C++零基础精通数据结构之带头双向循环链表-C/C++开发

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

与单链表的区别

单向/双向

单向：只有一个ｎｅｘｔ指针，只指向下一位元素

双向：有两个指针，指向上一位和下一位元素，寻找前一节点和后一节点很便利

带头/不带头

带头：在本来的头结点之前还有一个哨兵卫节点作为头节点，它的址域指针指向头节点，值域不做使用
不带头：没有哨兵卫头节点，在尾删尾插等问题中要考虑头结点的情况（局限）

循环/非循环

循环：头结点会与尾节点相连

非循环：头结点不与尾节点相连

代码的实现

接口


// 创建链表（链表初始化）
ListNode* ListCreate();
//创建节点
ListNode* BuyListNode(ListNode* pHead);
// 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);

节点的构造


typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;

初始化链表


// 创建链表（初始化）
ListNode* ListCreate()
{
	//开辟哨兵卫头结点
	ListNode* plist = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (plist == NULL)//失败打印错误信息并结束进程
	{
		perror("ListCreat fail:");
		exit(-1);
	}
	plist->next = plist;
	plist->prev = plist;
	return plist;
}

开辟节点


//创建节点
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
	//创建节点
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)//失败打印错误信息并结束进程
	{
		perror("creatnode fail:");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	//初始化结点
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	return newnode;
}

销毁链表

注：动态开辟的链表空间，在不使用后需要将之释放，避免造成内存泄漏


// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead;
	pHead->prev->next = NULL;
	while (cur!=NULL)
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	return;
}

打印链表


// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pHead);
	//创建寻址指针
	ListNode* cur = pHead->next;
	//循环遍历链表
	while (cur != pHead)
	{
		//打印数据
		printf("%d->", cur->data);
		//找到下一个节点
		cur = cur->next;
	}printf("NULL\n");
	return;
}

尾插链表


// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pHead);
	//创建节点
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	//找到尾节点
	ListNode* tail=pHead->prev;
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
 
	pHead->prev = newnode;
	newnode->next = pHead;
}

尾删链表

尾删前记录前一节点的地址


// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pHead);
	//只剩哨兵卫头结点的情况
	if (pHead->prev == pHead)
		return;
	//记录尾节点及其前一节点
	ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* tailprev = tail->prev;
	//释放尾节点
	free(tail);
	//构建尾节点前一节点与哨兵卫头结点的关系
	tailprev->next = pHead;
	pHead->prev = tailprev;
	return;
}

头插链表

头插前记录哨兵卫头节点的下一节点


// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pHead);
	//创建节点
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	//记录哨兵卫头结点的下一节点
	ListNode* next = pHead->next;
	//构建各节点之间的关系
	pHead->next = newnode;
	newnode->prev = pHead;
 
	newnode->next = next;
	next->prev = newnode;
	return;
}

头删链表


// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pHead);
	//只剩哨兵卫头结点的情况
	if (pHead->next == pHead)
		return;
	//记录哨兵卫头结点下一节点及其的下一节点
	ListNode* next = pHead->next;
	ListNode* nextNext = next->next;
	//释放节点
	free(next);
	pHead->next = nextNext;
	nextNext->prev = pHead;
	return;
}

查找链表


// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pHead);
	//创建寻址指针
	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		//比较数据
		if (cur->data == x)
			return cur;
		//找到下一个节点
		cur = cur->next;
	}
	//没找到则返回NULL
	return NULL;
}

链表pos位置的删除


void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* next = pos->next;
	free(pos);
	prev->next = next;
	next->prev = prev;
	return;
}