双向链表实现队列与循环链表

Posted 2020-10-25 AlanTu

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了双向链表实现队列与循环链表相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、双向链表（double linked list)如图26.5，是在单链表的每个结点中，再设置一个指向其前驱结点的指针域。双向链表的基本操作与单链表基本一样，除了插入和删除的时候需要更改两个指针变量，需要注意的是修改的顺序很重要，插入如图3-14-5，删除如图3-14-6。

技术分享图片

链表的delete操作需要首先找到要摘除的节点的前趋，而在单链表中找某个节点的前趋需要从表头开始依次查找，对于n个节点的链表，删除操作的时间复杂度为O(n)。可以想像得到，如果每个节点再维护一个指向前趋的指针，删除操作就像插入操作（这里指只在头部插入）一样容易了，时间复杂度为O(1)。要实现双向链表只需在《图示单链表的插入和删除操作》中代码的基础上改动两个地方。

在linkedlist.h中修改链表节点的结构体定义：
struct node

{

unsigned char item;

link prev, next;

};

在linkedlist.c中修改insert和delete函数：

 C++ Code 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

void insert(link p)
{
    p->next = head;
    if (head)
        head->prev = p;
    head = p;
    p->prev = NULL;
}
void delete(link p)
{
    if (p->prev)
        p->prev->next = p->next;
    else
        head = p->next;
    if (p->next)
        p->next->prev = p->prev;
}

由于引入了prev指针，insert和delete函数中都有一些特殊情况需要用特殊的代码处理，不能和一般情况用同样的代码处理，这非常不爽，如果在表头和表尾各添加一个Sentinel节点（这两个节点只用于界定表头和表尾，不保存数据），就可以把这些特殊情况都转化为一般情况了。如图26.6

技术分享图片

在《队列的链式存储结构》中我们使用单链表实现队列的尾进头出，下面我们演示使用双向链表实现队列的头进尾出。

参考：《Linux C编程一站式学习》

 C++ Code 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

/*************************************************************************
    > File Name: doublylinkedlist.h
    > Author: Simba
    > Mail: [email protected]
    > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:02:35 PM CST
************************************************************************/

#ifndef DOUBLYLINKEDLIST_H
#define DOUBLYLINKEDLIST_H

typedefstructnode *link;

struct node
{
unsigned char item;
link prev;
link next;
} ;

link make_node(unsigned char item);
void free_node(link p);
link search(unsigned char key);
void insert(link p);
void deletep(link p);
void traverse(void (*visit)(link));
void destroy(void);
void enqueue(link p);
link dequeue(void);

#endif

 C++ Code 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include "doublylinkedlist.h"

struct node tailsentinel;
struct node headsentinel = {0, NULL, &tailsentinel};
struct node tailsentinel = {0, &headsentinel, NULL};

static link head = &headsentinel;
static link tail = &tailsentinel;

link make_node(unsigned char item)
{
link p = malloc(sizeof(*p));
p->item = item;

p->prev = p->next = NULL;
    printf("make node from Item %d\n", item);
    return p;
}

void free_node(link p)
{
    printf("free node ...\n");
    free(p);
}

link search(unsigned char key)
{
    link p;
    printf("search by key %d\n", key);
    for (p = head->next; p != tail; p = p->next)
        if (p->item == key)
            return p;
    return NULL;
}

void insert(link p)
{
    printf("insert node from head ...\n");
    p->next = head->next;
    head->next->prev = p;
    head->next = p;
    p->prev = head;
}

void deletep(link p)
{
    printf("delete node from ptr ...\n");
    p->prev->next = p->next;
    p->next->prev = p->prev;
}

void traverse(void (*visit)(link))
{
    link p;
    printf("doublylinkedlist traverse ...\n");
    for (p = head->next; p != tail; p = p->next)
        visit(p);
    printf("\n");
}

void destroy(void)
{
    link q, p = head->next;
    printf("destory doublylinkedlist ...\n");
    head->next = tail;
    tail->prev = head;
    while (p != tail)
    {
        q = p;
        p = p->next;
        free_node(q);
    }
}

void enqueue(link p)
{
    printf("enqueue from head ...\n");
    insert(p);
}

link dequeue(void)
{
    if (tail->prev == head)
        return NULL;
    else
    {
        link p = tail->prev;
        printf("dequeue from tail ...\n");
        deletep(p);
        return p;
    }
}

 C++ Code 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47

/*************************************************************************
    > File Name: main2.c
    > Author: Simba
    > Mail: [email protected]
    > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:18:57 PM CST
************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include "doublylinkedlist.h"

void print_item(link p)
{
    printf("print item %d \n", p->item);
}

int main(void)
{
    link p = make_node(10);
    insert(p);
    p = make_node(5);
    insert(p);
    p = make_node(90);
    insert(p);
    p = search(5);
    deletep(p);
    free_node(p);
    traverse(print_item);
    destroy();
    printf("..................\n");

    p = make_node(100);
    enqueue(p);
    p = make_node(200);
    enqueue(p);
    p = make_node(250);
    enqueue(p);
    while ((p = dequeue()))
    {
        print_item(p);
        free_node(p);
    }

    return 0;
}

输出为：

技术分享图片