数据结构示例之带头节点的双向循环链表

以下是“带头节点的、双向循环链表”的简单实现。

1. 用c语言实现的版本

#include<stdio.h> /* EOF(=^Z或F6),NULL */
#include<math.h> /* floor(),ceil(),abs() */
#include<stdlib.h> /* 申请和释放内存 */

#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0

typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;

typedef struct DuLNode
{
	ElemType data;
	struct DuLNode *prior, *next;
}DuLNode, *DuLinkList;

/*  双链循环线性表的基本操作(14个) */

/* 初始化双向循环链表L，产生其表头结点 */
Status InitList(DuLinkList *L)
{
	*L = (DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));
	if (*L)
	{
		(*L)->next = (*L)->prior = *L;
		return OK;
	}
	else
	{
		return OVERFLOW;
	}
}

/* 初始条件：L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(DuLinkList L)
{
	int i = 0;
	DuLinkList p = L->next; /* p指向第一个有效结点 */

	while (p != L) /* p没到表头 */
	{
		++i;
		p = p->next;
	}

	return i;
}

/* 在带头结点的、双向循环链表L中，返回第i个元素的位置指针（在此项操作之前，要先进行i与链表长度的比较）*/
DuLinkList GetElemP(DuLinkList L, int i)
{
	int j;
	DuLinkList p = L; //L为带头结点、双向循环链表L的头结点

	for (j = 1; j <= i; ++j)
	{
		p = p->next;
	}

	return p;
}

/* 在带头结点的、双向循环链表L中第i个位置插入元素e，i的合法值为1≤i≤表长+1 */
Status ListInsert(DuLinkList L, int i, ElemType e)
{
	DuLinkList p, s;

	if (i<1 || i >ListLength(L) + 1) /* i值不合法 */
	{
		return ERROR;
	}

	p = GetElemP(L, i - 1); /* 在L中确定第i-1个元素的位置指针p */
	if (!p) /* p=NULL,即第i-1个元素不存在 */
	{
		return ERROR;
	}

	s = (DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));
	if (!s)
	{
		return OVERFLOW;
	}

	s->data = e; /* 在第i-1个元素之后插入 */
	s->prior = p;
	s->next = p->next;
	p->next->prior = s;
	p->next = s;

	return OK;
}

/* 由双链、循环、线性表L的头结点出发，正序对每个数据元素调用函数visit() */
void ListTraverse(DuLinkList L, void(*visit)(ElemType))
{
	DuLinkList p = L->next; /* p指向头结点 */
	while (p != L)
	{
		visit(p->data);
		p = p->next;
	}
	printf("\n");
}

/* 由双链循环线性表L的头结点出发，逆序对每个数据元素调用函数visit() */
void ListTraverseBack(DuLinkList L, void(*visit)(ElemType))
{ 
	DuLinkList p = L->prior; /* p指向尾结点 */
	while (p != L)
	{
		visit(p->data);
		p = p->prior;
	}
	printf("\n");
}

/* ListTraverse()调用的函数(类型一致) */
void vd(ElemType c)
{
	printf("%d ", c);
}

/* 获取第i个元素，成功则返回OK，失败则返回ERROR */
Status GetElem(DuLinkList L, int i, ElemType *e)
{ 
	int j = 1; /* j为计数器 */
	DuLinkList p = L->next; /* p指向第一个有效结点 */

	while (p != L && j<i) /* 顺指针向后查找,直到p指向第i个元素或p指向头结点 */
	{
		p = p->next;
		++j;
	}

	if (p == L || j > i) /* 第i个元素不存在 */
	{
		return ERROR;
	}

	*e = p->data; /* 取第i个元素 */

	return OK;
}

/* 删除带头结点的、双向循环链表L的第i个元素，i的合法值为1≤i≤表长+1 */
Status ListDelete(DuLinkList L, int i, ElemType *e)
{ 
	DuLinkList p;
	if (i<1 || i>ListLength(L)) /* i值不合法 */
	{
		return ERROR;
	}

	p = GetElemP(L, i);  /* 在L中确定第i个元素的位置指针p */
	if (!p || p == L) /* p=NULL，即第i个元素不存在 */
	{
		return ERROR;
	}

	*e = p->data;
	p->prior->next = p->next;
	p->next->prior = p->prior;
	free(p);

	return OK;
}

/* 将L重置为空表 */
Status ClearList(DuLinkList L) 
{ 
	DuLinkList q, p = L->next; /* p指向第一个有效结点 */

	while (p != L) /* p没到表头 */
	{
		q = p->next;
		free(p);
		p = q;
	}
	L->next = L->prior = L; /* 头结点的两个指针域均指向自身 */

	return OK;
}

/* 销毁双向循环链表L */
Status DestroyList(DuLinkList *L)
{
	DuLinkList q, p = (*L)->next; /* p指向第一个有效结点 */

	while (p != *L) /* p没到表头 */
	{
		q = p->next;
		free(p);
		p = q;
	}
	free(*L);
	*L = NULL;

	return OK;
}

/* 若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */
Status ListEmpty(DuLinkList L)
{ 
	if (L->next == L && L->prior == L)
	{
		return TRUE;
	}
	else
	{
		return FALSE;
	}
}

void main()
{
	DuLinkList L;
	int i;
	ElemType e;
	Status resStatus;

	InitList(&L);
	for (i = 1; i <= 7; ++i)
	{
		ListInsert(L, i, i*10); /* 在第i个结点之前插入i*10 */
	}

	printf("正序输出链表：");
	ListTraverse(L, vd); /* 正序输出 */

	printf("逆序输出链表：");
	ListTraverseBack(L, vd); /* 正序输出 */

	printf("链表的元素个数为%d\n", ListLength(L));

	/* 获取第i个元素 */
	i = 4;
	resStatus = GetElem(L, i, &e);
	if (resStatus == OK)
	{
		printf("成功获取第%d个元素，其值为：%d\n", i, e);
	}
	else
	{
		printf("未能获取，第%d个元素不存在\n", i);
	}

	//删除第i个元素
	i = 3;
	resStatus = ListDelete(L, i, &e);
	if (resStatus == OK)
	{
		printf("删除第%d个元素成功，其值为：%d\n", i,  e);
	}
	
	printf("正序输出链表：");
	ListTraverse(L, vd); /* 正序输出 */

	ClearList(L); /* 清空链表 */
	if (ListEmpty(L))
	{
		printf("清空后，链表为空，长度为%d.\n", ListLength(L));
	}
	else 
	{
		printf("清空后，链表非空，长度为%d，请检查！\n", ListEmpty(L), ListLength(L));
	}

	for (i = 1; i <= 7; ++i)
	{
		ListInsert(L, i, i * 10 + i); /* 在第i个结点之前插入i*10+i */
	}

	printf("正序输出链表：");
	ListTraverse(L, vd); /* 正序输出 */

	/* 销毁双向循环链表L */
	DestroyList(&L);
	printf("销毁后，链表头指针为%0x\n", L);
}

运行结果如下图所示：