【データ構造とアルゴリズム】 最先端の双方向循環リンクリスト（最も複雑なリンクリスト）を実現

前回の記事では、リンク リストの構造を理解して、ヘッドレスの一方向非循環リンク リストを実現しましたが、次に、もう 1 つのよく使用されるリンク リスト構造である、主要な双方向循環リンク リストを実装しました。一方向リンクリストがまだ理解できない場合は、この記事を読んでください(メッセージ 7 件) [データ構造とアルゴリズム] 線形リストのリンクリストを知り、一方向リンクリストを実現する_Xiaowang Xuecode Blog-CSDN Blog

目次

序文

1. 主要な双方向循環リンクリストは何ですか?

2. 最先端の双方向循環リンクリストの実現

1. 構成と実装する機能

2. リンクリストを初期化して印刷します。

3. ヘッドプラグとテールプラグ

4. 先頭削除と末尾削除

5. ノードの数を見つけて返します。

6. pos 位置の前にノードを挿入します

7. 指定したposノードを削除します

8. リンクリストを破棄する

3. 完全なコード

1.DSLinkList.h

2.DSLinkList.c

3.テスト.c

要約する

---

序文

主要な双方向循環リンク リストは、リンク リストの中で最も複雑な構造です。実装する主な機能は、先頭の挿入と末尾の挿入、先頭の削除と末尾の削除、初期化、印刷、挿入する位置の指定です。またはノードを削除し、ノードを検索し、リンクされたリストやその他の機能を破棄します。

---

1. 主要な双方向循環リンクリストは何ですか?

写真が示すように:

---

2. 最先端の双方向循環リンクリストの実現

1. 構成と実装する機能

構造は次のとおりです。

typedef struct DSLDataType;
//定义双向链表的结构体

//双向链表每一个节点都有一个前驱节点和后继节点，可以根据节点获得其前后的节点
typedef struct DSListNode {
	struct DSListNode* prev;//前驱节点
	struct DSListNode* next;//后继节点
	int value;//数据域
}DSLNode;//重定义

一方向リンク リストと比較すると、前のノード アドレスを指すポインター フィールド prev が 1 つ増えています。

関数を実装する関数:

//初始化
DSLNode*ListInit();
//打印链表
void ListPrint(DSLNode* ps);
//尾部插入
void ListPushBack(DSLNode* ps, int data);
//头部插入
void ListPushFront(DSLNode* ps, int data);
//尾部删除
void ListPopBack(DSLNode* ps);
//头部删除
void ListPopFront(DSLNode* ps);
//判空
bool ListEmpty(DSLNode* ps);
//返回链表节点个数
int Listsize(DSLNode* ps);
//寻找指定元素，返回对应的节点
DSLNode* ListFind(DSLNode* ps, int data);
//在pos之前插入节点
void ListInsert(DSLNode* pos, int data);
//删除pos位置结点
void ListEarse(DSLNode* pos);
//摧毁链表
void ListDestory(DSLNode* ps);

2. リンクリストを初期化して印刷します。

//对于函数的实现
//初始化
DSLNode* ListInit() {
	//初始化创建链表
	//创建新节点
	DSLNode* num = (DSLNode*)malloc(sizeof(DSLNode));
	//判断是否创建成功
	if (num == NULL) {
		perror("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	num->prev = num;
	num->next = num;//作为头节点，前驱和后驱结点都指向自己
	return num;
}

//打印链表
void ListPrint(DSLNode* ps) {
	assert(ps);//断言
	DSLNode* cur = ps->next;
	printf("phead->");
	while (cur != ps) {//双向链表，回到ps，就表示转了一圈
		printf("%d->", cur->value);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

3. ヘッドプラグとテールプラグ

テールプラグを図に示します。

コードは以下のように表示されます:

DSLNode* CreatNode(int data) {//创建新节点
	DSLNode* cur = (DSLNode*)malloc(sizeof(DSLNode));
	if (cur == NULL) {
		perror("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	cur->next = cur->prev = NULL;
	cur->value = data;
}
//尾部插入
void ListPushBack(DSLNode* ps, int data) {
	assert(ps);//断言
	DSLNode* newnode = CreatNode(data);
	DSLNode* tail = ps->prev;//把头节点之前的那个地址给tail
	tail->next = newnode;//将ps之前的那个数值，实际上是这个双向链表的最后一个元素的位置，的next指针指向新节点
	newnode->prev = tail;//新节点前后为 tail和ps
	newnode->next = ps;
	ps->prev = newnode;//tail的两个指针域都指向完成，就只剩下ps的前驱指针

}

ヘッドプラグは図に示されています。
 コードは次のとおりです。

//头部插入
void ListPushFront(DSLNode* ps, int data) {
	assert(ps);
	//头部插入就是将ps之后的一个地址给临时变量tail
	DSLNode* tail = ps->next;
	DSLNode* newnode = CreatNode(data);//创建新节点
	ps->next->prev = newnode;
	newnode->next = ps->next;
    newnode->prev = ps;
    ps->next = newnode;
}

4. 先頭削除と末尾削除

末尾の削除を図に示します。

コードは以下のように表示されます:

//判空
bool ListEmpty(DSLNode* ps) {
	assert(ps);//断言
	return ps->next == ps;//如果是只有一个ps头节点，则表示为空，返回true，否则返回false

}
//尾部删除
void ListPopBack(DSLNode* ps) {

	assert(ps);//断言
	assert(!ListEmpty(ps));//先判断是否为空
	DSLNode* cur = ps->prev;
	//将cur的next值为NULL
	ps->prev = ps->prev->prev;
	ps->prev->next = ps;
	//这是直接略过尾部最后一个元素
	//跳过ps之前的一个节点，先让其左右节点相连，然后释放这个地址
	free(cur);
	cur = NULL;
}

 図に示すように、ヘッダーが削除されます。

コードは以下のように表示されます:

//头部删除
void ListPopFront(DSLNode* ps) {
	assert(ps);
	assert(!ListEmpty(ps));
	DSLNode* cur = ps->next;
	//头删  是将头节点之后的第一个节点删除释放空间
	ps->next = ps->next->next;
	ps->next->prev = ps;
	free(cur);
	cur = NULL;
}

5. ノードの数を見つけて返します。

検索: データ値フィールドに従ってノードを返し、最初に見つかったノードを返します。そうでない場合は NULL を返します。

//返回链表节点个数
int Listsize(DSLNode* ps) {
	assert(ps);
	int count = 0;
	DSLNode* cur = ps->next;
	while (cur != ps) {
		count++;
		cur = cur->next;
	}
	return count;
}
//查找
DSLNode* ListFind(DSLNode* ps, int data) {
	assert(ps);
	DSLNode* cur = ps->next;
	while (cur != ps) {
		if (cur->value == data) {
			return cur;
		}
	}
	return NULL;//NULL表示不存在
}

6. pos 位置の前にノードを挿入します

写真が示すように:

 コードは以下のように表示されます:

//插入节点
void ListInsert(DSLNode* pos, int data) {

	assert(pos);
	//pos三种可能
	//1.空链表
	//2.只有一个节点
	DSLNode* cur = pos->prev;
	//双向链表可以直接找到pos之前的位置，单向链表只能进行循环
	DSLNode* newnode = CreatNode(data);
	pos->prev = newnode;//把新节点newnode的位置给pos的prev
	newnode->prev = cur;//cur表示的是创建new节点之前的时候pos之前的结点
	cur->next = newnode;
	newnode->next = pos;
	//另一种不使用cur的方法
	//newnode->next = pos;
	//pos->prev->next = newnode;
	//newnode->prev = pos->prev;
	//pos->prev = newnode;
}

7. 指定したposノードを削除します

写真が示すように:

コードは以下のように表示されます:

//删除指针
void ListEarse(DSLNode* pos) {
	assert(pos);
	DSLNode* cur = pos->prev;
	DSLNode* tail = pos->next;
	cur->next = tail;//两者相互指向，最后释放pos空间
	tail->prev = cur;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

8. リンクリストを破棄する

2 つの方法、セカンダリ ポインタを直接使用することも、プライマリ ポインタを 1 つずつ空きと NULL で使用することもできます。

//摧毁链表
void ListDestory(DSLNode* ps) {
	//可以设计二级指针直接将ps地址滞空为NULL
	//这里还是使用一级指针
	assert(ps);
	DSLNode* cur = ps->next;
	while (cur != ps) {
		DSLNode* tail = cur->next;//这个地方就是一个精彩的地方
		free(cur);//使用临时变量tail得到cur的下一个地址，然后再free cur
		cur = tail;//tail这个时候就是cur 的下一个结点
	}
	free(ps);
	ps = NULL;

}
void ListDestory2(DSLNode** ps) {
	assert(ps);
	free(ps);//二级指针直接free
	*ps = NULL;
}

3. 完全なコード

1.DSLinkList.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<malloc.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

typedef struct DSLDataType;
//定义双向链表的结构体

//双向链表每一个节点都有一个前驱节点和后继节点，可以根据节点获得其前后的节点
typedef struct DSListNode {
	struct DSListNode* prev;//前驱节点
	struct DSListNode* next;//后继节点
	int value;//数据域
}DSLNode;//重定义

//创建头节点，并将tail和head都指向第一个节点
struct DSList {
	struct DSListNode* tail;
	struct DSListNode* head;
	unsigned int len;//表示链表的长度
};
//初始化
DSLNode*ListInit();
//打印链表
void ListPrint(DSLNode* ps);
//尾部插入
void ListPushBack(DSLNode* ps, int data);
//头部插入
void ListPushFront(DSLNode* ps, int data);
//尾部删除
void ListPopBack(DSLNode* ps);
//头部删除
void ListPopFront(DSLNode* ps);
//判空
bool ListEmpty(DSLNode* ps);
//返回链表节点个数
int Listsize(DSLNode* ps);
//寻找指定元素，返回对应的节点
DSLNode* ListFind(DSLNode* ps, int data);
//在pos之前插入节点
void ListInsert(DSLNode* pos, int data);
//删除pos位置结点
void ListEarse(DSLNode* pos);
//摧毁链表
void ListDestory(DSLNode* ps);

2.DSLinkList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include"DSLinkList.h"

//对于函数的实现
//初始化
DSLNode* ListInit() {
	//初始化创建链表
	//创建新节点
	DSLNode* num = (DSLNode*)malloc(sizeof(DSLNode));
	//判断是否创建成功
	if (num == NULL) {
		perror("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	num->prev = num;
	num->next = num;
	return num;
}

//打印链表
void ListPrint(DSLNode* ps) {
	assert(ps);//断言
	DSLNode* cur = ps->next;
	printf("phead->");
	while (cur != ps) {//双向链表，回到ps，就表示转了一圈
		printf("%d->", cur->value);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

DSLNode* CreatNode(int data) {//创建新节点
	DSLNode* cur = (DSLNode*)malloc(sizeof(DSLNode));
	if (cur == NULL) {
		perror("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	cur->next = cur->prev = NULL;
	cur->value = data;
}
//尾部插入
void ListPushBack(DSLNode* ps, int data) {
	assert(ps);//断言
	DSLNode* newnode = CreatNode(data);
	DSLNode* tail = ps->prev;//把头节点之前的那个地址给tail
	tail->next = newnode;//将ps之前的那个数值，实际上是这个双向链表的最后一个元素的位置，的next指针指向新节点
	newnode->prev = tail;//新节点前后为 tail和ps
	newnode->next = ps;
	ps->prev = newnode;//tail的两个指针域都指向完成，就只剩下ps的前驱指针

}

//头部插入
void ListPushFront(DSLNode* ps, int data) {
	assert(ps);
	//头部插入就是将ps之后的一个地址给临时变量tail
	DSLNode* tail = ps->next;
	DSLNode* newnode = CreatNode(data);//创建新节点
	ps->next->prev = newnode;
	newnode->next = ps->next;
    newnode->prev = ps;
    ps->next = newnode;
}

//判空
bool ListEmpty(DSLNode* ps) {
	assert(ps);//断言
	return ps->next == ps;//如果是只有一个ps头节点，则表示为空，返回true，否则返回false

}

//返回链表节点个数
int Listsize(DSLNode* ps) {
	assert(ps);
	int count = 0;
	DSLNode* cur = ps->next;
	while (cur != ps) {
		count++;
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
	return count;
}
//尾部删除
void ListPopBack(DSLNode* ps) {

	assert(ps);//断言
	assert(!ListEmpty(ps));//先判断是否为空
	DSLNode* cur = ps->prev;
	//将cur的next值为NULL
	ps->prev = ps->prev->prev;
	ps->prev->next = ps;
	//这是直接略过尾部最后一个元素
	//跳过ps之前的一个节点，先让其左右节点相连，然后释放这个地址
	free(cur);
	cur = NULL;
}
//头部删除
void ListPopFront(DSLNode* ps) {
	assert(ps);
	assert(!ListEmpty(ps));
	DSLNode* cur = ps->next;
	//头删  是将头节点之后的第一个节点删除释放空间
	ps->next = ps->next->next;
	ps->next->prev = ps;
	free(cur);
	cur = NULL;
}
//查找
DSLNode* ListFind(DSLNode* ps, int data) {
	assert(ps);
	DSLNode* cur = ps->next;
	while (cur != ps) {
		if (cur->value == data) {
			return cur;
		}
	}
	return NULL;//NULL表示不存在
}
//插入节点
void ListInsert(DSLNode* pos, int data) {

	assert(pos);
	//pos三种可能
	//1.空链表
	//2.只有一个节点
	DSLNode* cur = pos->prev;
	//双向链表可以直接找到pos之前的位置，单向链表只能进行循环
	DSLNode* newnode = CreatNode(data);
	pos->prev = newnode;//把新节点newnode的位置给pos的prev
	newnode->prev = cur;//cur表示的是创建new节点之前的时候pos之前的结点
	cur->next = newnode;
	newnode->next = pos;
	//另一种不使用cur的方法
	//newnode->next = pos;
	//pos->prev->next = newnode;
	//newnode->prev = pos->prev;
	//pos->prev = newnode;
}


//删除指针
void ListEarse(DSLNode* pos) {
	assert(pos);
	DSLNode* cur = pos->prev;
	DSLNode* tail = pos->next;
	cur->next = tail;//两者相互指向，最后释放pos空间
	tail->prev = cur;
	free(pos);
	pos = NULL;
}
//摧毁链表
void ListDestory(DSLNode* ps) {
	//可以设计二级指针直接将ps地址滞空为NULL
	//这里还是使用一级指针
	assert(ps);
	DSLNode* cur = ps->next;
	while (cur != ps) {
		DSLNode* tail = cur->next;
		free(cur);
		cur = tail;
	}
	free(ps);
	ps = NULL;

}
void ListDestory2(DSLNode** ps) {
	assert(ps);
	free(ps);
	*ps = NULL;
}

3.テスト.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"DSLinkList.h"

void test()
{
	DSLNode* phead = ListInit();//初始化
	
	ListPushBack(phead, 1);
	ListPushBack(phead, 2);
	ListPushBack(phead, 3);
	ListPushBack(phead, 4);
	ListPushBack(phead, 5);//检验尾插
	ListPrint(phead);//打印

	ListPushFront(phead, 10);
	ListPushFront(phead, 20);
	ListPushFront(phead, 30);
	ListPushFront(phead, 40);
	ListPushFront(phead, 50);//检验头插
	ListPrint(phead);//打印
	printf("%d\n", Listsize(phead));//检验返回结点个数

	ListPopBack(phead);
	ListPopBack(phead);
	ListPopBack(phead);
	ListPopBack(phead);
	ListPopBack(phead);//尾删
	ListPopFront(phead);
	ListPopFront(phead);
	ListPopFront(phead);
	ListPopFront(phead);
	ListPopFront(phead);//头删
	ListPrint(phead);//打印
	ListInsert(phead->next, 10);//pos指定结点之前插入newnode新节点
	ListPrint(phead);//打印
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

要約する

この記事では、リンク リストの中で最も複雑な先頭の双方向循環リンク リスト、ポイント、リンク リストの破棄、その他の関数の使用法とコード実装を主に説明します。そして、誰もがよりよく理解できるように、完全なコードを含む、対応する機能の流れを説明する黒板図を作成しました。

次に、スタックとキューについて学びます。この記事の欠点について、1 つか 2 つ指導していただき、新しい章の学習を始めましょう。！！