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数据结构双向链表_ds双向链表—前驱后继

作者：菜鸟追梦旅行 | 2024-05-19 10:41:31

踩

ds双向链表—前驱后继

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。一般我们都构造双向循环链表。

那么双向链表相对于单项链表就是可以即向后访问又可以向前访问

那么他的结构相对于单链表就复杂很多了

可以看到每一个结点都有自己的地址然后是指向下一个结点的next域以及指向上一个地址的prior域

那么在插入删除的时候我们需要修改更多地方

例如需要修改我们的 next prior 以及下一个结点的prior和上一个结点的next

而且我们在修改和使用时要考虑到是否存在 next或者prior

那么我们在结构体设计上就要有所不同


#pragma once 
 
//双向链表的结构体设计：
 
typedef int ELEM_TYPE;
typedef struct DNode
{
	ELEM_TYPE data;//数据域
	struct DNode *next;//直接后继指针
	struct DNode *prior;//直接前驱指针
}DNode, *PDNode;
 
可实现的操作：
//初始化
void Init_dlist(struct DNode * pdlist);
 
//头插
bool Insert_head(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val);
 
//尾插
bool Insert_tail(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val);
 
//按位置插
bool Insert_pos(struct DNode *pdlist, int pos, ELEM_TYPE val);
 
//头删
bool Del_head(struct DNode *pdlist);
 
//尾删
bool Del_tail(struct DNode *pdlist);
 
//按位置删
bool Del_pos(struct DNode *pdlist, int pos);
 
//按值删
bool Del_val(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val);
 
//查找 //查找到，返回的是查找到的这个节点的地址
struct DNode *Search(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val);
 
//获取有效值个数
int Get_length(struct DNode *pdlist);
 
//判空
bool IsEmpty(struct DNode *pdlist);
 
//清空
void Clear(struct DNode *pdlist);
 
//销毁1 无限头删
void Destroy1(struct DNode *pdlist);
 
//销毁2 不借助头结点，有两个辅助指针
void Destroy2(struct DNode *pdlist);
 
//打印
void Show(struct DNode *pdlist);

我们可以看到结构体设计时我们需要设计一个数据域和两个指针域

然后其他的实现函数的参数和之前学习的单链表没有什么不同接下来我们重点看实现代码

首先是初始化

我们只使用next和prior域


void Init_dlist(struct DNode * pdlist)
{
	assert(pdlist != NULL);
 
	//pdlist->data 头结点的数据域不使用
	pdlist->next = NULL;
	pdlist->prior = NULL;
}

我们把他的头节点的next和prior赋值为空

然后是头插

但是头插时我们就要考虑顺序问题和待插入结点的下一个结点的存在问题

如果我们先修改待插入结点的上一个结点的next域那么我们在后续使用时就会因为顺序

产生问题

比如

因此我们可以调转其他步骤的顺序但是三号顺序一定是最后一个


bool Insert_head(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
 
	//1.购买新节点
	struct DNode *pnewnode = (struct DNode *)malloc(1 * sizeof(struct DNode));
	assert(pnewnode != NULL);
	pnewnode->data = val;
 
	//2.找到合适的插入位置(其实就是找到插入在哪一个节点后边，用指针p指向)
	//因为是头插，所以直接使用pdlist即可
 
	//3.插入   我们的规则是：1,2,4,3
	//         先处理自身的两个指针域(1,2)
	//         再处理插入位置的下一个节点的prior域(4)，但是4有特例(空链表进行头插)，不存在
	//         最后处理插入位置的上一个节点的next域(3)
 
	pnewnode->next = pdlist->next;//1
	pnewnode->prior = pdlist;//2
	if(pdlist->next != NULL)//说明不是空链表，则不是特例，4存在
	{
		//此时，插入位置的下一个节点可以通过pdlist->next访问到，还可以通过pnewnode->next访问到
		pdlist->next->prior = pnewnode;//4       
		//pnewnode->next->prior = pnewnode;//4
	}
	pdlist->next = pnewnode;
 
	return NULL;
}

可以看到我们实现了第一步和第二步时我们要判断是否存在四

因为如果不存在四的话我们对四操作就会变成野指针问题可能会访问到不能访问的空间有可能会引发崩溃

然后是尾插

尾插的话那么它没有第四步骤


bool Insert_tail(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0：
	assert(pdlist != NULL);
	
	//1.购买新节点
	struct DNode *pnewnode = (struct DNode *)malloc(1 * sizeof(struct DNode));
	assert(pnewnode != NULL);
	pnewnode->data = val;
 
	//2.找到合适的插入位置,用指针p指向插入位置的前一个节点
	//判断是否使用带前驱的for循环
	struct DNode *p = pdlist;
	for(; p->next!=NULL; p=p->next);
 
	//3.插入（不存在特殊情况，每一种情况都需要修改三个指针域）
	//按照之前编号顺序，修改的这三个指针域分别是1,2,(4不存在),3
	pnewnode->next = p->next;//pnewnode->next = NULL;//1
	pnewnode->prior = p;//2
	//4不存在
	p->next = pnewnode;//3
	
	return true;
}

然后是按位置插入

只要掌握了插入时的顺序问题在按照函数功能的要求改变即可


bool Insert_pos(struct DNode *pdlist, int pos, ELEM_TYPE val)
{
	//因为，在写这个函数之前，头插和尾插已经实现，所以这里可以直接调用
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
	assert(pos>=0 && pos<=Get_length(pdlist));
 
	//1.分类处理，将头插和尾插的情况，分别调用对应的函数处理
	if(pos == 0)//头插
	{
		return Insert_head(pdlist, val);
	}
	if(pos == Get_length(pdlist))//尾插
	{
		return Insert_tail(pdlist, val);
	}
	//如果既不是头插，也不是尾插，则只有可能是中间插入，1,2,4,3,都存在
 
	//2.剩下来的都是中间位置插入，都正常情况，修改4个指针域
	//2.1 购买新节点
	struct DNode *pnewnode = (struct DNode *)malloc(1 * sizeof(struct DNode));
	assert(pnewnode != NULL);
	pnewnode->data = val;
 
	//2.2 找到合适的插入位置，指针p(pos=="几"，指针p从头结点出发向后走pos步)
	struct DNode *p = pdlist;
	for(int i=0; i<pos; i++)
	{
		p = p->next;
	}
 
	//2,3 正常插入，1,2,4,3 都存在，4不需要去判断
	pnewnode->next = p->next;//1
	pnewnode->prior = p;//2
	p->next->prior = pnewnode;//4 pnewnode->next->prior = pnownode; 
	p->next = pnewnode;//3
 
	return true;
}

这里需要注意根据位置不同我们可以直接调用头插尾插和普通插入

然后是删除在插入和删除前我们都需要判断

但是这里的双向链表没有大小因此插入时不需要判满

但是会存在空链表我们需要在删除时进行判空操作


bool Del_head(struct DNode *pdlist)
{
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
	if(IsEmpty(pdlist))
	{
		return false;
	}
 
	//1.用指针p指向待删除节点
	struct DNode *p = pdlist->next;
 
	//2.用指针q指向待删除节点的上一个节点
	//因为是头删，所以这里指针q用指针pdlist代替
 
	//3.跨越指向(存在特例，正常情况下需要修改两个指针域，而特例时，只需要修改一个指针域)
	pdlist->next = p->next;
	if(p->next != NULL)//先得判断待删除节点的下一个节点是否存在
	{
		p->next->prior = pdlist;
	}
 
	//4.释放
	free(p);
 
	return true;
}


bool IsEmpty(struct DNode *pdlist)
{
	return pdlist->next == NULL;
}

头删时也存在特列我们头删时

如果只剩下最后一个结点我们就只需要改变一个地方即可

尾删


bool Del_tail(struct DNode *pdlist)
{
	//0.
	assert(pdlist != NULL);
	if(IsEmpty(pdlist))
	{
		return false;
	}
 
	//1.用指针p指向待删除节点
	struct DNode *p = pdlist;
	for(; p->next!=NULL; p=p->next);
 
	//2.用指针q指向待删除节点的上一个节点
	struct DNode *q = pdlist;
	for(; q->next!=p; q=q->next);
 
 
	//3.跨越指向(不存在特例，永远只需要去修改待删除节点的前一个节点的next域)
	q->next = p->next;//q->next = NULL;
 
	//4.释放
	free(p);
 
	return true;
}

按位置删除


bool Del_pos(struct DNode *pdlist, int pos)
{
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
	assert(pos >=0 && pos<Get_length(pdlist));
	if(IsEmpty(pdlist))
	{
		return false;
	}
 
	//1.分类处理，将头删和尾删的情况，分别调用对应的函数处理
	if(pos == 0)//头删
	{
		return Del_head(pdlist);
	}
	if(pos == Get_length(pdlist)-1)//尾删
	{
		return Del_tail(pdlist);
	}
	//如果既不是头删，也不是尾删，则只有可能是中间删除，则统一需要修改两个指针域
 
 
	//2.剩下来的都是中间位置删除，统一需要修改两个指针域
	//2.1 找到q，让q从头结点开始向后走pos步
	struct DNode *q = pdlist;
	for(int i=0; i<pos; i++)
	{
		q = q->next;
	}
 
	//2.2 找到p，p=q->next
	struct DNode *p = q->next;
 
	//2.3 跨越指向+释放
	q->next = p->next;
	p->next->prior = q;
 
	free(p);
 
	return true;
 
}

还有个按值删除然后


bool Del_val(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0.安全性处理
 
	//1.用指针p指向待删除节点，用search函数
	struct DNode *p = Search(pdlist, val);
	if(p == NULL)
	{
		return false;
	}
	//此时，代码执行到这里，可以保证待删除节点存在，且现在用指针p指向
 
	//2.用指针q指向待删除节点的上一个节点
	struct DNode *q = pdlist;
	for( ; q->next!=p; q=q->next);
 
	//3.跨越指向(有可能存在特例，例如如果待删除节点是尾结点，则只需要处理一个指针域，反之都是两个)
	if(p->next == NULL)//判断待删除节点是否是尾结点
	{
		q->next = NULL;//q->next = p->next;
	}
	else//如果待删除节点不是尾结点
	{
		q->next = p->next;
		p->next->prior = q;
	}
 
	//4.释放
	free(p);
 
	return true;
}
 
//查找 //查找到，返回的是查找到的这个节点的地址
struct DNode *Search(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0.安全性处理
	//1.判断使用哪种for循环
	//使用不需要前驱的for循环
 
	struct DNode *p = pdlist->next;
	for(; p!=NULL; p=p->next)
	{
		if(p->data == val)
		{
			return p;
		}
	}
 
	return NULL;
}

还有使用不带头节点的循环获取有效值个数


int Get_length(struct DNode *pdlist)
{
	//assert
	//使用不需要前驱的for循环
	int count = 0;
 
	struct DNode *p = pdlist->next;
	for(; p!=NULL; p=p->next)
	{
		count++;
	}
 
	return count;
}

之后依旧是和之前一样的双销毁


void Clear(struct DNode *pdlist)
{
	Destroy1(pdlist);
}
 
//销毁1 无限头删
void Destroy1(struct DNode *pdlist)
{
	//assert
	while(!IsEmpty(pdlist))
	{
		Del_head(pdlist);
	}
 
}
 
//销毁2 不借助头结点，有两个辅助指针
void Destroy2(struct DNode *pdlist)
{
	assert(pdlist != NULL);
	struct DNode *p = pdlist->next;
	struct DNode *q = NULL;
 
	pdlist->next = NULL;
 
	while(p != NULL)
	{
		q = p->next;
		free(p);
		p = q;
	}
}

完整代码


#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include "dlist.h"
 
可实现的操作：
//初始化
void Init_dlist(struct DNode * pdlist)
{
	assert(pdlist != NULL);
 
	//pdlist->data 头结点的数据域不使用
	pdlist->next = NULL;
	pdlist->prior = NULL;
}
 
//头插
bool Insert_head(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
 
	//1.购买新节点
	struct DNode *pnewnode = (struct DNode *)malloc(1 * sizeof(struct DNode));
	assert(pnewnode != NULL);
	pnewnode->data = val;
 
	//2.找到合适的插入位置(其实就是找到插入在哪一个节点后边，用指针p指向)
	//因为是头插，所以直接使用pdlist即可
 
	//3.插入   我们的规则是：1,2,4,3
	//         先处理自身的两个指针域(1,2)
	//         再处理插入位置的下一个节点的prior域(4)，但是4有特例(空链表进行头插)，不存在
	//         最后处理插入位置的上一个节点的next域(3)
 
	pnewnode->next = pdlist->next;//1
	pnewnode->prior = pdlist;//2
	if(pdlist->next != NULL)//说明不是空链表，则不是特例，4存在
	{
		//此时，插入位置的下一个节点可以通过pdlist->next访问到，还可以通过pnewnode->next访问到
		pdlist->next->prior = pnewnode;//4       
		//pnewnode->next->prior = pnewnode;//4
	}
	pdlist->next = pnewnode;
 
	return NULL;
}
 
//尾插
bool Insert_tail(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0：
	assert(pdlist != NULL);
	
	//1.购买新节点
	struct DNode *pnewnode = (struct DNode *)malloc(1 * sizeof(struct DNode));
	assert(pnewnode != NULL);
	pnewnode->data = val;
 
	//2.找到合适的插入位置,用指针p指向插入位置的前一个节点
	//判断是否使用带前驱的for循环
	struct DNode *p = pdlist;
	for(; p->next!=NULL; p=p->next);
 
	//3.插入（不存在特殊情况，每一种情况都需要修改三个指针域）
	//按照之前编号顺序，修改的这三个指针域分别是1,2,(4不存在),3
	pnewnode->next = p->next;//pnewnode->next = NULL;//1
	pnewnode->prior = p;//2
	//4不存在
	p->next = pnewnode;//3
	
	return true;
}
 
//按位置插
bool Insert_pos(struct DNode *pdlist, int pos, ELEM_TYPE val)
{
	//因为，在写这个函数之前，头插和尾插已经实现，所以这里可以直接调用
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
	assert(pos>=0 && pos<=Get_length(pdlist));
 
	//1.分类处理，将头插和尾插的情况，分别调用对应的函数处理
	if(pos == 0)//头插
	{
		return Insert_head(pdlist, val);
	}
	if(pos == Get_length(pdlist))//尾插
	{
		return Insert_tail(pdlist, val);
	}
	//如果既不是头插，也不是尾插，则只有可能是中间插入，1,2,4,3,都存在
 
	//2.剩下来的都是中间位置插入，都正常情况，修改4个指针域
	//2.1 购买新节点
	struct DNode *pnewnode = (struct DNode *)malloc(1 * sizeof(struct DNode));
	assert(pnewnode != NULL);
	pnewnode->data = val;
 
	//2.2 找到合适的插入位置，指针p(pos=="几"，指针p从头结点出发向后走pos步)
	struct DNode *p = pdlist;
	for(int i=0; i<pos; i++)
	{
		p = p->next;
	}
 
	//2,3 正常插入，1,2,4,3 都存在，4不需要去判断
	pnewnode->next = p->next;//1
	pnewnode->prior = p;//2
	p->next->prior = pnewnode;//4 pnewnode->next->prior = pnownode; 
	p->next = pnewnode;//3
 
	return true;
}
 
//头删   //这里写的也要注意，也存在特例
bool Del_head(struct DNode *pdlist)
{
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
	if(IsEmpty(pdlist))
	{
		return false;
	}
 
	//1.用指针p指向待删除节点
	struct DNode *p = pdlist->next;
 
	//2.用指针q指向待删除节点的上一个节点
	//因为是头删，所以这里指针q用指针pdlist代替
 
	//3.跨越指向(存在特例，正常情况下需要修改两个指针域，而特例时，只需要修改一个指针域)
	pdlist->next = p->next;
	if(p->next != NULL)//先得判断待删除节点的下一个节点是否存在
	{
		p->next->prior = pdlist;
	}
 
	//4.释放
	free(p);
 
	return true;
}
 
//尾删
bool Del_tail(struct DNode *pdlist)
{
	//0.
	assert(pdlist != NULL);
	if(IsEmpty(pdlist))
	{
		return false;
	}
 
	//1.用指针p指向待删除节点
	struct DNode *p = pdlist;
	for(; p->next!=NULL; p=p->next);
 
	//2.用指针q指向待删除节点的上一个节点
	struct DNode *q = pdlist;
	for(; q->next!=p; q=q->next);
 
 
	//3.跨越指向(不存在特例，永远只需要去修改待删除节点的前一个节点的next域)
	q->next = p->next;//q->next = NULL;
 
	//4.释放
	free(p);
 
	return true;
}
 
//按位置删
bool Del_pos(struct DNode *pdlist, int pos)
{
	//0.安全性处理
	assert(pdlist != NULL);
	assert(pos >=0 && pos<Get_length(pdlist));
	if(IsEmpty(pdlist))
	{
		return false;
	}
 
	//1.分类处理，将头删和尾删的情况，分别调用对应的函数处理
	if(pos == 0)//头删
	{
		return Del_head(pdlist);
	}
	if(pos == Get_length(pdlist)-1)//尾删
	{
		return Del_tail(pdlist);
	}
	//如果既不是头删，也不是尾删，则只有可能是中间删除，则统一需要修改两个指针域
 
 
	//2.剩下来的都是中间位置删除，统一需要修改两个指针域
	//2.1 找到q，让q从头结点开始向后走pos步
	struct DNode *q = pdlist;
	for(int i=0; i<pos; i++)
	{
		q = q->next;
	}
 
	//2.2 找到p，p=q->next
	struct DNode *p = q->next;
 
	//2.3 跨越指向+释放
	q->next = p->next;
	p->next->prior = q;
 
	free(p);
 
	return true;
 
}
 
//按值删
bool Del_val(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0.安全性处理
 
	//1.用指针p指向待删除节点，用search函数
	struct DNode *p = Search(pdlist, val);
	if(p == NULL)
	{
		return false;
	}
	//此时，代码执行到这里，可以保证待删除节点存在，且现在用指针p指向
 
	//2.用指针q指向待删除节点的上一个节点
	struct DNode *q = pdlist;
	for( ; q->next!=p; q=q->next);
 
	//3.跨越指向(有可能存在特例，例如如果待删除节点是尾结点，则只需要处理一个指针域，反之都是两个)
	if(p->next == NULL)//判断待删除节点是否是尾结点
	{
		q->next = NULL;//q->next = p->next;
	}
	else//如果待删除节点不是尾结点
	{
		q->next = p->next;
		p->next->prior = q;
	}
 
	//4.释放
	free(p);
 
	return true;
}
 
//查找 //查找到，返回的是查找到的这个节点的地址
struct DNode *Search(struct DNode *pdlist, ELEM_TYPE val)
{
	//0.安全性处理
	//1.判断使用哪种for循环
	//使用不需要前驱的for循环
 
	struct DNode *p = pdlist->next;
	for(; p!=NULL; p=p->next)
	{
		if(p->data == val)
		{
			return p;
		}
	}
 
	return NULL;
}
 
//获取有效值个数
int Get_length(struct DNode *pdlist)
{
	//assert
	//使用不需要前驱的for循环
	int count = 0;
 
	struct DNode *p = pdlist->next;
	for(; p!=NULL; p=p->next)
	{
		count++;
	}
 
	return count;
}
 
//判空
bool IsEmpty(struct DNode *pdlist)
{
	return pdlist->next == NULL;
}
 
//清空
void Clear(struct DNode *pdlist)
{
	Destroy1(pdlist);
}
 
//销毁1 无限头删
void Destroy1(struct DNode *pdlist)
{
	//assert
	while(!IsEmpty(pdlist))
	{
		Del_head(pdlist);
	}
 
}
 
//销毁2 不借助头结点，有两个辅助指针
void Destroy2(struct DNode *pdlist)
{
	assert(pdlist != NULL);
	struct DNode *p = pdlist->next;
	struct DNode *q = NULL;
 
	pdlist->next = NULL;
 
	while(p != NULL)
	{
		q = p->next;
		free(p);
		p = q;
	}
}
 
//打印
void Show(struct DNode *pdlist)
{
	//assert
	//使用不需要前驱的for循环
 
	struct DNode *p = pdlist->next;
	for(; p!=NULL; p=p->next)
	{
		printf("%d ", p->data);
	}
	printf("\n");
 
}

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