带头循环双向链表详解

编程语言 2023-08-11 17:13:23 阅读次数: 0

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一、什么是带头循环双向链表？

1.特点：

2.优点：

二、实现接口

1.前置准备

1.1需要的三个文件

1.2结构体的创建和头文件的引用

2.接口实现

2.1函数创建新节点

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2.2打印链表内容

 2.3尾插新节点

2.4头插新节点

 2.5头删节点

2.6尾删节点

 2.7查找节点

2.8在指定位置前插入节点

2.9删除指定位置节点.

2.10摧毁链表

 三、全部代码

1.接口头文件

2.接口实现

3.测试文件

一、什么是带头循环双向链表？

1.特点：

1.带头：有哨兵位节点，它不用存储数据。对链表进行插入删除操作时也不会影响改节点。

2.双向：组成链表的结构体中的结构体成员有数据，上一个节点的地址和下一个节点的地址

3.循环：链表的头结点存储了尾结点的地址，链表的尾结点存储了头节点的地址。

2.优点：

相比单向链表，双向循环链表的优点在于它的尾插找尾巴非常的快    因为它的头节点同时存储了上一个节点的地址，头的上一个即尾。相比无头链表，带头链表的好处在于当没有节点的时候，可以直接通过访问结构体成员的方式来增加相应的指针，而无头的话需要直接对地址进行修改，传变量的时候还需要传递二级指针   不仅不好理解，还易在实现的时候出错。

二、实现接口

1.前置准备

1.1需要的三个文件

先创建两个.c文件，再创建一个头文件，分别命名为test.c，list.c，list.h

test.c用来测试写好的接口                                   list.c存放实现接口的代码

list.h则存放对应函数，头文件，结构体的声明，这样在想使用链表的接口时，直接引用list.h即可，不需要引用别的头文件。 

创建好的环境如图

1.2结构体的创建和头文件的引用

这些内容放在list.h的文件中，到时引用就可以一条龙带走，不需要再引用别的内容

#pragma once//防止头文件二次引用
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
typedef int LTDateType;
//这样创建结构体数据类型，不仅是为了和int做区分
//也是为了到时更好的替换，想换直接把int改了就行
typedef struct listnode
{
	struct listnode* prev;//存放上一个节点的地址
	struct listnode* next;//存放下一个节点的地址
	LTDateType data;//该节点存放的数据
}listnode;

2.接口实现

2.1函数创建新节点

创建节点，虽然简单，但我们在很多操作中都会用到，因此把它单独分装成一个接口

listnode* buy_listnode(LTDateType x)
{
	listnode*newnode=(listnode*)malloc(sizeof(listnode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("buy_listnode");//错误提示
		exit(-1);//节点都没创建出来，直接退出程序
	}
	newnode->data = x;//将新节点的数据初始化成我们需要的
	newnode->next = NULL;//不清楚插入的方式，先初始化成空
	newnode->prev = NULL;
}

2.2打印链表内容

非常经典的操作，遍历一遍链表即可，唯一需要注意的便是，哨兵节点不是链表中真正的成员，它只能算是实现链表的辅助，因此跳过哨兵节点进行打印

void print_list(listnode* phead)
{
	assert(phead);//哨兵节点地址不可能为空
	listnode* head = phead->next;
	//哨兵位节点不存储有效数据，因此phead->next才是头节点
	printf("head<=>");//纯属美观
	while (head != phead)//当head和phead相等意味着已经遍历完一遍链表
	{
		printf("%d<=>", head->data);
		head = head->next;
	}
	printf("\n");
}

 2.3尾插新节点

void list_pushback(listnode*phead,LTDateType x)
//尾插一个新节点，此节点存储x
{
	listnode* newnode = buy_listnode(x);
	//创建一个我们需要的新节点
	listnode* tail = phead->prev;
	//先找尾，尾很显然是哨兵位节点的上一个节点
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
}

后面的4行代码是核心，单独在文章中解释，创建了一个新节点，要把它放到链表的末端，尾节点我们已经找到了，接下来就是链接即可

首先明确，新的尾巴是创建出来的新节点，但还没进行链接之前，尾巴还是之前的尾巴

原始链表

第一步： 

第二步： 

第三步：

 第四步：

测试代码：

#include"list.h"
void test1()
{
	listnode* plist=NULL;
	plist=init_listnode(plist);
	list_pushback(plist,1);
	list_pushback(plist,2);
	list_pushback(plist,3);
	list_pushback(plist,4);
	print_list(plist);
}
int main()
{
	test1();
}

 测试效果：

2.4头插新节点

这里我就不再画图了，自己画一遍比看别人画一万遍都来的快 

void list_pushfront(listnode* phead, LTDateType x)
{
	listnode* head = phead->next;//找到头节点
	listnode* newnode = buy_listnode(x);//创建新节点
	head->prev = newnode;
	newnode->next = head;
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
}

测试代码：

void test2()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	print_list(plist);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
}
int main()
{
	test2();
}

测试效果： 

 2.5头删节点

需要注意的一点便是，我们删的节点不是哨兵节点，哨兵节点是不存放有效数据的，我们删除的是头节点

void list_popfront(listnode*phead)
{
	assert(phead);
	if (phead->next == phead)
	{
		printf("链表为空，操作失败\n");//为空就别删了
		return;
	}
	listnode* head = phead->next;//找到头节点
	phead->next = head->next;
	head->next->prev = phead;
	free(head);//链接完成，彻底删除
}

测试代码：

void test3()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	print_list(plist);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
}
int main()
{
	test3();
}

测试效果：

 

2.6尾删节点

没什么好说的，和之前的一样关键点在链接上，自己画了图什么都知道

void list_popback(listnode*phead)
{
	assert(phead);
	if (phead->next == phead)
	{
		printf("链表为空，操作失败\n");//为空就别删了
		return;
	}
	listnode* tail = phead->prev;//找到尾节点
	phead->prev = tail->prev;
	tail->prev->next = phead;
	free(tail);
}

测试代码：

void test4()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
}
int main()
{
	test4();
}

测试效果： 

 2.7查找节点

遍历一遍，找不到就返回NULL即可

listnode* list_find(listnode* phead, LTDateType x)
//哨兵节点和目标
{
	assert(phead);
	listnode* head = phead->next;//找到头节点
	while (head!=phead)//相等意味着已经遍历完了
	{
		if (head->data == x)
		//找到目标，直接返回
		{
			return head;
		}
		head = head->next;
	}
	return NULL;//遍历完还找不到，返回空指针
}

2.8在指定位置前插入节点

根据目标进行链接即可

void list_insert(listnode*pos,LTDateType x)
//目标位置，和在其前面插入数据为x的节点
{
	if (pos == NULL)//传空意味着没找到目标
	{
		printf("目标不存在，操作失败\n");
		return;
	}
	listnode*newnode=buy_listnode(x);//创建新节点
	newnode->next = pos;
	newnode->prev= pos->prev;
	pos->prev->next = newnode;
	pos->prev = newnode;
}

测试代码：

void test5()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
	listnode*pos=list_find(plist,2);
	list_insert(pos, 888);//在2之前插入888
	print_list(plist);
	list_insert(plist->next, 666);
	//在头节点前插入666，与头插效用一致
	//可以在头插中复用这个函数
	print_list(plist);
	list_insert(plist, 520);
	//在哨兵节点前插入520，与尾插效用一致
	//可以在尾插中复用这个函数
	print_list(plist);


}
int main()
{
	test5();
}

测试效果：

2.9删除指定位置节点.

void list_erase(listnode* pos)
{
	assert(pos && pos->next != pos);
    //pos为空意味着不存在，pos->next==pos意味着为哨兵节点
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	free(pos);
}

测试代码：

void test6()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	//list_erase(plist->prev);//尾删,测试报错
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 3);
	list_pushfront(plist, 4);
	list_pushfront(plist, 5);
	print_list(plist);
	listnode* pos = list_find(plist, 2);
	list_erase(pos);//把2删除
	print_list(plist);
	list_erase(plist->next);//头删
	print_list(plist);
	list_erase(plist->prev);//尾删
	print_list(plist);
}
int main()
{
	test6();
}

测试效果：

2.10摧毁链表

void destory_list(listnode* phead)
{
	listnode* tail = phead->prev;
	while (tail != phead)
	{
		listnode* tmp = tail;//存储尾
		tail = tail->prev;//从后往前遍历
		free(tmp);
		//不需要管什么链接了，直接摧毁就行

	}
	free(phead);//单独摧毁
}

 测试代码：
 

void test7()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	//list_erase(plist->prev);//尾删,测试报错
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 3);
	list_pushfront(plist, 4);
	list_pushfront(plist, 5);
	destory_list(plist);
}
int main()
{
	test7();
}

测试效果：

从监视来看，确实全部释放

 三、全部代码

1.接口头文件

#pragma once//防止头文件二次引用
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
typedef int LTDateType;
//这样创建结构体数据类型，不仅是为了和int做区分
//也是为了到时更好的替换，想换直接把int改了就行
typedef struct listnode
{
	struct listnode* prev;//存放上一个节点的地址
	struct listnode* next;//存放下一个节点的地址
	LTDateType data;//该节点存放的数据
}listnode;
listnode* buy_listnode(LTDateType x);
listnode* init_listnode(listnode* phead);
void print_list(listnode* phead);
void list_pushback(listnode* phead, LTDateType x);
void list_pushfront(listnode* phead, LTDateType x);
void list_popfront(listnode* phead);
void list_popback(listnode* phead);
listnode* list_find(listnode* phead, LTDateType x);
void list_insert(listnode* pos, LTDateType x);
void list_erase(listnode* pos);
void destory_list(listnode* phead);

2.接口实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"list.h"
listnode* buy_listnode(LTDateType x)
{
	listnode*newnode=(listnode*)malloc(sizeof(listnode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("buy_listnode");//错误提示
		exit(-1);//节点都没创建出来，直接退出程序
	}
	newnode->data = x;//将新节点的数据初始化成我们需要的
	newnode->next = NULL;//不清楚插入的方式，先初始化成空
	newnode->prev = NULL;
}
listnode* init_listnode(listnode* phead)
{
	phead = buy_listnode(-1);	//-1是随便给的，初始化哨兵节点中的数据为-1,代表着没意义的数据
	phead->next = phead;//初始化哨兵节点，自己指向自己
	phead->prev = phead;
	return phead;
}
void print_list(listnode* phead)
{
	assert(phead);//哨兵节点地址不可能为空
	listnode* head = phead->next;
	//哨兵位节点不存储有效数据，因此phead->next才是头节点
	printf("head<=>");//纯属美观
	while (head != phead)//当head和phead相等意味着已经遍历完一遍链表
	{
		printf("%d<=>", head->data);
		head = head->next;
	}
	printf("\n");
}
void list_pushback(listnode*phead,LTDateType x)
//尾插一个新节点，此节点存储x
{
	listnode* newnode = buy_listnode(x);
	//创建一个我们需要的新节点
	listnode* tail = phead->prev;
	//先找尾，尾很显然是哨兵位节点的上一个节点
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
}
void list_pushfront(listnode* phead, LTDateType x)
{
	listnode* head = phead->next;//找到头节点
	listnode* newnode = buy_listnode(x);//创建新节点
	head->prev = newnode;
	newnode->next = head;
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
}
void list_popfront(listnode*phead)
{
	assert(phead);
	if (phead->next == phead)
	{
		printf("链表为空，操作失败\n");//为空就别删了
		return;
	}
	listnode* head = phead->next;//找到头节点
	phead->next = head->next;
	head->next->prev = phead;
	free(head);//链接完成，彻底删除
}
void list_popback(listnode*phead)
{
	assert(phead);
	if (phead->next == phead)
	{
		printf("链表为空，操作失败\n");//为空就别删了
		return;
	}
	listnode* tail = phead->prev;//找到尾节点
	phead->prev = tail->prev;
	tail->prev->next = phead;
	free(tail);
}
listnode* list_find(listnode* phead, LTDateType x)
//哨兵节点和目标
{
	assert(phead);
	listnode* head = phead->next;//找到头节点
	while (head!=phead)//相等意味着已经遍历完了
	{
		if (head->data == x)
		//找到目标，直接返回
		{
			return head;
		}
		head = head->next;
	}
	return NULL;//遍历完还找不到，返回空指针
}
void list_insert(listnode*pos,LTDateType x)
//目标位置，和在其前面插入数据为x的节点
{
	if (pos == NULL)//传空意味着没找到目标
	{
		printf("目标不存在，操作失败\n");
		return;
	}
	listnode*newnode=buy_listnode(x);//创建新节点
	newnode->next = pos;
	newnode->prev= pos->prev;
	pos->prev->next = newnode;
	pos->prev = newnode;
}
void list_erase(listnode* pos)
{
	assert(pos && pos->next != pos);
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	free(pos);
}
void destory_list(listnode* phead)
{
	listnode* tail = phead->prev;
	while (tail != phead)
	{
		listnode* tmp = tail;//存储尾
		tail = tail->prev;//从后往前遍历
		free(tmp);
		//不需要管什么链接了，直接摧毁就行

	}
	free(phead);//单独摧毁
}

3.测试文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"list.h"
void test1()
{
	listnode* plist=NULL;
	plist=init_listnode(plist);
	list_pushback(plist,1);
	list_pushback(plist,2);
	list_pushback(plist,3);
	list_pushback(plist,4);
	print_list(plist);
}
void test2()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	print_list(plist);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
}
void test3()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	print_list(plist);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
	list_popfront(plist);
	print_list(plist);
}
void test4()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
	list_popback(plist);
	print_list(plist);
}
void test5()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 10086);
	print_list(plist);
	listnode*pos=list_find(plist,2);
	list_insert(pos, 888);//在2之前插入888
	print_list(plist);
	list_insert(plist->next, 666);
	//在头节点前插入666，与头插效用一致
	//可以在头插中复用这个函数
	print_list(plist);
	list_insert(plist, 520);
	//在哨兵节点前插入520，与尾插效用一致
	//可以在尾插中复用这个函数
	print_list(plist);
}
void test6()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	//list_erase(plist->prev);//尾删,测试报错
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 3);
	list_pushfront(plist, 4);
	list_pushfront(plist, 5);
	print_list(plist);
	listnode* pos = list_find(plist, 2);
	list_erase(pos);//把2删除
	print_list(plist);
	list_erase(plist->next);//头删
	print_list(plist);
	list_erase(plist->prev);//尾删
	print_list(plist);
}
void test7()
{
	listnode* plist = NULL;
	plist = init_listnode(plist);
	//list_erase(plist->prev);//尾删,测试报错
	list_pushfront(plist, 1);
	list_pushfront(plist, 2);
	list_pushfront(plist, 3);
	list_pushfront(plist, 4);
	list_pushfront(plist, 5);
	destory_list(plist);
}
int main()
{
	test7();
}

好了，今天的分享到这里就结束了，感谢各位友友来访，祝各位友友前程似锦O(∩_∩)O

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转载自blog.csdn.net/fq157856469/article/details/132076019
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