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链表之双向链表的实现

news 2025/8/21 10:51:33

铁汁们大家好，我们上一篇博客学习了单链表，这节课让我们继续往深学习，学习一下双线链表，话不多说，我们开始吧！

1.双向链表

2.顺序表和链表的优缺点

3.双向链表的实现

1.双向链表

1.我们要实现的双线链表是带头双向循环链表，它的结构最复杂，一般用在单独的存储数据。我们实际中使用的链表数据结构都是带头双向循环链表。

2.它虽然结构复杂，但是在我们用代码实现过程中，它比单链表简单。

3.相信很多铁汁不清楚双向链表的结构是什么，如下图：

2.顺序表和链表的优缺点

我们在这里总结一下这两种线性表，方便之后的学习。

顺序表：

优点：空间连续，支持随机访问

缺点：中间或前面部分的插入和删除，时间复杂度是O(n)；

增容很不方便，代价较大。

链表：

优点：任意位置的插入删除，时间复杂度为O（1）；

没有增容销耗，按需申请节点空间，不用了直接释放。

缺点：以节点为单位存储，不支持随机访问

3.双向链表的实现

经过上面的铺垫，我们来实现一个带头双向循环链表

List.h文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int ADataType;
typedef struct ListNode
{ADataType data;struct ListNode* prev;//双线链表前驱指针struct ListNode* next;//后继指针
}LN;//双向链表初始化
LN* ListInit();
//为节点开辟空间
LN* BuyListCapacity(ADataType x);
//链表的销毁
void ListDestory(LN* phead);
//头插
void ListPushFront(LN* phead, ADataType x);
//尾插
void ListPushBack(LN* phead, ADataType x);
//打印
void ListPrint(LN* phead);
//头删
void ListPopFront(LN* phead);
//尾删
void ListPopBack(LN* phead);
//查找链表中的数据
LN* ListSearch(LN* phead, ADataType x);
//修改找到的数据
void ListModify( LN* pos, ADataType y);
//在这个位置后插入数据
void ListInsert(LN* pos, ADataType x);
//删除这个位置之后的数据
void ListErase(LN* pos);
//判断链表是否为空
bool ListEmpty(LN* phead);

List.c文件

#include"List.h"//为节点开辟空间
LN* BuyListCapacity(ADataType x)
{LN* newnode = (LN*)malloc(sizeof(LN));if (newnode == NULL){perror("malloc is false!\n");exit(-1);}newnode->data = x;newnode->next = NULL;newnode->prev = NULL;return newnode;
}//双向链表初始化
LN* ListInit()
{//开辟空间LN* phead = BuyListCapacity(0);//让头节点的前驱和后继都指向自己，是一个循环phead->next = phead;phead->prev = phead;return phead;
}//链表的销毁
void ListDestory(LN* phead)
{assert(phead);LN* tail = phead->next;while (tail != phead)//链表的头尾相连，当尾等于头时，说明链表空了{LN* next = tail->next;free(tail);tail = next;}free(phead);phead = NULL;
}
//头插
void ListPushFront(LN* phead, ADataType x)
{assert(phead);LN* newnode = BuyListCapacity(x);//若这里不使用新的变量来存储原来第一个节点的值，就先链接后，在链接前newnode->next = phead->next;phead->next->prev = newnode;phead->next = newnode;newnode->prev = phead;
}
//尾插
void ListPushBack(LN* phead, ADataType x)
{assert(phead);LN* newnode = BuyListCapacity(x);//找到尾，进行插入节点LN* tail = phead->prev;tail->next = newnode;newnode->prev = tail;phead->prev = newnode;newnode->next = phead;
}
//打印
void ListPrint(LN* phead)
{assert(phead);LN* tail = phead->next;while (tail != phead){printf(" %d ", tail->data);tail = tail->next;}printf("\n");
}
//头删
void ListPopFront(LN* phead)
{assert(phead);//判断链表是否为空，为空则删不了if (phead->next == phead){printf("List is NULL!\n");return;}//先记录下后一个节点LN* first = phead->next;LN* second = first->next;phead->next = second;second->prev = phead;free(first);first = NULL;
}
//尾删
void ListPopBack(LN* phead)
{assert(phead);//判断链表是否为空if (phead->prev == phead){printf("List is NULL!\n");return;}LN* tail = phead->prev;LN* prev = tail->prev;prev->next = phead;phead->prev = prev;free(tail);tail = NULL;
}
//查找链表中的数据
LN* ListSearch(LN* phead, ADataType x)
{assert(phead);LN* cur = phead->next;while (cur->data != x){cur = cur->next;}if (cur->data == x){return cur;}return NULL;
}
//修改找到的数据
void ListModify( LN* pos, ADataType y)
{assert(pos);pos->data = y;
}
//在这个位置后插入数据
void ListInsert(LN* pos, ADataType x)
{assert(pos);LN* newnode = BuyListCapacity(x);LN* next = pos->next;pos->next = newnode;newnode->prev = pos;newnode->next = next;next->prev = newnode;
}
//删除这个位置之后的数据
void ListErase(LN* pos)
{assert(pos);LN* cur = pos->next;LN* next = cur->next;pos->next = next;next->prev = pos;free(cur);cur = NULL;
}
//判断链表是否为空
bool ListEmpty(LN* phead)
{assert(phead);if (phead->prev == phead || phead->next == phead){return true;}return false;
}

Test.c文件

#include"List.h"
//带头双向循环链表的实现void Test1()
{LN* head = ListInit();ListPushFront(head, 33);ListPushFront(head, 22);ListPushFront(head, 11);ListPushBack(head, 4);ListPushBack(head, 5);ListPushBack(head, 6);ListPushBack(head, 7);ListPushBack(head, 8);ListPushBack(head, 9);ListPushBack(head, 10);printf("ListNode:> ");ListPrint(head);ListPopFront(head);ListPopBack(head);printf("ListNode:> ");ListPrint(head);LN* pos = ListSearch(head, 7);if (pos == NULL){printf("Not Find!\n");}else{printf("the number is %d\n", pos->data);ListModify(pos, 77);printf("ListNode:> ");ListPrint(head);ListInsert(pos, 13);ListInsert(pos, 14);ListInsert(pos, 15);printf("ListNode:> ");ListPrint(head);ListErase(pos);printf("ListNode:> ");ListPrint(head);}if (ListEmpty(head)){printf("List is NULL!\n");}else{printf("List is Notnull!\n");}ListDestory(head);printf("List is disory!\n");
}int main()
{Test1();return 0;
}