数据结构——带头双向循环链表

呀哈喽，我是结衣。

前言

说到链表前面我们讲了单链表，但是链表可不止一种，要分类的话。链表可以分为带头或不带头，单向或双向，循环或者不循环，也就是说链表一共应该是有8种结构的，我们上次讲的链表就是不带头单向不循环链表。是链表中结构最简单的一种。
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我们在来简单的解释一下两种链表把
1.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。
2.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。

链表的实现

前边讲了那么多，最重要的还是要自己能把链表给实现了。下面就是实现的教学了。

创建不同文件

创建3个文件，分别要实现的功能为函数的声明，函数的定义，以及测试。目的是方便后续的增删查改。
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结构体的创建

prev表示上一个节点，next表示下一个节点。
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函数的声明

和单链表的函数声明差不多，都是头删，头插，尾插，尾删，打印等等…
我们先函数的声明先写完，后面再对他们挨个实现。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{LTDataType data;struct ListNode* prev;struct ListNode* next;
}ListNode;// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate();
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

写完函数声明接下来就是函数的实现了。

函数的实现

函数的实现写在list.c文件里面
我们先来讲头节点的创建。头节点是链表的头部且不会存储有效的数据。

头节点的创建

// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate()
{ListNode* head = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));head->data = -1;//可以随便存一个数据，在后续的操作中不会用到头节点的数据。head->prev = head;head->next = head;//prev和next都要指向本身，以实现循环。return head;
}

写完头节点的创建，我们还要写一个打印函数，为了让后续的操作更加直观。

打印函数的实现

// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{ListNode* cur = pHead->next;printf("phead");while (cur != pHead){printf("%d<=>", cur->data);cur = cur->next;}printf("phead\n");
}

cur!=pHead，目的是为了不打印头节点。
下面我们要写一个插入函数，才能直观的观察。所以我们接下来写尾插函数。

尾插函数的实现

在这里插入图片描述
画图解释

// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* newnode = CreatNode(x);ListNode* cur = pHead;ListNode* tail = pHead->prev;tail->next = newnode;newnode->prev = tail;cur->prev = newnode;newnode->next = cur;
}

写到尾插函数，我们又要写一个新节点的创建函数

ListNode* CreatNode(LTDataType x)
{ListNode* newnode = (ListNode* )malloc(sizeof(ListNode));newnode->data = x;newnode->next = NULL;newnode->prev = NULL;return newnode;
}

欧克，写完了开始打印测试。
在这里插入图片描述
看上去是成功了，那就说明没什么问题了，有问题后续再检查。

头插函数的实现

尾插写完当然就是头插了。
在这里插入图片描述
画图解释

// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* newnode = CreatNode(x);ListNode* cur = pHead;ListNode* next = pHead->next;cur->next = newnode;newnode->prev = cur;newnode->next = next;next->prev = newnode;
}

接下来测试看看。
在这里插入图片描述
依旧没有问题。

尾删函数的实现

删除后要记得free哦

// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{assert(pHead->next != pHead);//当只有头节点时报错ListNode* cur = pHead;ListNode* tail = pHead->prev;cur->prev = tail->prev;tail->prev->next = cur;free(tail);tail = NULL;
}

测试
我们先删一些，再全部删完，再多删一个分别测试。
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从这三张图片我们也可以看出来，代码是没有问题的。（在这里我悄悄改了一下打印函数的代码，看出来了吗？）

头删函数的实现

要记得free哦

// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{assert(pHead->next != pHead);ListNode* first = pHead->next;pHead->next = first->next;first->next->prev = pHead;free(first);first = NULL;
}

下面再测试一下，有没有问题。
在这里插入图片描述

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同样也是没有问题的。

销毁函数的实现

为什么就到销毁了呢？当然是想把剩下的指定位置的增删查改当成作业咯。

// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{ListNode* cur = pHead->next;while (cur != pHead){ListNode* next = cur->next;free(cur);cur = NULL;cur = next;}//最后free pHeadfree(pHead);pHead = NULL;
}

就这样结束咯。
下面我们把代码都贴出来，（也包括查找函数和指定位置的增删查改函数）

代码

list.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{LTDataType data;struct ListNode* prev;struct ListNode* next;
}ListNode;// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate();
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

list.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "list.h"
ListNode* CreatNode(LTDataType x)
{ListNode* newnode = (ListNode* )malloc(sizeof(ListNode));newnode->data = x;newnode->next = NULL;newnode->prev = NULL;return newnode;
}
// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate()
{ListNode* head = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));head->data = -1;//可以随便存一个数据，在后续的操作中不会用到头节点的数据。head->prev = head;head->next = head;//prev和next都要指向本身，以实现循环。return head;
}
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{ListNode* cur = pHead->next;printf("phead<=>");while (cur != pHead){printf("%d<=>", cur->data);cur = cur->next;}printf("phead\n");
}
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* newnode = CreatNode(x);ListNode* cur = pHead;ListNode* tail = pHead->prev;tail->next = newnode;newnode->prev = tail;cur->prev = newnode;newnode->next = cur;
}
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{assert(pHead);ListNode* newnode = CreatNode(x);ListNode* cur = pHead;ListNode* next = pHead->next;cur->next = newnode;newnode->prev = cur;newnode->next = next;next->prev = newnode;
}
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{assert(pHead->next != pHead);//当只有头节点时报错ListNode* cur = pHead;ListNode* tail = pHead->prev;cur->prev = tail->prev;tail->prev->next = cur;free(tail);tail = NULL;
}
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{assert(pHead->next != pHead);ListNode* first = pHead->next;pHead->next = first->next;first->next->prev = pHead;free(first);first = NULL;
}
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{ListNode* cur = pHead->next;while (cur != pHead){ListNode* next = cur->next;free(cur);cur = NULL;cur = next;}//最后free pHeadfree(pHead);pHead = NULL;
}
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{ListNode* cur = pHead->next;if (x == -1){return NULL;}while (cur != pHead){if (cur->data == x){return cur;}cur = cur->next;}return NULL;
}
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{ListNode* newnode = CreateNode(x);ListNode* prev = pos->prev;prev->next = newnode;newnode->prev = prev;newnode->next = pos;pos->prev = newnode;}
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos)
{ListNode* prev = pos->prev;ListNode* next = pos->next;prev->next = next;next->prev = prev;free(pos);pos = NULL;
}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "list.h"
void test1()
{ListNode* head = ListCreate();//头节点的创建ListPushBack(head, 1);ListPushBack(head, 2);ListPushBack(head, 3);ListPushBack(head, 4);ListPrint(head);ListPushFront(head, 5);ListPushFront(head, 6);ListPushFront(head, 7);ListPrint(head);
}void test2()
{ListNode* head = ListCreate();//头节点的创建ListPushBack(head, 1);ListPushBack(head, 2);ListPushBack(head, 3);ListPushBack(head, 4);ListPrint(head);ListPopFront(head);ListPopFront(head);ListPopFront(head);ListPopFront(head);ListPopFront(head);ListPrint(head);
}
int main()
{test2();return 0;
}

完
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