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C语言超详细介绍与实现线性表中的带头双向循环链表

2022-03-29 16:19:29 作者：李逢溪

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

一、本章重点

带头双向循环链表介绍
带头双向循环链表常用接口实现
实现接口总结
在线oj训练与详解

二、带头双向循环链表介绍

2.1什么是带头双向循环链表？

带头：存在一个哨兵位的头节点，该节点是个无效节点，不存储任何有效信息，但使用它可以方便我们头尾插和头尾删时不用判断头节点指向NULL的情况，同时也不需要改变头指针的指向，也就不需要传二级指针了。
双向：每个结构体有两个指针，分别指向前一个结构体和后一个结构体。
循环：最后一个结构体的指针不再指向NULL，而是指向第一个结构体。（单向）
第一个结构体的前指针指向最后一个结构体，最后一个结构体的后指针指向第一个结构体（双向）。

图解

2.2最常用的两种链表结构

更具有无头，单双向，是否循环组合起来有8种结构，但最长用的还是无头单向非循环链表和带头双向循环链表
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，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

三、带头双向循环链表常用接口实现

3.1结构体创建

typedef int DataType;
typedef struct DListNode
{
	DataType data;
	DListNode* prev;
	DListNode* next;
}DListNode;

3.2带头双向循环链表的初始化

void DListInint(DListNode** pphead)
{
	*pphead = (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));
	(*pphead)->next = (*pphead);
	(*pphead)->prev = (*pphead);
}

或者使用返回节点的方法也能实现初始化

DListNode* DListInit()
	{
		DListNode* phead = (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));
		phead->next = phead;
		phead->prev = phead;
		return phead;
	}

3.3创建新节点

DListNode* BuyDListNode(DataType x)
{
	DListNode* temp = (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));
	if (temp == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	temp->prev = NULL;
	temp->next = NULL;
	temp->data = x;
	return temp;
}

3.4尾插

void DListPushBack(DListNode* phead,DataType x)
{
	DListNode* newnode = BuyDListNode(x);
	DListNode* tail = phead->prev;
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
}

3.5打印链表

void DListNodePrint(DListNode* phead)
{
	DListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

3.6头插

void DListNodePushFront(DListNode* phead, DataType x)
{
	DListNode* next = phead->next;
	DListNode* newnode = BuyDListNode(x);
	next->prev = newnode;
	newnode->next = next;
	newnode->prev = phead;
	phead->next = newnode;
}

3.7尾删

void DListNodePopBack(DListNode* phead)
{
	if (phead->next == phead)
	{
		return;
	}
	DListNode* tail = phead->prev;
	DListNode* prev = tail->prev;
	prev->next = phead;
	phead->prev = prev;
	free(tail);
	tail = NULL;
}

3.8头删

void DListNodePopFront(DListNode* phead)
{
	if (phead->next == phead)
	{
		return;
	}
	DListNode* firstnode = phead->next;
	DListNode* secondnode = firstnode->next;
	secondnode->prev = phead;
	phead->next = secondnode;
	free(firstnode);
	firstnode = NULL;
}

3.9查找data（返回data的节点地址）

DListNode* DListNodeFind(DListNode* phead, DataType x)
{
	DListNode* firstnode = phead->next;
	while (firstnode != phead)
	{
		if (firstnode->data == x)
		{
			return firstnode;
		}
		firstnode = firstnode->next;
	}
	return NULL;
}

3.10在pos位置之前插入节点

void DListNodeInsert(DListNode* pos, DataType x)
{
	DListNode* prev = pos->prev;
	DListNode* newnode = BuyDListNode(x);
	newnode->next = pos;
	newnode->prev = prev;
	prev->next = newnode;
	pos->prev = newnode;
}

3.11删除pos位置的节点

void DListNodeErase(DListNode* pos)
{
	DListNode* prev = pos->prev;
	DListNode* next = pos->next;
	prev->next = next;
	next->prev = prev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

四、实现接口总结

多画图：能给清晰展示变化的过程，有利于实现编程。
小知识：head->next既可表示前一个结构体的成员变量，有可表示后一个结构体的地址。当head->next作为左值时代表的是成员变量，作右值时代表的是后一个结构体的地址。对于链表来说理解这一点非常重要。
实践：实践出真知
带头双向循环链表：相比于单链表，它实现起来更简单，不用向单链表一样分情况讨论链表的长度。虽然结构较复杂，但使用起来更简单，更方便。

五、在线oj训练与详解

链表的中间节点（力扣）

给定一个头结点为 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。

如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

输入：[1,2,3,4,5]

输出：此列表中的结点 3 (序列化形式：[3,4,5])

返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。

注意，我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans，

这样：

ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.

来源：力扣（LeetCode）

思路：快慢指针

取两个指针，初始时均指向head，一个为快指针（fast）一次走两步，另一个为慢指针（slow）一次走一步，当快指针满足fast==NULL（偶数个节点）或者fast->next==NULL（奇数个节点）时，slow指向中间节点，返回slow即可。

struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{
    struct ListNode* fast=head;
    struct ListNode* slow=head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
    }
    return slow;
}

到此这篇关于C语言超详细介绍与实现线性表中的带头双向循环链表的文章就介绍到这了,更多相关C语言双向循环链表内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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