// 带头+双向+循环链表增删查改实现
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;

// 创建返回链表的头结点
ListNode* ListCreate();
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

3. インターフェースの実装

3.1 ノードを開く

私たちのリンクリストは動的リンクリストであるため、ノードを挿入するたびにノードを malloc する必要があり、その後のコードの再利用を容易にするためにノードを関数にカプセル化します。

ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (NULL == newnode)
	{
		perror("malloc fail:");
		return NULL;
	}
	
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	return newnode;
}

3.2 返されたリンクリストのヘッドノードを作成する

このステップでは、リンクリストのセンチネルヘッドノードを作成します。これは双方向の先行循環リンクリストであるため、prev ポインターと next ポインターの両方が自分自身を指すようにします。そのため、ヘッドノードが 1 つしかない場合でも、双方向の循環構造になります。

ListNode* ListCreate()
{
	ListNode* phead = BuyListNode(-1);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;

	return phead;
}

3.3 リンクされたリストが空かどうかを判断する

このステップは、以降の削除のためにカプセル化する空判定関数ですが、リンクリストが存在する場合、リンクリストが空である可能性を排除できないため、以降のインターフェースを再利用できるようにこの関数をカプセル化します。

bool ListEmpty(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	return pHead->next == pHead;
}

3.4 印刷

印刷関数についてはすでによく理解していますが、両方向先行循環リンクリストの印刷終了条件に注意してください。ここでは、以前の cur == NULL ではなく、 cur != pHead になっています。cur が pHead に到達したときリンクされたリスト全体が消えています。

void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->next;

	printf("guard");
	while (cur != pHead)
	{
		printf("<==>%d", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("<==>\n");
}

3.5 二重リンクリスト検索

見つけるのは難しくありませんが、ここでは、双方向の先頭リンクリストの最初のノードがセンチネルノードであるため、センチネルの次のノードから検索をたどる必要があることに注意する必要があります (cur = pHead-> next)、ループの終わり条件は依然として cur != pHead です。

ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->next;

	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->data == x)
			return cur;

		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

3.6 二重リンクリストは pos の前に挿入されます

pos 位置を見つけたら、それを pos 位置の前に挿入し、次のプロセスに従って実行します。

1. data4 を data3 の前に挿入したい場合は、まず構造体ポインター変数 prev を定義し、最初に data3->prev (data2) ノードを prev 変数に保存します。

2. 次に、prev->next を data4 に変更し、さらに data4->prev を prev に変更します。

3. 最後に、data4->next = data3 を設定し、次に data3->prev = data4 を設定します。

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	
	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

3.6.1 プラグ

ヘッドの挿入については、一貫して pos 位置の前に挿入し、最初のノードを保存してから挿入します。

void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* first = pHead->next;//多写这一个变量下面的插入语句就可以无序写

	pHead->next = newnode;
	newnode->next = first;
	newnode->prev = pHead;
	first->prev = newnode;
}

3.6.2 後部プラグ

末尾の挿入の場合は、まずリンクリストの末尾ノードを保存してから、それを挿入します。これは、pos 位置の前に挿入するのと同じです。

void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);

	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = pHead;
	pHead->prev = newnode;
}

3.6.3 先頭挿入と末尾挿入の記述方法を更新

挿入コードを比較すると、先頭挿入と末尾挿入のロジックは pos 位置の前に挿入したコードと同じであることがわかり、実装されている関数も基本的には変わっていないため、挿入時に ListInsert を直接再利用できます。頭と尻尾のインターフェースが実現できます。

1>プラグ

void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListInsert(pHead->next, x);
}

2> テールプラグ

これは pos 位置の前に挿入されるため、リンクリストは双方向のサイクルとなり、渡される最初のパラメータは pHead であり、センチネルノードの前のノードが末尾ノードになります。

void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListInsert(pHead, x);
}

3.7 二重リンクリストは位置 pos のノードを削除します

pos ノードを見つけたら、pos ノードを削除し、次のプロセスを実行します。

1. 2 つの構造体ポインタ変数 posPrev および posNext を定義し、pos 位置の前後のノードを posPrev および posNext ポインタ変数にそれぞれ格納します。

2. posPrev->next = posNext を設定し、次に posNext->prev = posPrev を設定します。

3. pos ノード free(pos) を解放します。

void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	ListNode* posPrev = pos->prev;
	ListNode* posNext = pos->next;

	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}

3.7.1 ヘッダーの削除

ヘッドが削除された場合は、まず pHead->next ノードと pHead->next->next ノードを保存し、センチネルノードをヘッドノードの次のノードに接続してから、ヘッドノードを解放します。

void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(!ListEmpty(pHead));

	ListNode* first = pHead->next;
	ListNode* second = first->next;

	pHead->next = second;
	first->prev = pHead;
	free(first);
}

3.7.2 末尾の削除

テールが削除された場合は、まず pHead->prev ノードと pHead->prev->prev ノードを保存し、センチネルノードをテールノードの前のノードに接続してから、テールノードを解放します。

void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(!ListEmpty(pHead));

	ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* tailPrev = tail->prev;

	tailPrev->next = pHead;
	pHead->prev = tailPrev;
    free(tail);
}

要約:先頭と末尾を削除する前に、リンクされたリストが空かどうかを判断する必要があります。

3.7.3 更新の先頭と末尾の削除

削除コードを比較すると、先頭削除と末尾削除のコードロジックは位置ノードの削除と同じであり、実装された関数は基本的に変更されていないため、ListErase を直接再利用できます。先頭と末尾を削除した場合のインターフェースが実現できます。

1> 先頭削除

void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(!ListEmpty(pHead));

	ListErase(pHead->next);
}

2>末尾削除

void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(!ListEmpty(pHead));

	ListErase(pHead->prev);
}

3.8 二重リンクリストの破壊

リンクリストの破棄は、主に cur = pHead->next から開始してリンクリストを 1 回走査することです。ループ終了の条件は cur != pHead です。走査後、センチネルノードが解放され、リンクリスト全体が解放されました。

void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->next;

	while (cur != pHead)
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);

		cur = next;
	}
	free(pHead);
}

4. 完全なコード

完全なコードはコードウェアハウスにあります。エントリ: C 言語: C 言語学習コード、詳細を確認 - Gitee.com

【データ構造 - C言語】双方向先行循環連結リストの実現

1. 双方向先行循環リンクリストの導入

2. 双方向先行循環リンクリストのインターフェース