C语言算法学习之双向链表详解

2022-05-14 10:34:08 作者：英雄哪里出来

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。本文主要介绍了C语言算法中双向链表的实现，需要的可以参考一下

一、练习题目

题目链接	难度
1472. 设计浏览器历史记录	★★★☆☆
430. 扁平化多级双向链表	★★★☆☆
剑指 Offer II 028. 展平多级双向链表	★★★☆☆
剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表	★★★★☆

二、算法思路

1、设计浏览器历史记录

1.这是一个模拟题；

2.初始化生成一个头结点，记录一个当前结点；

3.向前和向后是两个类似的过程，可以统一实现，注意一些边界条件。

struct Node {
    string val;
    Node* prev;
    Node* next;
};

class BrowserHistory {
    Node * List, *Current;
public:
    BrowserHistory(string homepage) {
        List = new Node();
        List->prev = List->next = nullptr;
        List->val = homepage;

        Current = List;
    }
    
    void visit(string url) {
        Node *Next = Current->next;
        if(Next == nullptr) {
            Current->next = new Node();
            Current->next->next = nullptr;
            Current->next->prev = Current;
        }else {
            Node *tmp = Next->next;
            Next->next = nullptr;
            // free
            while(tmp) {
                Node *node = tmp->next;
                delete tmp;
                tmp = node;
            }
        }
        Current->next->val = url;
        Current = Current->next;
    }
    
    string back(int steps) {
        string str = Current->val;
        Node *pre;
        while(steps-- && Current) {
            pre = Current;
            Current = Current->prev;
            if(Current) str = Current->val;
        }
        if(nullptr == Current) Current = pre;
        return str;

    }
    
    string forward(int steps) {
        string str = Current->val;
        Node *pre;
        while(steps-- && Current) {
            pre = Current;
            Current = Current->next;
            if(Current) str = Current->val;
        }
        if(nullptr == Current) Current = pre;
        return str;
    }
};

2、扁平化多级双向链表

1.利用一个递归函数last = dfs(now)，一旦遇到child域非空的结点，则递归计算clast = dfs(now->child)，返回值是递归展平后的最后一个结点，然后进行双向链表的链接操作。

2.例如，当前有 child域的结点为now，它的下一个结点是next，递归计算以后得到展平的链表的最后一个结点为 clast，则有如下关系：

 now <---> now->child    ...    clast <---> next

3.根据以上关系调整双向链表，注意不要忘记将child域置空。

4.当遍历到这个双向链表的最后一个结点的时候，如果它有child域，则当前链表的最后一个结点就是clast，否则就是它自己now；

class Solution {
    Node* dfs(Node* head) {
        Node *now = head;
        Node *last = nullptr;

        while(now) {
            Node *cLast;
            if(now->child) {
                cLast = dfs(now->child);
                Node *next = now->next;

                // now <--> cFirst   ... cLast <---> next;
                now->next = now->child;
                now->child = nullptr;
                now->next->prev = now;

                if(next) {
                    next->prev = cLast; 
                }
                cLast->next = next;
            }
            if(now->next == nullptr) {
                if(now->child) {
                    last = cLast;
                }else {
                    last = now;
                }
            }
            now = now->next;
        }
        return last;
    }
public:
    Node* flatten(Node* head) {
        if(head == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        Node *last = dfs(head);
        last->next = nullptr;
        return head;
    }
};

3、展平多级双向链表

（1）同上一题。

4、二叉搜索树与双向链表

（1）遇到这样的题，首先需要设计好递归函数；

（2）像这个问题，对于左子树和右子树，需要知道双向链表的头结点和尾结点，所以递归的时候需要返回两个值，于是可以直接采用函数传指针进行返回，由于二叉树的结点本身就是指针，所以需要传二级指针；

（3）递归计算左子树变成双向链表的情况；

（4）递归计算右子树变成双向链表的情况；

（5）将左子树的双向链表链接到root左边，将右子树的双向链表链接到root右边，然后根据递归函数的实际作用，返回头结点和尾结点。

class Solution {
    void dfs(Node *root, Node **minNode, Node **maxNode) {
        if(root == nullptr) {
            *minNode = nullptr;
            *maxNode = nullptr;
            return ;
        }
        Node *lminNode, *lmaxNode, *rminNode, *rmaxNode;
        if(root->left) {
            dfs(root->left, &lminNode, &lmaxNode);
            lmaxNode->right = root;
            root->left = lmaxNode;
            *minNode = lminNode;
        }else {
            *minNode = root;
        }

        if(root->right) {
            dfs(root->right, &rminNode, &rmaxNode);
            rminNode->left = root;
            root->right = rminNode;
            *maxNode = rmaxNode;
        }else {
            *maxNode = root;
        }
    }
public:
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(root == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        Node *minNode, *maxNode;
        dfs(root, &minNode, &maxNode);
        maxNode->right = minNode;
        minNode->left = maxNode;
        return minNode;
    }
};

到此这篇关于C语言算法学习之双向链表详解的文章就介绍到这了,更多相关C语言双向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！