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[C][数据结构][带头双向循环链表]详细讲解

[C][数据结构][带头双向循环链表]详细讲解


1.顺序表和带头双向循环链表的区别

  • 顺序表优点

    • 下标随机访问
    • CPU高速缓存命中率高
  • 顺序表缺点

    • 头部或者中间插入删除效率低O(N)
    • 扩容(有一定程度性能消耗、可能存在一定程度空间浪费)
  • 链表优点

    • 任意位置插入删除O(1)
    • 按需申请释放
  • 链表缺点

    • 不支持下标随机访问
    • CPU高速缓存命中率低
  • 综上,顺序表和带头双向循环链表是相辅相成的

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2.带头双向循环链表

请添加图片描述

  • 接口
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
	LTDataType data;
}LTNode;
 
LTNode* CreListNode(LTDataType x);
LTNode* ListInit();
void ListDestroy(LTNode* phead);
void ListPrint(LTNode* phead);
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
void ListPopBack(LTNode* phead);
void ListPopFront(LTNode* phead);
 
//在pos位置之前插入x
void ListInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
//删除pos位置的节点
void ListErase(LTNode* pos);
 
//可选接口
//链表大小 -- 但效率不高O(N)
int ListSize(LTNode* phead);
//判断链表是否为空
bool isListEmpty(LTNode* phead);
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  • 接口实现
LTNode* CreListNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)  //检查是否开辟成功
	{
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
 
	node->data = x;
	node->next = NULL;
	node->prev = NULL;
 
	return node;
}
 
LTNode* ListInit()
{
	LTNode* phead = CreListNode(0);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;
 
	return phead;
}
 
void ListDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
 
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
 
	free(phead);
	phead = NULL;
}
 
void ListPrint(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
 
	LTNode* cur = phead->next;
	//不能单纯循环
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}
 
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
 
	LTNode* newnode = CreListNode(x);
	LTNode* tail = phead->prev;  //找尾
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = phead;  //确定实质的尾
	phead->prev = newnode;
 
	//ListInsert(phead, x);  //以上代码可以用这个封装替换
}
 
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
 
	LTNode* newnode = CreListNode(x);
	LTNode* next = phead->next; 
 
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = next;
	next->prev = newnode;
 
	//ListInsert(phead->next, x);  //以上代码可以用这个封装替换
}
 
void ListPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);  //确保不只有一个头节点  --  还有的删
 
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* tailPrev = tail->prev;
 
	free(tail);
 
	tailPrev->next = phead;
	phead->prev = tailPrev;
 
	//ListErase(phead->prev);  //以上代码可以用这个封装替换
}
 
void ListPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);
 
	LTNode* first = phead->next;
	LTNode* next = first->next;
 
	free(first);
 
	phead->next = next;
	next->prev = phead;
 
	//ListErase(phead->next);  //以上代码可以用这个封装替换
}
 
void ListInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
 
	LTNode* newnode = CreListNode(x);
	LTNode* prev = pos->prev;
	
	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}
 
void ListErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	
	LTNode* prev = pos->prev;
	LTNode* next = pos->next;
 
	free(pos);
 
	prev->next = next;
	next->prev = prev;
}
 
int ListSize(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	int size = 0;
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
 
	return size;
}
 
bool isListEmpty(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
 
	return phead->next == phead;
}
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