C++实现双向循环链表

本次博文是关于利用C++模板的方式实现的双向循环链表以及双向循环链表的基本操作，在之前的博文C++语言实现双向链表中，已经给大家分析了双向循环链表的结构，并以图示的方式给大家解释了双向循环链表的基本操作。本篇文章利用C++实现了双向循环链表的基本操作，其中包括：

双向循环链表	实现的功能
头部插入结点建立链表	尾部插入结点建立链表
实现指定位置插入结点	查找给定数值是否存在
删除指定位置的结点	修改指定位置的结点
双向链表的长度	打印双向链表

定义双向链表的结点

双向循环链表的结点由三部分构成，用于指向当前节点的直接前驱节点的指针域,用于存储数据元素的数据域 ，以及用于指向当前节点的直接后继节点的指针域。

在之前的C++语言实现双向链表时已经给大家解释了封装的结点的特点，不需要作太大的改变，我们需要封装一个结点类,定义了结点的三个要素，并利用构造函数实现初始化，另外，考虑到在双向循环链表中要用到结点类，所以将双向链表类定义为结点的友元类。

template<class T> 
class doubleCircularLinkedList;//声明一下双向循环链表，以免定义友元时报错
template <class T>
class doubleCircularLinkedListNode
{
	private:
		doubleCircularLinkedListNode<T> *prior;//双向结点前驱指针指向该结点的前驱结点
		T data;//储存结点数据
		doubleCircularLinkedListNode<T> *next;//双向结点的后驱指针指向该结点的后继结点
		//将双向循环链表类定义为结点的友元类
		friend  class doubleCircularLinkedList<T>;
	public:
		//结点的无参构造函数,将结点指针域初始化为NULL
		doubleCircularLinkedListNode()
		{
			prior = NULL;
			next = NULL;
		}
		//结点的有参构造函数，初始化指针域和数据域
		doubleCircularLinkedListNode(T _data,doubleCircularLinkedListNode<T> *_prior = NULL,doubleCircularLinkedListNode<T> *_next = NULL)
		{
			prior = _prior;//初始化前驱指针
			data = _data;//初始化数据域
			next = _next;//初始化后继指针
		}
		~doubleCircularLinkedListNode()
		{
			prior = NULL;
			next = NULL;
		}
};

双向链表的基本操作

本次实现的操作跟双向链表实现的操作基本一样，实现了双向循环链表头部插入结点， 尾部插入结点，指定位置插入结点建立链表， 查找给定数值的指定位置，删除指定位置的结点，修改指定位置的结点，双向循环链表的长度，打印双向循环链表，接下来逐一进行讲解实现：

头部插入结点建立链表

实现双向循环链表的头部插入结点，之前的双向链表因为在头部和尾部的指针都是指向NULL的,所以需要分情况来处理，然而双向循环链表没有元素时这两个指针都是指向自身的，因此并不需要分情况处理，都需要修改四个指针。
因此，头部插入结点实现如下：

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::insertNodeByhead(T item)
{
	//创建一个新的结点
	doubleCircularLinkedListNode<T>* newNode = new doubleCircularLinkedListNode<T>(item);
	if (newNode == NULL){
		cout << "内存分配失败，新结点无法创建" << endl;
		return false;
	}
	else{
		newNode->prior = headNode;
		newNode->next = headNode->next;
		headNode->next->prior=newNode;
		headNode->next = newNode;
		return true;
	}
}

尾部插入结点建立链表

在尾部插入结点，当然第一步需要找到最后一个结点，然后在其后进行插入，调整四个指针即可。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::insertNodeBytail(T item)
{
	//创建一个新的结点
	doubleCircularLinkedListNode<T>* newNode = new doubleCircularLinkedListNode<T>(item);
	if (newNode == NULL){
		cout << "内存分配失败，新结点无法创建" << endl;
		return false;
	}
	//首先找到最后一个结点
	doubleCircularLinkedListNode<T>* lastNode = headNode;
	while(lastNode->next != headNode)
	{
		lastNode = lastNode->next;//没找到就一直循环
	}
	//找到之后调整四个指针
	headNode->prior = newNode;
	newNode->next = headNode;
	lastNode->next = newNode;
	newNode->prior = lastNode;
	return true;
}

实现指定位置插入结点

在指定位置插入只需要两步走，首先也是找到指定的位置，然后就是插入新结点的指针的调整，中间插入是最复杂的，都需要调整四个指针，最后让新结点与前继结点建立关系，实现新结点的插入。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::insertNode(T item,int n)
{
	if(n<1){
		cout<<"输入的非有效位置！"<<endl;
		return false;
	}
	doubleCircularLinkedListNode<T>* pMove = headNode;//创建一个新的指针，设置为游标指针
	//首先找到插入位置
	for(int i=1;i<n;i++)
	{
		pMove = pMove->next;
		if(pMove == NULL&& i<=n)
		{
			cout<<"插入位置无效！"<<endl;
			return false;
		}
	}
	//创建一个新的结点
	doubleCircularLinkedListNode<T>* newNode = new doubleCircularLinkedListNode<T>(item);
	if (newNode == NULL){
		cout << "内存分配失败，新结点无法创建" << endl;
		return false;
	}
	//插入新的结点
	newNode->next = pMove->next;   
	if (pMove->next != headNode)
	{
		pMove->next->prior = newNode;
	}
	newNode->prior = pMove;
	pMove->next = newNode;
	return true;
}

查找给定数值是否存在

查找给定元素，也就是一个遍历双向循环链表的过程，从头结点的下一个结点开始遍历，毕竟第一个头结点是没有储存数据项的。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::findData(T item)
{
	doubleCircularLinkedListNode<T> *pMove = headNode->next; //设置游标指针
	doubleCircularLinkedListNode<T> *pMoveprior = headNode;//指定结点前一个结点的指针
	//找到指定位置
	while(pMove->data != item)
	{
		pMoveprior = pMove;
		pMove = pMoveprior->next;
		//如果没有找到特殊处理
		if(pMove == headNode)
		{
			return false;
		}
	}
	return true;
}

删除指定位置的结点

删除指定的结点，第一步查找到删除的结点，需要定义一个删除指针临时指向将要删除的结点，最后指针处理删除之后别忘了释放该结点空间。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::deleteData(int n)
{
	if (n<1||n>getLength())
	{
		cout << "输入非有效位置" << endl;
		return false;
	}
	doubleCircularLinkedListNode<T> * pMove = headNode;//设置游标指针
	doubleCircularLinkedListNode<T> * pDelete;             
	//查找删除结点的位置
	for (int i = 1; i <= n; i++)
	{
		pMove = pMove->next;                                         //游标指针后移
	}
	//删除结点
	pDelete = pMove;      
	pMove->prior->next = pDelete->next;
	pMove->next->prior = pDelete->prior;
	delete pDelete;//释放空间
	return true;
}

修改指定位置的结点

修改指定位置的结点数据，当然还是得找到指定位置，然后对其进行修改，修改之后将原来的数据以引用的形式返回。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::changeListElements(int n,T item,T &x)
{
	if (n<1||n>getLength())
	{
		cout << "输入非有效位置" << endl;
		return false;
	}
	doubleCircularLinkedListNode<T> *pMove = headNode->next;  //设置游标指针
	for(int i=1;i<n;i++)//找到指定位置1
	{
		pMove = pMove->next;
	}
	x = pMove->data;
	pMove->data = item;
	return true;
}

双向链表的长度

计算双向链表的长度的函数，在双向链表的私有成员封装了一个变量length,以此来记录双向链表的长度，遍历双向链表，逐一进行计算结点数就是双向链表的长度。

template<class T>
int doubleCircularLinkedList<T>::getLength()
{
	doubleCircularLinkedListNode<T> *pMove = headNode->next;  //设置游标指针
	int length=0;
	//遍历链表，计算结点数
	while(pMove != headNode)
	{
		pMove = pMove->next;  //游标指针后移
		length++;       //计算length
	}
	return length;
}

打印双向链表

template<class T>
void doubleCircularLinkedList<T>::printLinkedlist()
{
	//从第二个结点开始打印，表头不含数据
	doubleCircularLinkedListNode<T>* pMove = headNode->next;
	while(pMove !=headNode)//如果pMove->next != headNode这样写，最后一个结点是不会打印的
	{
		cout<<pMove->data<<" ";
		pMove = pMove->next;//移动指针
	}
	cout<<endl;
}

以上就是我简要的给大家分享的C++实现双向循环链表，因为实现了双向链表，所以基本上实现思路差不多，唯一的不同就是在循环一词不同，这一不同就是头结点的前驱指针和尾结点的后驱指针指向不同，要是还是不太清楚的可以去那篇博客看看。本次的完整代码已经全部上传到github! (C++实现双向循环链表),还想了解其他的数据结构实现的可以去我的博客，我们一起讨论啊，一起进步！