链表之“带头双向循环链表”

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1.链表的分类

2.带头双向循环链表的实现

1.创建结构体

2.创建返回链表的头节点

3.双向链表销毁

4.双向链表打印

5.双向链表尾插

6.双向链表尾删

7.双向链表头插

8.双向链表头删

9.双向链表查找

10.双向链表在pos的前面进行插入

11.双向链表删除pos位置的节点

3.源码

 4.顺序表和链表的区别

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1.链表的分类

        链表会根据是单向或者双向，带头或者不带头，循环或者非循环进行分类组合。以上情况组合起来就有8种链表结构。

其中，头指针和头节点是两个概念：

• 头指针： 它是一个指针，指向链表中第一个节点的地址。
• 头节点：它是一个结构体，区分数据域和指针域。数据域不存储元素，指针域则存放第一个节点的地址。

• 无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。
• 带头双向循环链表：带头是指链表最前面有一个头节点，它是一个结构体变量，分为数据域和指针域，数据域一般不存储数据，指针域存放的是第一个元素的地址。双向是指一个节点中有两个指针域，一个叫前驱指针，指向当前节点的前一个节点的指针，用于向前遍历；一个叫后继指针，指向当前节点的后一个节点的指针，用于向后遍历。循环是指链表最后一个节点的指针域存放的是头节点的地址，这样一来，整个链表就形成了循环的效果。

2.带头双向循环链表的实现

1.创建结构体

因为是带头双向循环链表，所以我们要定义两个指针，一个前驱指针，指向当前节点的前一个节点；还有一个后继指针，指向当前节点的后一个节点。

typedef int LTDataType;  typedef struct ListNode { 	struct ListNode* next;//后继指针 	struct ListNode* prev;//前驱指针 	LTDataType val; }LTNode;

2.创建返回链表的头节点

//返回创建链表的头节点 LTNode* CreateLTNode(LTDataType x) { 	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode)); 	if (newnode == NULL) 	{ 		perror("malloc"); 		exit(-1); 	}  	newnode->val = x; 	newnode->next = NULL; 	newnode->prev = NULL;  	return newnode; }

3.双向链表销毁

//销毁 void LTDestory(LTNode* phead) { 	assert(phead);  	LTNode* cur = phead->next; 	while (cur != phead) 	{ 		LTNode* next = cur->next; 		free(cur); 		cur = next; 	} 	free(phead); }

4.双向链表打印

要想打印链表中的值，就得找到跳出循环的条件。因为哨兵位不存储有效的值，所以我们可以定义一个cur变量，让它指向哨兵位的下一个节点，如果cur != phead，就打印值，直到cur走到哨兵位就跳出循环。

//打印 void LTPrint(LTNode* phead) { 	assert(phead);  	LTNode* cur = phead->next; 	printf("哨兵位<=>"); 	while (cur != phead) 	{ 		printf("%d<=>", cur->val); 		cur = cur->next; 	} 	printf("\n"); }

5.双向链表尾插

带哨兵位的头节点不可能为空，哪怕链表一个值都没有，它也是指向自己的，所以要断言一下。尾插的第一步首先要找到尾，双向链表中找尾非常简单，哨兵位的前一个节点phead->prev就是尾，然后将尾节点tail的后继指针指向新节点newnode，新节点newnode的前驱指针指向tail；再将新节点newnode的后继指针指向哨兵位phead，哨兵位phead的前驱指针指向新节点newnode。

//尾插 void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x) { 	assert(phead);  	LTNode* tail = phead->prev;//找尾节点 	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);  	//phead       tail   newnode 	tail->next = newnode; 	newnode->prev = tail; 	newnode->next = phead; 	phead->prev = newnode; }

6.双向链表尾删

因为哨兵位不可能为空，所以还是得先断言一下。当链表为空时，我们不能在进行尾删，但是此时链表里边还有个哨兵位，我们得保证不能将哨兵位也删掉，所以哨兵位也得断言一下，因为链表为空时哨兵位是指向它自己的，所以断言的条件应该写成assert(phead->next != phead)。尾删时一样得先找到尾，即哨兵位得前一个节点phead->prev，因为要free掉尾，所以还得找到尾的前一个节点tailprev = tail->prev。这两个都找到后，先free掉tail，然后让tail的前一个节点tailprev的后继指针指向哨兵位phead，再让哨兵位phead的前驱指针指向tailpeev。

//尾删 void LTPopBack(LTNode* phead) { 	assert(phead); 	assert(phead->next != phead);  	LTNode* tail = phead->prev; 	LTNode* tailprev = tail->prev;  	free(tail); 	tailprev->next = phead; 	phead->prev = tailprev; }

7.双向链表头插

头插时我们先搞一个新节点newnode出来，然后将newnode与哨兵位和第一个节点链接起来就可以了。但是这儿得注意一下，我们要先将newnode与第一个节点链接，然后再将哨兵位与newnode链接，如果先将哨兵位与newnode链接容易找不到第一个节点，就会很麻烦。

//头插 void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) { 	assert(phead); 	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);  	//第1种方法 	//newnode->next = phead->next; 	//phead->next->prev = newnode; 	//phead->next = newnode; 	//newnode->prev = phead;  	//第2种方法 	LTNode* first = phead->next; 	newnode->next = first; 	first->prev = newnode; 	phead->next = newnode; 	newnode->prev = phead; }

8.双向链表头删

头删时我们还得注意链表不能为空的情况，即哨兵位不能被删掉，所以还得断言assert(phead->next != phead)。只有销毁链表的时候才能将哨兵位free掉。

//头删 void LTPopFront(LTNode* phead) { 	assert(phead); 	assert(phead->next != phead);  	LTNode* first = phead->next; 	LTNode* second = first->next;  	phead->next = second; 	second->prev = phead; 	free(first); 	first = NULL; }

9.双向链表查找

查找可以配合其它函数来使用，如果找到了，就返回那个节点的地址，找不到，则返回空。

//查找 LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x) { 	assert(phead);  	LTNode* cur = phead->next; 	while (cur != phead) 	{ 		if (cur->val == x) 		{ 			return cur; 		} 		cur = cur->next; 	} 	return NULL; }

10.双向链表在pos的前面进行插入

将这个函数写完后，我们在回过头看头插、尾插，发现头插、尾插刚好可以利用这个函数以一种更简便的方式来实现。LTInsert(phead->next, x)就是头插，因为phead的下一个节点刚好就是头节点，在头节点的前面插入就是头插；LTInsert(phead, x)就是尾插，因为phead的前一个节点刚好就是尾。

//在pos的前面进行插入 void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x) { 	assert(pos);  	LTNode* posprev = pos->prev; 	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);  	posprev->next = newnode; 	newnode->prev = posprev; 	newnode->next = pos; 	pos->prev = newnode; }

11.双向链表删除pos位置的节点

这个删除操作也可以用来头删和尾删，头删就是LTErase(phead->next)，尾删就是LTErase(phead->prev)。

//删除pos的值 void LTErase(LTNode* pos) { 	assert(pos);  	LTNode* posprev = pos->prev; 	LTNode* posnext = pos->next;  	posprev->next = posnext; 	posnext->prev = posprev; 	free(pos); }

3.源码

🌻List.h

#pragma once #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <assert.h>  typedef int LTDataType;  typedef struct ListNode { 	struct ListNode* next;//后继指针 	struct ListNode* prev;//前驱指针 	LTDataType val; }LTNode;  //初始化 LTNode* LTInit(); //返回创建链表的头节点 LTNode* CreateLTNode(LTDataType x); //打印 void LTPrint(LTNode* phead);  //尾插 void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x); //尾删 void LTPopBack(LTNode* phead);  //头插 void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x); //头删 void LTPopFront(LTNode* phead);  //查找 LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);  //在pos的前面进行插入 void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x); //删除pos的值 void LTErase(LTNode* pos);  //销毁 void LTDestory(LTNode* phead);

 🌻List.c

#include "List.h"  //初始化 LTNode* LTInit() { 	LTNode* phead = CreateLTNode(-1);  	phead->next = phead; 	phead->prev = phead;  	return phead; }  //返回创建链表的头节点 LTNode* CreateLTNode(LTDataType x) { 	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode)); 	if (newnode == NULL) 	{ 		perror("malloc"); 		exit(-1); 	}  	newnode->val = x; 	newnode->next = NULL; 	newnode->prev = NULL;  	return newnode; }  //打印 void LTPrint(LTNode* phead) { 	assert(phead);  	LTNode* cur = phead->next; 	printf("哨兵位<=>"); 	while (cur != phead) 	{ 		printf("%d<=>", cur->val); 		cur = cur->next; 	} 	printf("\n"); }  //尾插 void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x) { 	assert(phead);  	//第1种方法 	LTNode* tail = phead->prev;//找尾节点 	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);  	tail->next = newnode; 	newnode->prev = tail; 	newnode->next = phead; 	phead->prev = newnode;  	//第2种方法 	//LTInsert(phead, x); }  //尾删 void LTPopBack(LTNode* phead) { 	assert(phead); 	assert(phead->next != phead);  	//第1种写法 	LTNode* tail = phead->prev; 	LTNode* tailprev = tail->prev;  	free(tail); 	tailprev->next = phead; 	phead->prev = tailprev;  	//第2种写法 	//LTErase(phead->prev); }  //头插 void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) { 	assert(phead); 	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);  	//第1种方法 	//newnode->next = phead->next; 	//phead->next->prev = newnode; 	//phead->next = newnode; 	//newnode->prev = phead;  	//第2种方法 	LTNode* first = phead->next; 	newnode->next = first; 	first->prev = newnode; 	phead->next = newnode; 	newnode->prev = phead;  	//第3种方法 	//LTInsert(phead->next, x);  }  //头删 void LTPopFront(LTNode* phead) { 	assert(phead); 	assert(phead->next != phead);  	//第1种写法 	LTNode* first = phead->next; 	LTNode* second = first->next;  	phead->next = second; 	second->prev = phead; 	free(first); 	first = NULL;  	//第2种写法 	//LTErase(phead->next); }  //查找 LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x) { 	assert(phead);  	LTNode* cur = phead->next; 	while (cur != phead) 	{ 		if (cur->val == x) 		{ 			return cur; 		} 		cur = cur->next; 	} 	return NULL; }  //在pos的前面进行插入 void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x) { 	assert(pos);  	LTNode* posprev = pos->prev; 	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);  	posprev->next = newnode; 	newnode->prev = posprev; 	newnode->next = pos; 	pos->prev = newnode; }  //删除pos的值 void LTErase(LTNode* pos) { 	assert(pos);  	LTNode* posprev = pos->prev; 	LTNode* posnext = pos->next;  	posprev->next = posnext; 	posnext->prev = posprev; 	free(pos); }  //销毁 void LTDestory(LTNode* phead) { 	assert(phead);  	LTNode* cur = phead->next; 	while (cur != phead) 	{ 		LTNode* next = cur->next; 		free(cur); 		cur = next; 	} 	free(phead); }

 4.顺序表和链表的区别