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双向链表的增删改查_双向链表增删改查
作者：凡人多烦事01 | 2024-04-27 12:04:29
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双向链表增删改查
1.双向链表的定义
单向链表特点：
1.我们可以轻松的到达下一个节点, 但是回到前一个节点是很难的.
2.只能从头遍历到尾或者从尾遍历到头(一般从头到尾)
双向链表特点
1.每次在插入或删除某个节点时, 需要处理四个节点的引用, 而不是两个. 实现起来要困难一些
2.相对于单向链表, 必然占用内存空间更大一些.
3.既可以从头遍历到尾, 又可以从尾遍历到头
双向链表的定义:
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。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。下图为双向链表的结构图。
从上中可以看到，双向链表中各节点包含以下 3 部分信息：
指针域：用于指向当前节点的直接前驱节点；
数据域：用于存储数据元素。
指针域：用于指向当前节点的直接后继节点
双向循环链表的定义:
双向链表也可以进行首尾连接，构成双向循环链表,如下图所示
在创建链表时，只需要在最后将收尾相连即可（创建链表代码中已经标出）。其他代码稍加改动即可。
双链表的节点结构用 C 语言实现为：
/*随机数的范围*/
#define MAX 100
/*节点结构*/
typedef struct Node{
struct Node *pre;
int data;
struct Node *next;
}Node;
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2.双向链表的创建
同单链表相比，双链表仅是各节点多了一个用于指向直接前驱的指针域。因此，我们可以在单链表的基础轻松实现对双链表的创建。
需要注意的是，与单链表不同，双链表创建过程中，每创建一个新节点，都要与其前驱节点建立两次联系，分别是：
将新节点的 prior 指针指向直接前驱节点；
将直接前驱节点的 next 指针指向新节点；
这里给出创建双向链表的 C 语言实现代码：
#define MAX 100 Node *CreatNode(Node *head) { head=(Node*)malloc(sizeof(Node));//鍒涘缓閾捐〃绗竴涓粨鐐癸紙棣栧厓缁撶偣锛? if(head == NULL) { printf("malloc error!\r\n"); return NULL; } head->pre=NULL; head->next=NULL; head->data=rand()%MAX; return head; } Node* CreatList(Node * head,int length) { if (length == 1) { return( head = CreatNode(head)); } else { head = CreatNode(head); Node * list=head; for (int i=1; i<length; i++) /*创建并初始化一个新结点*/ { Node * body=(Node*)malloc(sizeof(Node)); body->pre=NULL; body->next=NULL; body->data=rand()%MAX; /*直接前趋结点的next指针指向新结点*/ list->next=body; /*新结点指向直接前趋结点*/ body->pre=list; /*把body指针给list返回*/ list=list->next; } } /*加上以下两句就是双向循环链表*/ // list->next=head; // head->prior=list; return head; }
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3.双向链表的插入
根据数据添加到双向链表中的位置不同，可细分为以下 3 种情况：
1.添加至表头
将新数据元素添加到表头，只需要将该元素与表头元素建立双层逻辑关系即可。
换句话说，假设新元素节点为 temp，表头节点为 head，则需要做以下 2 步操作即可：
temp->next=head; head->prior=temp;
将 head 移至 temp，重新指向新的表头；
将新元素 7 添加至双链表的表头，则实现过程如下图所示：
2.添加至表的中间位置
同单链表添加数据类似，双向链表中间位置添加数据需要经过以下 2 个步骤，如下图所示：
新节点先与其直接后继节点建立双层逻辑关系；
新节点的直接前驱节点与之建立双层逻辑关系；
3.添加至表尾
与添加到表头是一个道理，实现过程如下：
找到双链表中最后一个节点；
让新节点与最后一个节点进行双层逻辑关系；
/*在第add位置的前面插入data节点*/ Node * InsertListHead(Node * head,int add,int data) { /*新建数据域为data的结点*/ Node * temp=(Node*)malloc(sizeof(Node)); if(temp== NULL) { printf("malloc error!\r\n"); return NULL; } else { temp->data=data; temp->pre=NULL; temp->next=NULL; } /*插入到链表头，要特殊考虑*/ if (add==1) { temp->next=head; head->pre=temp; head=temp; } else { Node * body=head; /*找到要插入位置的前一个结点*/ for (int i=1; i<add-1; i++) { body=body->next; } /*判断条件为真，说明插入位置为链表尾*/ if (body->next==NULL) { body->next=temp; temp->pre=body; } else { body->next->pre=temp; temp->next=body->next; body->next=temp; temp->pre=body; } } return head; } /*在第add位置的后面插入data节点*/ Node * InsertListEnd(Node * head,int add,int data) { int i = 1; /*新建数据域为data的结点*/ Node * temp=(Node*)malloc(sizeof(Node)); temp->data=data; temp->pre=NULL; temp->next=NULL; Node * body=head; while ((body->next)&&(i<add+1)) { body=body->next; i++; } /*判断条件为真，说明插入位置为链表尾*/ if (body->next==NULL) { body->next=temp; temp->pre=body; temp->next=NULL; } else { temp->next=body->pre->next; temp->pre=body->pre; body->next->pre=temp; body->pre->next=temp; } return head; }
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4.双向链表的删除
双链表删除结点时，只需遍历链表找到要删除的结点，然后将该节点从表中摘除即可。
例如，删除元素 2 的操作过程如图 所示：
Node * DeleteList(Node * head,int data) { Node * temp=head; /*遍历链表*/ while (temp) { /*判断当前结点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该结点*/ if (temp->data==data) { /*判断是否是头结点*/ if(temp->pre == NULL) { head=temp->next; temp->next = NULL; free(temp); return head; } /*判断是否是尾节点*/ else if(temp->next == NULL) { temp->pre->next=NULL; free(temp); return head; } else { temp->pre->next=temp->next; temp->next->pre=temp->pre; free(temp); return head; } } temp=temp->next; } printf("Can not find %d!\r\n",data); return head; }
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5.双向链表更改节点数据
更改双链表中指定结点数据域的操作是在查找的基础上完成的。实现过程是：通过遍历找到存储有该数据元素的结点，直接更改其数据域即可。
/*更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newElem 为新数据的值*/
Node *ModifyList(Node * p,int add,int newElem)
{
Node * temp=p;
/*遍历到被删除结点*/
for (int i=1; i<add; i++)
{
temp=temp->next;
}
temp->data=newElem;
return p;
}
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6.双向链表的查找
通常，双向链表同单链表一样，都仅有一个头指针。因此，双链表查找指定元素的实现同单链表类似，都是从表头依次遍历表中元素。
/*head为原双链表，elem表示被查找元素*/ int FindList(Node * head,int elem) { /*新建一个指针t，初始化为头指针 head*/ Node * temp=head; int i=1; while (temp) { if (temp->data==elem) { return i; } i++; temp=temp->next; } /*程序执行至此处，表示查找失败*/ return -1; }
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7.双向链表的打印
/*输出链表的功能函数*/ void PrintList(Node * head) { Node * temp=head; while (temp) { /*如果该节点无后继节点，说明此节点是链表的最后一个节点*/ if (temp->next==NULL) { printf("%d\n",temp->data); } else { printf("%d->",temp->data); } temp=temp->next; } }
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测试代码
linkList.h
#include <stdio.h> //随机数的范围 #define MAX 100 //节点结构 typedef struct Node{ struct Node *pre; int data; struct Node *next; }Node; Node* CreatNode(Node *head);//创建一个双向链表的节点 Node* CreatList(Node * head,int length);//创建一串个数为length的双向链表 void PrintList(Node * head);//输出链表的功能函数 Node * InsertListHead(Node * head,int add,int data);//在第add位置的前面插入data节点 Node * InsertListEnd(Node * head,int add,int data);//在第add位置的后面插入data节点 Node * DeleteList(Node * head,int data);//删除数据是data的节点 Node *ModifyList(Node * p,int add,int newElem);//更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newElem 为新数据的值 int FindList(Node * head,int elem);//head为原双链表，elem表示被查找元素
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linkList.c
#include "linkList.h" #include <string.h> #include <stdlib.h> #define MAX 100 //创建一个双向链表的节点 Node *CreatNode(Node *head) { head=(Node*)malloc(sizeof(Node));//申请一个链表节点的空间 if(head == NULL) { printf("malloc error!\r\n"); return NULL; } head->pre=NULL;//指向前一个节点的指针 head->next=NULL;//指向后一个节点的指针 head->data=rand()%MAX;//随机数 0~100 return head; } //创建一串个数为length的双向链表 Node* CreatList(Node * head,int length) { if (length == 1) { return( head = CreatNode(head)); } else { head = CreatNode(head);//先创建一个链表节点作为链表头 Node * list=head;//定义一个链表指针指向该链表头 for (int i=1; i<length; i++) /*创建并初始化一个新结点*/ { Node * body = NULL; body = CreatNode(body);//再初始化一个链表节点 /*直接前趋结点的next指针指向新结点*/ list->next=body;//链表指针的前一个(指针)与新节点连 /*新结点指向直接前趋结点*/ body->pre=list;//新节点的后一个(指针)与上一个节点相连 /*把body指针给list返回*/ list=list->next; } } /*加上以下两句就是双向循环链表*/ // list->next=head; // head->prior=list; return head;//返回该链表的链表头 } //输出链表的功能函数 void PrintList(Node * head) { Node * temp=head; while (temp) { //如果该节点无后继节点，说明此节点是链表的最后一个节点 if (temp->next==NULL) { printf("%d\n",temp->data); } else { printf("%d->",temp->data); } temp=temp->next; } } //在第add位置的前面插入data节点 Node * InsertListHead(Node * head,int add,int data) { //新建数据域为data的结点 Node * temp=(Node*)malloc(sizeof(Node)); if(temp== NULL) { printf("malloc error!\r\n"); return NULL; } else { temp->data=data; temp->pre=NULL; temp->next=NULL; } //插入到链表头，要特殊考虑 if (add==1) { temp->next=head; head->pre=temp; head=temp; } else { Node * body=head; //找到要插入位置的前一个结点 for (int i=1; i<add-1; i++) { body=body->next; } //判断条件为真，说明插入位置为链表尾 if (body->next==NULL) { body->next=temp; temp->pre=body; } else { body->next->pre=temp; temp->next=body->next; body->next=temp; temp->pre=body; } } return head; } //在第add位置的后面插入data节点 Node * InsertListEnd(Node * head,int add,int data) { int i = 1; //新建数据域为data的结点 Node * temp=(Node*)malloc(sizeof(Node)); temp->data=data; temp->pre=NULL; temp->next=NULL; Node * body=head; while ((body->next)&&(i<add+1)) { body=body->next; i++; } //判断条件为真，说明插入位置为链表尾 if (body->next==NULL) { body->next=temp; temp->pre=body; temp->next=NULL; } else { temp->next=body->pre->next; temp->pre=body->pre; body->next->pre=temp; body->pre->next=temp; } return head; } //删除数据是data的节点 Node * DeleteList(Node * head,int data) { Node * temp=head; //遍历链表 while (temp) { //判断当前结点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该结点 if (temp->data==data) { //判断是否是头结点 if(temp->pre == NULL) { head=temp->next; temp->next = NULL; free(temp); return head; } //判断是否是尾节点 else if(temp->next == NULL) { temp->pre->next=NULL; free(temp); return head; } else { temp->pre->next=temp->next; temp->next->pre=temp->pre; free(temp); return head; } } temp=temp->next; } printf("Can not find %d!\r\n",data); return head; } //更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newElem 为新数据的值 Node *ModifyList(Node * p,int add,int newElem) { Node * temp=p; //遍历到被删除结点 for (int i=1; i<add; i++) { temp=temp->next; } temp->data=newElem; return p; } //head为原双链表，elem表示被查找元素 int FindList(Node * head,int elem) { //新建一个指针t，初始化为头指针 head Node * temp=head; int i=1; while (temp) { if (temp->data==elem) { return i; } i++; temp=temp->next; } //程序执行至此处，表示查找失败 return -1; }
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#include "linkList.h" int main() { Node * head=NULL; //创建双链表 head=CreatList(head,5); printf("新创建双链表为\t"); PrintList(head); //在表中第 5 的位置插入元素 1 head=InsertListHead(head, 5,1); printf("在表中第 5 的位置前面插入元素 1\t"); PrintList(head); //在表中第 3 的位置插入元素 7 head=InsertListEnd(head, 3, 7); printf("在表中第 3 的位置后面插入元素 7\t"); PrintList(head); // //表中删除元素 7 head=DeleteList(head, 7); printf("表中删除元素 7\t\t\t"); PrintList(head); printf("元素 1 的位置是\t：%d\n",FindList(head,1)); //表中第 3 个节点中的数据改为存储 6 head = ModifyList(head,3,6); printf("表中第 3 个节点中的数据改为存储6\t"); PrintList(head); return 0; }
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