数据结构：图文详解教你花样玩链表

为了弥补单链表的上面两个缺点，下面介绍两种链表，它们都是单链表的变形，如果你理解了单链表，那么会很容易理解这两种变形。

1. 单向循环链表

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1.1. 结构

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单链表的尾结点的指针域是 NULL ，所以单链表到此终止。如果我们使用单链表的尾结点的指针域存储头结点的地址，即尾结点的直接后继结点为头结点，如此一来，单链表就构成了一个环（循环），称之为单项循环链表。

1.2. 实现思路

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单向循环链表是由单链表进化而来的，算是单链表的“儿子”，所以单链表的那一套结构对于单向循环链表来说完全适用，从上图你也可以看出，结构并无较大改变，二者所不同只在尾结点，所以我们只需要在尾结点和与尾结点相关的操作上下功夫就行了。

因此，单向循环链表的结构体和单链表的结构体相同。

/单向循环链表的结点的结构体/

typedef struct _Node {

int data; //数据域：存储数据

struct _Node *next; //指针域：存储直接后继结点的地址

} Node;

为了统一对空链表和非空链表的操作，我们使用带头结点的链表来实现它。

1.3. 空链表及初始化

============

一个空链表如图所示，只有一个头指针和头结点：

头结点的指针域指向其本身构成一个循环，我们可以借此来判断链表是否为空。

if (head->next == head) {

printf(“空链表。\n”);

}

想要初始化一个空链表很简单，创造头结点，使头结点的 next 指针指向其自身即可：

Node *create_node(int elem)

{

Node *new = (Node *) malloc(sizeof(Node));

new->data = elem;

new->next = NULL;

return new;

}

/**

• 初始化链表

• p_head: 指向头指针的指针

*/

void init(Node **p_head)

{

//创建头结点

Node *head_node = create_node(0);

//头指针指向头结点

*p_head = head_node;

//头结点的next指针指向其本身，构成环

head_node->next = head_node;

}

1.4. 插入操作

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这里只演示头插法和尾插法

【头插法】

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因为带头结点，所以不需要考虑是否为空链表。下图是向空链表中头插两个元素的过程：

/**

• 头插法，新结点为头结点的直接后继

• p_head: 指向头指针的指针

• elem: 新结点的数据

*/

void insert_at_head(Node **p_head, int elem)

{

Node *new = create_node(elem);

Node *head_node = *p_head; //头结点

//新结点插入头结点之后

new->next = head_node->next;

head_node->next = new;

}

【尾插法】

=====

因为为了尽量简单，所以我们并没有设置指向尾结点的尾指针，所以在尾插之前，需要先借助某个指针，遍历至尾结点，然后再插入。

/**

• 尾插法：新插入的结点始终在链表尾

• p_head: 指向头指针的指针

• elem: 新结点的数据

*/

void insert_at_tail(Node **p_head, int elem)

{

Node *new = create_node(elem);

Node *head_node = *p_head; //头结点

Node *tail = head_node; //tail指针指向头结点

while (tail->next != head_node) { //tail遍历至链表尾

tail = tail->next;

}

//尾插

new->next = tail->next;

tail->next = new;

}

1.5. 删除操作

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删除的本质是“跳过”待删除的结点，所以我们要找到待删除结点的直接前驱结点，然后让其直接前驱结点的 next 指针指向其直接后继结点，以此来“跳过”待删除结点，最后保存其数据域，释放结点，即完成删除。

这里只演示头删法。

因为删除的是头结点的直接后继结点，所以我们不必再费力寻找待删除结点的直接前驱结点了。

/**

• 头删法：删除头结点之后的结点

• p_head: 指向头指针的指针

• elem: 指向保存数据变量的指针

*/

void delete_from_head(Node **p_head, int *elem)

{

Node *head_node = *p_head; //头结点

if (head_node->next == head_node) {

printf(“空链表，无元素可删。\n”);

return;

}

Node *first_node = head_node->next; //首结点：头结点的下一个结点

*elem = first_node->data; //保存被删除结点的数据

head_node->next = first_node->next; //删除结点

free(first_node); //释放

}

1.6. 遍历操作

=========

我们可以一圈又一圈地循环遍历链表，下面是循环打印 20 次结点的代码：

/**

• 循环打印20次结点

*/

void output_20(Node *head)

{

if (head->next == head) {

printf(“空链表。\n”);

return;

}

Node *p = head->next;

for (int i = 0; i <= 20; i++) {

if (p != head) { //不打印头结点

printf("%d ", p->data);

}

p = p->next;

}

printf(“\n”);

}

2. 双向链表

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2.1. 结构

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顾名思义，双向链表，就是有两个方向，一个指向前，一个指向后。这样我们就弥补了单链表的某个结点只能找到其直接后继的缺陷。如图所示：

2.2. 实现思路

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为了实现能指前和指后的效果，只靠 next 指针肯定是不够的，所以我们需要再添加一个指针 —— prev ，该指针指向某结点的直接前驱结点。

/双向链表的结点结构体/

typedef struct _Node {

int data; //数据域

struct _Node *prev; //指向直接前驱结点的指针

struct _Node *next; //指向直接后继结点的指针

} Node;

2.3. 空链表及初始化

============

双向链表的空链表如图所示：

要初始化一个这样的空链表，需要创造出头结点，然后将两个指针域置空即可：

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