认识带头双向循环链表
双向链表
我们之前认学习的单链表，是包含一个next指针指向下一个结点，而双向链表既有next指针，又有一个前指针指向前一个结点
循环链表
循环链表就是最后一个结点的next不指向NULL，指向第一个结点
带头链表
带头链表就是带哨兵位的头结点head，头结点不存数据
带头双向循环链表
- 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
双向链表的优势和不足：
双向链表的优势：
- 任意位置插入删除都是O(1)
- 按需申请释放，合理利用空间，不存在浪费
问题：
- 下标的随机访问不方便O(N)
顺序表的优势和不足：
顺序表的优势：
- 支持下标的随机访问O(1)
问题：
- 头插或中间插入的效率低O(N)
- 空间不够需要扩容，有一定的消耗，且可能存在一定的空间浪费
- 只适合尾插尾删
实现带头双向循环链表
同样我们创建三个文件来实现：
创建带头双向循环链表
我们在结构体中定义val存数据，prev指向前一个结点，next指向下一个结点
初始化
让phead->next和phead->prev都指向phead，给phead->val赋值为-1，最后返回phead
创建返回链表的头结点
打印链表
尾插
尾删
头插
头删
头结点不能删！！！
所以我们要assert(phead->next != phead)
查找
在pos位置前插入
特殊情况：
- LTInsert(phead->next,x)就是头插
- LTInsert(phead,x)就是尾插
删除pos位置
特殊情况：
- LTErase(phead->next)就是头删
- LTErase(phead->prev)就是尾删
销毁
总代码
ListNode.h
#pragma once #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<assert.h> typedef int LTDataType; typedef struct ListNode { LTDataType val; struct ListNode* prev; struct ListNode* next; }LTNode; //初始化 LTNode* LTInit(); //创建返回链表的头结点. 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位置前插入 void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x); //删除pos位置 void LTErase(LTNode* pos); //销毁 void LTDestroy(LTNode* phead);
ListNode.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include"ListNode.h" //初始化 LTNode* LTInit() { LTNode* phead = CreateLTNode(-1); phead->next = phead; phead->prev = phead; return phead; } //创建返回链表的头结点. LTNode* CreateLTNode(LTDataType x) { LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode)); if (newnode == NULL) { perror("malloc fail"); 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("哨兵位\n"); } //尾插 void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* tail = phead->prev; LTNode* newnode = CreateLTNode(x); tail->next = newnode; newnode->prev = tail; phead->prev = newnode; newnode->next = phead; } //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; } //头插 void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); LTNode* newnode = CreateLTNode(x); LTNode* first = phead->next; newnode->next = first; first->prev = newnode; phead->next = newnode; newnode->prev = phead; } //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; } //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位置前插入 void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x) { assert(pos); LTNode* newnode = CreateLTNode(x); LTNode* posprev = pos->prev; posprev->next = newnode; newnode->prev = posprev; newnode->next = pos; pos->prev = newnode; } //删除pos位置 void LTErase(LTNode* pos) { assert(pos); LTNode* posprev = pos->prev; LTNode* posnext = pos->next; posprev->next = posnext; posnext->prev = posprev; free(pos); pos = NULL; } //销毁 void LTDestroy(LTNode* phead) { assert(phead); LTNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { LTNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } free(phead); phead = NULL; }
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include"ListNode.h" int main() { LTNode* plist = LTInit(); //尾插 LTPushBack(plist, 1); LTPushBack(plist, 2); LTPushBack(plist, 3); LTPushBack(plist, 4); LTPrint(plist); //尾删 LTPopBack(plist); LTPrint(plist); //头插 LTPushFront(plist, 0); LTPrint(plist); //头删 LTPopFront(plist); LTPrint(plist); //查找 pos前插 LTNode* pos = LTFind(plist, 3); LTInsert(pos, 3); LTPrint(plist); //删除pos位置 LTErase(pos); LTPrint(plist); //销毁 LTDestroy(plist); return 0; }
