1、带头双向循环链表概念
概念：带头双向循环链表是一种特殊类型的链表，它由一系列节点组成，每个 节点包含一个数据域和两个指针域，第一个结点不存储有效数据。其中一个指 针指向下一个节点，另一个指针指向前一个节点。在带头双向循环链表中，首 节点的前一个节点是尾节点，尾节点的下一个节点是首节点，形成一个闭环。
2、带头双向循环链表的优势
1.高效遍历：由于带头双向循环链表可以双向遍历，因此可以在O(1)时间内访问任何节点。
2.内存高效：与双向链表相比，带头双向循环链表不需要额外的内存来存储头部节点。
3.插入和删除操作高效：在带头双向循环链表中插入和删除节点时，只需调整指针即可，无需移动大量数据。
3、带头双向循环链表的实现
实现一个带头双向循环链表首先得创建一个工程。(下图为vs 2022)
List.h（带头双向循环链表的类型定义、接口函数声明、引用的头文件）
List.c（带头双向循环链表接口函数的实现）
test.c （主函数、测试顺序表各个接口功能）
以下是List.h的代码。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<assert.h> #include<stdbool.h> typedef int LTDataType; typedef struct ListNode { LTDataType data; struct ListNode* next; struct ListNode* prev; }ListNode; //双向链表打印 void ListPrint(ListNode* phead); //双向链表初始化 ListNode* ListInit(); //双向链表销毁 void ListDestory(ListNode* phead); //双向链表尾插 void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x); //头插 void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x); //头删 void ListPopFront(ListNode* phead); //尾删 void ListPopBack(ListNode* phead); //查找 ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x); //在pos之前插入 void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x); //删除pos位置 void ListErase(ListNode* pos); //判断是否为空 bool ListEmpty(ListNode* phead); //计算大小 int ListSize(ListNode* phead);
3.1、头文件包含和结构定义
以下是实现双向循环链表可能用到的头文件。
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<assert.h> #include<stdbool.h>
以下是博主创建的双向循环链表的结构，可以根据自己的喜好创建喔。
建议：创建结构时最好能通俗易懂，最好不用拼音创建。
typedef int LTDataType;//定义数据类型，可以根据需要更改 typedef struct ListNode { LTDataType data; //数据域 存储数据 struct ListNode* next;//指针域 存储指向下一个结点的指针 struct ListNode* prev;//指针域 存储指向前一个结点的指针 }ListNode;
3.2、创建新结点
为什么先创建新结点而不是初始化呢？因为当前链表为带头的链表，初始化时需要创建结点，所以就先封装创建结点函数。
ListNode* BuyList(LTDataType x) { ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode)); if (newnode == NULL) { printf("malloc fail\n"); exit(-1); } newnode->data = x; newnode->next = NULL; newnode->prev = NULL; return newnode; }
3.3、打印
void ListPrint(ListNode* phead) { assert(phead); ListNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { printf("%d ", cur->data); cur = cur->next; } printf("\n"); }
3.4、初始化
ListNode* ListInit() { ListNode* phead = BuyList(0); phead->next = phead;//构成循环 phead->prev = phead;//构成循环 return phead; }
3.5、销毁
void ListDestory(ListNode* phead) { assert(phead); ListNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { ListNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } free(phead); phead = NULL;//养成好习惯，释放之后手动置为NULL }
3.6、尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); //1.创建结点 ListNode* newnode = BuyList(x); ListNode* tail = phead->prev;//先找到尾结点 //2.链接next tail->next = newnode; newnode->prev = tail; //3.链接prev newnode->next = phead; phead->prev = newnode; }
尾插测试
建议养成有初始化函数就有销毁函数的习惯。
3.7、头插
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); ListNode* newnode = BuyList(x); ListNode* first = phead->next; phead->next = newnode; newnode->prev = phead; newnode->next = first; first->prev = newnode; }
头插测试
3.8、头删
void ListPopFront(ListNode* phead) { assert(phead); assert(phead->next != phead);//没有数据则报错 ListNode* first = phead->next; ListNode* second = first->next; phead->next = second; second->prev = phead; free(first); first = NULL; }
测试头删
3.9、尾删
void ListPopBack(ListNode* phead) { assert(phead); assert(phead->next != phead); ListNode* tail = phead->prev; ListNode* prev = tail->prev; prev->next = phead; phead->prev = prev; free(tail); tail = NULL; }
尾删测试
3.10、查找
思想：遍历一遍链表，如果该结点的data等于x则返回该结点的地址，遍历一遍没有找到则返回NULL，跟后面在pos位置插入函数结合起来用。
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; }
3.11、在pos之前插入
跟头插尾插思想差不多，可以自己画图理解理解喔，如果有不理解的可以私信博主喔！这里就没有画图啦！
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x) { assert(pos); ListNode* newnode = BuyList(x); ListNode* prev = pos->prev; prev->next = newnode; newnode->prev = prev; newnode->next = pos; pos->prev = newnode; }
测试
3.12、删除pos位置
void ListErase(ListNode* pos) { assert(pos); ListNode* prev = pos->prev; ListNode* next = pos->next; prev->next = pos->next; next->prev = prev; }
3.13、判断是否为空
bool ListEmpty(ListNode* phead) { assert(phead); return phead->next == phead;//相等则为真，不相等则为假 }
3.14、计算大小
思想：创建一个size变量，从头结点的下一个结点遍历链表，不等于头结点则将size++。
int ListSize(ListNode* phead) { assert(phead); ListNode* cur = phead->next; int size = 0; while (cur != phead) { size++; cur = cur->next; } return size; }
测试
4、代码汇总
以下是SList.c的代码
//创建结点 ListNode* BuyList(LTDataType x) { ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode)); if (newnode == NULL) { printf("malloc fail\n"); exit(-1); } newnode->data = x; newnode->next = NULL; newnode->prev = NULL; return newnode; } //打印 void ListPrint(ListNode* phead) { assert(phead); ListNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { printf("%d ", cur->data); cur = cur->next; } printf("\n"); } //初始化 ListNode* ListInit() { ListNode* phead = BuyList(0); phead->next = phead;//构成循环 phead->prev = phead;//构成循环 return phead; } //销毁 void ListDestory(ListNode* phead) { assert(phead); ListNode* cur = phead->next; while (cur != phead) { ListNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } free(phead); phead = NULL;//养成好习惯，释放之后手动置为NULL } //尾插 void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); ListNode* newnode = BuyList(x); ListNode* tail = phead->prev; tail->next = newnode; newnode->prev = tail; newnode->next = phead; phead->prev = newnode; } //头插 void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x) { assert(phead); ListNode* newnode = BuyList(x); ListNode* first = phead->next; phead->next = newnode; newnode->prev = phead; newnode->next = first; first->prev = newnode; } //头删 void ListPopFront(ListNode* phead) { assert(phead); assert(phead->next != phead); ListNode* first = phead->next; ListNode* second = first->next; phead->next = second; second->prev = phead; free(first); first = NULL; } //尾删 void ListPopBack(ListNode* phead) { assert(phead); assert(phead->next != phead); ListNode* tail = phead->prev; ListNode* prev = tail->prev; prev->next = phead; phead->prev = prev; free(tail); tail = NULL; } //查找元素为X的地址 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; } //在pos之前插入 void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x) { assert(pos); ListNode* newnode = BuyList(x); ListNode* prev = pos->prev; prev->next = newnode; newnode->prev = prev; newnode->next = pos; pos->prev = newnode; } //删除pos位置 void ListErase(ListNode* pos) { assert(pos); ListNode* prev = pos->prev; ListNode* next = pos->next; prev->next = pos->next; next->prev = prev; } //判断是否为空 bool ListEmpty(ListNode* phead) { assert(phead); //1. //if (phead->next == phead) //{ // return true; //} //else //{ // return false; //} //2. return phead->next == phead; } //获取有效数据个数 int ListSize(ListNode* phead) { assert(phead); ListNode* cur = phead->next; int size = 0; while (cur != phead) { size++; cur = cur->next; } return size; }
总结
本篇博客就结束啦，谢谢大家的观看，如果公主少年们有好的建议可以留言喔，谢谢大家啦！
