数据结构与算法——双向链表基本操作（C语言实现）_采用字符类型为元素类型和双向链表为储存结构实现双向链表的查找元素操作:实现dul

前面学习了如何创建一个双向链表，下面学习有关双向链表的一些基本操作，即如何在双向链表中添加、删除、查找或更改数据元素。

本节知识基于已熟练掌握双向链表创建过程的基础上，我们继续上节所创建的双向链表来学习本节内容，创建好的双向链表如下图所示：

双向链表添加节点

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：

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：

1. temp->next=head; head->prior=temp;
2. 将 head 移至 temp，重新指向新的表头；

例如，将新元素 7 添加至双链表的表头，则实现过程如下图所示：

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：

1. 新节点先与其直接后继节点建立双层逻辑关系；
2. 新节点的直接前驱节点与之建立双层逻辑关系；

添加至表尾

与添加到表头是一个道理，实现过程如下（如下图所示）：

1. 找到双链表中最后一个节点；
2. 让新节点与最后一个节点进行双层逻辑关系；

因此，我们可以试着编写双向链表添加数据的 C 语言代码，参考代码如下：

line * insertLine(line * head,int data,int add){
    //新建数据域为data的结点
    line * temp=(line*)malloc(sizeof(line));
    temp->data=data;
    temp->prior=NULL;
    temp->next=NULL;
    //插入到链表头，要特殊考虑
    if (add==1) {
        temp->next=head;
        head->prior=temp;
        head=temp;
    }else{
        line * 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->prior=body;
        }else{
            body->next->prior=temp;
            temp->next=body->next;
            body->next=temp;
            temp->prior=body;
        }
    }
    return head;
}

双向链表删除节点

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，从第一个图基础上删除元素 2 的操作过程如下图所示：

双向链表删除节点的 C 语言实现代码如下：

//删除结点的函数，data为要删除结点的数据域的值
line * delLine(line * head,int data){
    line * 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) {
            temp->prior->next=temp->next;
            temp->next->prior=temp->prior;
            free(temp);
            return head;
        }
        temp=temp->next;
    }
    printf("链表中无该数据元素");
    return head;
}

双向链表查找节点

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。

C 语言实现代码为：

//head为原双链表，elem表示被查找元素
int selectElem(line * head,int elem){
//新建一个指针t，初始化为头指针 head
    line * t=head;
    int i=1;
    while (t) {
        if (t->data==elem) {
            return i;
        }
        i++;
        t=t->next;
    }
    //程序执行至此处，表示查找失败
    return -1;
}

双向链表更改节点

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。

实现此操作的 C 语言实现代码如下：

//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
line *amendElem(line * p,int add,int newElem){
    line * 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;
}

总结

这里给出双链表中对数据进行 "增删查改" 操作的完整实现代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct line{
    struct line * prior;
    int data;
    struct line * next;
}line;
//双链表的创建
line* initLine(line * head);
//双链表插入元素，add表示插入位置
line * insertLine(line * head,int data,int add);
//双链表删除指定元素
line * delLine(line * head,int data);
//双链表中查找指定元素
int selectElem(line * head,int elem);
//双链表中更改指定位置节点中存储的数据，add表示更改位置
line *amendElem(line * p,int add,int newElem);
//输出双链表的实现函数
void display(line * head);
int main() {
    line * head=NULL;
    //创建双链表
    head=initLine(head);
    display(head);
    //在表中第 3 的位置插入元素 7
    head=insertLine(head, 7, 3);
    display(head);
    //表中删除元素 2
    head=delLine(head, 2);
    display(head);
    printf("元素 3 的位置是：%d\n",selectElem(head,3));
    //表中第 3 个节点中的数据改为存储 6
    head = amendElem(head,3,6);
    display(head);
    return 0;
}
line* initLine(line * head){
    head=(line*)malloc(sizeof(line));
    head->prior=NULL;
    head->next=NULL;
    head->data=1;
    line * list=head;
    for (int i=2; i<=5; i++) {
        line * body=(line*)malloc(sizeof(line));
        body->prior=NULL;
        body->next=NULL;
        body->data=i;
        list->next=body;
        body->prior=list;
        list=list->next;
    }
    return head;
}
line * insertLine(line * head,int data,int add){
    //新建数据域为data的结点
    line * temp=(line*)malloc(sizeof(line));
    temp->data=data;
    temp->prior=NULL;
    temp->next=NULL;
    //插入到链表头，要特殊考虑
    if (add==1) {
        temp->next=head;
        head->prior=temp;
        head=temp;
    }else{
        line * 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->prior=body;
        }else{
            body->next->prior=temp;
            temp->next=body->next;
            body->next=temp;
            temp->prior=body;
        }
    }
    return head;
}
line * delLine(line * head,int data){
    line * 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) {
            temp->prior->next=temp->next;
            temp->next->prior=temp->prior;
            free(temp);
            return head;
        }
        temp=temp->next;
    }
    printf("链表中无该数据元素");
    return head;
}
//head为原双链表，elem表示被查找元素
int selectElem(line * head,int elem){
//新建一个指针t，初始化为头指针 head
    line * t=head;
    int i=1;
    while (t) {
        if (t->data==elem) {
            return i;
        }
        i++;
        t=t->next;
    }
    //程序执行至此处，表示查找失败
    return -1;
}
//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
line *amendElem(line * p,int add,int newElem){
    line * 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;
}
//输出链表的功能函数
void display(line * head){
    line * temp=head;
    while (temp) {
        if (temp->next==NULL) {
            printf("%d\n",temp->data);
        }else{
            printf("%d->",temp->data);
        }
        temp=temp->next;
    }
}

程序执行结果为：

1->2->3->4->5
1->2->7->3->4->5
1->7->3->4->5
元素 3 的位置是：3
1->7->6->4->5

2023新版数据结构与算法Java视频教程（上篇），java高级程序员必学的数据结构与算法
2023新版数据结构与算法Java视频教程（下篇），java高级程序员必学的数据结构与算法