数据结构第三课 -----线性表之双向链表-阿里云开发者社区

数据结构第三课 -----线性表之双向链表

2024-04-30 32

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简介： 数据结构第三课 -----线性表之双向链表

链表的差别

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。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

带头双向循环链表的实现

我们需要的当这种链表为空时，

这个小知识一定要记住

链表初始化

DLists* plist = (DLists*)malloc(sizeof(DLists));
  plist->next = plist;
  plist->prev = plist;

一个节点要包含三部分分别是值，两个指针

节点创建

//创建节点
DLists* CreateNode(DLDataType elemest)
{
  DLists* newnode = (DLists*)malloc(sizeof(DLists));
  newnode->next = newnode;
  newnode->prev = newnode;
  newnode->val = elemest;
  return newnode;
}

链表的尾插

void DLPushBack(DLists* plist, DLDataType elelmest)
{
  assert(plist);
  //创建节点 
  DLists* newnode = CreateNode(elelmest);
  DLists* n = plist->prev;
  newnode->next = plist;
  newnode->prev = n;
  n->next = newnode;
  plist->prev = newnode;

}

这里我们只需要更改四个指针指向就可以，分别是哨兵位的、prev 和新节点的prev 、next和旧节点的next

链表尾删

void DLPopBack(DLists* plist)
{
  assert(plist->next != plist && plist);
  //保存最后一个节点的地址
  DLists* p = plist->prev;
  plist->prev = p->prev;
  DLists* p1 = p->prev;
  p1->next = plist;
  free(p);
}

这样写可以防止只有一个节点的时候报错

我们可以创建两个指针，一个指向要free的节点，一个是要和哨兵位关联的节点也就是d2

打印链表

我们可以从d1这个节点开始打印，遇见头节点就结束

//打印
void DLPrint(DLists* plist)
{
  assert(plist);
  printf("哨兵位");
  DLists* tail = plist->next;
  while (tail != plist)
  {
    printf("<=>%d", tail->val);
    tail = tail->next;
  }
  printf("<=>哨兵位\n");
}

链表头插

我们可以创建一个指针用于存储d1的地址，然后把节点插入，这样可以简单快捷

//头插
void DLPushFront(DLists* plist, DLDataType elemest)
{
  assert(plist);
  DLists* n1 = plist->next;
  //创建节点
  DLists* newnode = CreateNode(elemest);
  plist->next = newnode;
  newnode->prev = plist;
  n1->prev = newnode;
  newnode->next = n1;
}

链表头删

当我们删除到哨兵位就不要删除了

//头删
void DLPopFront(DLists* plist)
{
  assert(plist->next != plist && plist);
  // 保存下一个节点
  DLists *nextnode = plist->next;
  DLists* nexnode_next = nextnode->next;
  plist->next = nexnode_next;
  nexnode_next->prev = plist;
  free(nextnode);
  
}

判断链表是否为空

// 判断链表是否为空
bool Empty(DLists* plist)
{
  assert(plist);
  return plist->next == plist;
}

链表pos前插入

//在pos前面插入
DLists* DLPushbefore(DLists* plist, DLists* pos, DLDataType elemest)
{
  assert(plist);
  //创建节点
  DLists* newnode = CreateNode(elemest);
  //pos的前一个节点
  DLists* node = pos->prev;
  pos->prev = newnode;
  newnode->next = pos;
  newnode->prev = node;
  node->next = newnode;

}

计算链表长度

// 长度
int DLSize(DLists* plist)
{
  assert(plist);
  DLists* tail = plist->next;
  int size = 0;
  while (tail != plist)
  {
    size++;
    tail = tail->next;
  }
  return size;


}

链表删除pos前一个节点

//删除pos前一个节点
DLists* DLPopbefore(DLists* plist, DLists* pos)
{
  assert(plist && pos);
  assert(pos->prev != plist);
  //前一个节点
  DLists* n2 = pos->prev;
  //前前一个节点
  DLists* n1 = n2->prev;
  n1->next = pos;
  pos->prev = n1;
  free(n2);
}

删除pos节点

// 删除 pos节点
DLists* DLPop(DLists* plist, DLists* pos)
{
  assert(plist && pos);
  assert(pos!= plist);
  //pos前一个节点
  DLists* n2 = pos->prev;
  //pos后一个节点
  DLists* n1 = pos->next;
  n2->next = n1;
  n1->prev = n2;
  free(pos);
}

释放链表

从d1开释放,遇见head停止

//释放链表
void DLDestroy(DLists** plist)
{
  assert(*plist && plist);
  DLists* tail = (*plist)->next;
  while (tail != *plist)
  {
    DLists* node = tail;
    tail = tail->next;
    free(node);
  }
  free(*plist);
  *plist = NULL;

}

顺序表和链表的差异

链表的优势

任意位置插入和删除都是O(1),前提是知道位置
按需申请和释放

缺点问题

3. 下标随机访问不方便,物理空间不连续,O(n)

4. 链表不好排序

顺序表的问题

5. 头部插入或者中间插入删除效率低下,要移动数据

6. 空间不够要扩容,扩容会有一定消耗且可能存在一定的空间浪费.

7. 只适合尾插尾删

优势

支持下标的随机访问