，就是创建一个链表的虚拟头结点，方便我们对链表进行增删改查操作。

ListNode* InitList()
{
	ListNode* head = BuyListNode(0);
	head->next = NULL;
	head->prve = NULL;
	return head;
}

2.链表的插入

2.1 链表的尾插

首先我们来看一下双链表的结构，双链表结构为一个环状结构如下图所示

那么如果我们有一个新的节点newnode那我们应该怎么进行尾插呢？
第一步：既然我么要尾插，那么我们当然是要先找出链表的尾了。在单链表中，我们要找到一个链表的尾，都是遍历链表，找到最后一个节点，但从双链表的结构中我们不难看出，链表的尾就是phead—>prve所指向的节点。
第二步：然后让尾的next指向新节点,新节点的preve指向尾节点.
第三步：然后让phead的prve 指向的新节点，然后新节点的next指向phead。

下面看代码的具体实现过程

void ListPushBack(ListNode* phead,int x)
{
	assert(phead); 
	ListNode* tail = phead->prve;  //找到尾节点
	ListNode* newNode = BuyListNode(x); //创建新节点
	
	tail->next = newNode; //尾节点的next指向新节点,
	newNode->prve = tail; //新节点的preve指向尾节点.

	newNode->next = phead; //新节点的next指向phead
	phead->prve = newNode; //phead的prve 指向的新节点

}

2.2链表的头插

理解了链表的尾插后，链表的头插也就很好理解了。但需要注意的是，这里的头插不是在phead的前面插入，这里的phead是我们创建出来的虚拟的头结点，方便我们对链表操作的，真实的头结点是p1，如下图所示：

下面直接看代码

void ListPushFront(ListNode* phead, int x)
{
	ListNode* first = phead->next; //创建一个first指向链表的第一个节点
	ListNode* newNode = BuyListNode(x); //创建一个新节点
	
	phead->next = newNode;  //让phead的next指向新节点
	newNode->prve = phead; //新节点的prve指向
	
	newNode->next = first; //新节点的next指向第一个节点
	first->prve = newNode; //第一个节点的prve指向新节点
}

2.3任意位置插入

在任意位置插入，首先我们要给定一个pos位置，然后自己设定在pos位置前插还是后插，这里我就以前插举例，下面看代码的具体实现

void ListInsert(ListNode* pos， int x)
{
	assert(pos);
	ListNode* newNode = BuyListNode(x);//创建出新结点
	ListNode* posPrve = pos->prve; //记录pos位置的前一个结点
	
	newNode->next = pos; //新节点的next指向pos;
	pos->prve = newNode; //pos的prve 指向newNode

	posPrve->next = newNode;  //pos的前一个节点指向新节点
	newNode->prve = posPrve; //新节点的前一个节点指向pos的前一个节点
	
}

3.链表节点的删除

3.1链表的尾删

链表的尾删同样是，第一步：先找到链表的尾，也就是之前分析的phead->prve。
第二步：然后就是要找到链表尾的前一个节点，也就是phead->prve->prve;
第三步：然后让尾的前一个节点的next指向phead；让phead的prve指向尾的前一个节点。
下面看代码具体实现部分：

void ListPopBack(ListNode* phead)
{
	assert(phead); 
	assert(phead->next!=phead); //只剩phead一个节点时不能删除
	ListNode* tail = phead->prve;  //找到尾节点
	ListNode* tailPrve = tail->prve; //找到尾节点的前一个节点

	tailPrve->next = phead; //尾的前一个节点的next指向phead
	phead->prve = tailPrve; //让phead的prve指向尾的前一个节点
	free(tail); //释放掉尾节点的空间
	tail = NULL;
}

3.2链表的头删

链表的头删和尾删的思路也就差不多，就是要找到链表的头，以及链表头的下一个节点，来方便进行删除操作。话不多说，直接来看代码

void ListPopFront(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead != phead->next);
	
	ListNode* first = phead->next; //找到头结点
	ListNode* second = first->next; //找到头结点的下一个结点

	phead->next = second; //phead的next指向头结点的下一个结点
	second->prve = phead;//头结点的下一个节点指向phead
	
	free(first); //释放掉头结点多占的空间
	first = NULL:
	
}

3.3任意位置的删除

任意位置的删除实现起来比较简单，也是只要知道该位置的前一个节点和后一个节点就行了

void ListErase(ListNode* pos)
{
	ListNode* posPrve = pos->prve;
	ListNode* posNext = pos->next;
	
	posPrve->next = posNext;
	posNext->prve = posPrve;
	free(pos);
	pos=NULL;
}

4.链表的修改

4.1链表的查找

要修改链表中某个结点的值，那么我们必须先要找到这个节点，然后对其中的值进行修改，这个比较简单，直接看代码吧。

ListNode* ListFind(ListNode* phead, int x)
{
	assert(phead);
	ListNode* cur = phead->next;
	while(cur)
	{
		if(cur->date == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

4.2链表数据的修改

找到这个节点后，然后进行修改

void ListModify(ListNode* phead, int x , int y)
{
	assert(phead);
	ListNode* pos = ListFind(phead, x);
	if(pos!=NULL)
	{
		pos->date = y;
	}
	else
	{
		printf("链表中无此节点\\n");
    }
}

5.清除链表

清除链表，这里提供两种方式，一种是清除链表中所有的节点，包括头结点，另一种是清除链表中所有的节点，不包括头结点

5.1清理链表中的所有节点，不包括头结点

将链表中所有节点删除，但保留头结点

void ListClear(ListNode* phead)
{
	ListNode* cur  = phead->next;
	while(cur)
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	phead->next = phead; //让头结点指向自己
	phead->prve = phead;
}

5.2清理链表中的所有节点，包括头结点

void ListDestory(ListNode** phead)
{
	assert(*phead);
	ListClear(*phead);  //调用上面的函数
	free(*phead);
	*phead = NULL;
}