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1.带头双向循环链表#xff1a;
2. 带头双向循环链表的实现#xff1a;
双向链表初始化#xff1a;
双向链表打印#xff1a;
开辟节点函数#xff1a;
双向链表头插#xff1a;
双向链表尾插#xff1a;
双向链表头删#xff1a;
双向链表尾删#xff…目录
1.带头双向循环链表
2. 带头双向循环链表的实现
双向链表初始化
双向链表打印
开辟节点函数
双向链表头插
双向链表尾插
双向链表头删
双向链表尾删 双向链表查找
双向链表在pos之前插入
双向链表在pos位置删除 双向链表的销毁
3.完整代码
test.c
List.h
List.c
4.测试编辑
5.顺序表和链表的区别 1.带头双向循环链表
前面我们已经知道了链表的结构有8种我们主要学习下面两种 前面我们已经学习了无头单向非循环链表今天我们来学习带头双向循环链表 带头双向循环链表结构最复杂一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势实现反而简单了后面我们代码实现了就知道了 带头双向循环链表不需要二级指针因为我们刚开始就为其开辟了一个节点叫做哨兵位头节点它是结构体中的指针用结构体指针就能改变它而要改变结构体外面的指针才会用二级指针。
双向循环链表顾名思义除了哨兵位头节点以外每个节点里面应该有两个指针下面我们定义一个结构体
typedef int ListDatatype;
typedef struct ListNode
{struct ListNode* prev;struct ListNode* next;ListDatatype data;
}LTNode;
prev指向前一个节点next指向后一个节点。
2. 带头双向循环链表的实现
双向链表初始化
LTNode* InitList()
{LTNode* phead BuyList(-1);phead-next phead;phead-prev phead;return phead;
} 双向循环链表开始时头和尾都指向自己 BuyList函数的功能是创建节点我们在初始化时用它创建哨兵位头节点因为后面还有多次使用所以把它封装为函数。
双向链表打印
void Print(LTNode* phead)
{LTNode*cur phead-next;printf(guard-);while (cur ! phead){printf(%d-, cur-data);cur cur-next;}printf(\n);
}
开辟节点函数
LTNode* BuyList(ListDatatype x)
{LTNode* newnode (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));if (newnode NULL){perror(malloc fail);return NULL;}newnode-prev NULL;newnode-next NULL;newnode-data x;return newnode;
}
双向链表头插 头插实际是在哨兵位头节点phead的后面插入保存住head-next的位置然后把newnode前后分别和head、head-next链接起来就行。 代码如下
void ListPushFront(LTNode* phead, ListDatatype x)
{assert(phead);LTNode* newnode BuyList(x);LTNode* next phead-next;phead-next newnode;next-prev newnode;newnode-next next;newnode-prev phead;
}
这段代码神奇的地方在于即使链表为空它也能头插并且不需要判断链表是否为空 因为就算链表为空我们有哨兵位头节点存在就不用担心空指针的问题。
双向链表尾插 双向链表相对于单链表的优势就是不用找尾因为它的phead-prev就是尾尾插同头插差不多 把newnode的前后分别和链表的尾和头链接起来即可。 代码如下
void ListPushBack(LTNode* phead, ListDatatype x)
{assert(phead);LTNode* newnode BuyList(x);LTNode* tail phead-prev;tail-next newnode;phead-prev newnode;newnode-prev tail;newnode-next phead;
}
和头插一样尾插也不用判断链表为空的情况。
双向链表头删 头删指的是删除哨兵位头节点后面一个节点只要将头节点与要删除的节点后面的节点相连接然后free掉要删除的节点即可。 代码如下
void ListPopFront(LTNode* phead)
{assert(phead);assert(!ListEmpty(phead));LTNode* cur phead;LTNode* first cur-next;LTNode* second first-next;second-prev phead;phead-next second;free(first);
} 删除时要注意不能删除哨兵位头节点所以要断言一下链表为空就不能再删了我们也可以封装一个判断链表是否为空的函数ListEmpty():
bool ListEmpty(LTNode* phead)
{assert(phead);return phead-next phead;
}
bool类型的返回值是true或者false。
双向链表尾删 尾删要保存尾节点的前一个节点然后把前一个节点和头节点链接起来free尾节点即可。 代码如下
void ListPopBack(LTNode* phead)
{assert(phead);assert(!ListEmpty(phead));LTNode* tail phead-prev;LTNode* tailPrev tail-prev;tailPrev-next phead;phead-prev tailPrev;free(tail);
} 注意同头删一样尾删也要判断是否为空链表。 双向链表查找 双向循环链表的查找和单链表的查找不同遍历时从head的下一个节点开始到head的上一个节点即尾节点结束所以判断条件有所不同注意区分。找到时返回该节点位置。 代码如下
LTNode* ListSearch(LTNode*phead,ListDatatype x)
{assert(phead);LTNode* cur phead-next;while (cur ! phead){if (cur-data x){return cur;}cur cur-next;}return NULL;
}
双向链表在pos之前插入 保存pos的前一个节点把newnode的前后分别与pos的前一个节点和pos链接起来即可。 要测试该功能可以配合查找函数先找到pos。 代码如下
void ListInsert(LTNode* pos, ListDatatype x)
{assert(pos);LTNode* newnode BuyList(x);LTNode* posPrev pos-prev;newnode-next pos;newnode-prev posPrev;posPrev-next newnode;pos-prev newnode;
}
这段代码可以直接在头插和尾插中复用也就是说我们要实现头插、尾插和任意位置插入只用这一个函数就可以解决。 头插 ListInsert(phead-next, x); 尾插 ListInsert(phead, x); 双向链表在pos位置删除 配合查找函数先找到pos位置然后删除就行。 代码如下
void ListErase(LTNode* pos)
{assert(pos);LTNode* posPrev pos-prev;LTNode* posNext pos-next;posPrev-next posNext;posNext-prev posPrev;free(pos);
}
这段代码也可以同时实现头删、尾删和任意位置删除 头删 ListErase(phead-next); 尾删 ListErase(phead-prev); 双向链表的销毁 销毁也是从哨兵位的下一个节点开始注意每次都要保存要销毁节点的后面一个节点的位置防止找不到后面的节点最终要把哨兵位也销毁掉。 代码如下
void ListDestory(LTNode* phead)
{assert(phead);LTNode* cur phead-next;while (cur ! phead){LTNode* next cur-next;free(cur);cur next;}free(phead);
} 以上就是双向链表的全部功能实现下面给出完整代码
3.完整代码
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#includeList.h
//测试
ListTest1()
{LTNode* plist InitList();Print(plist);//头插ListPushFront(plist, 1);ListPushFront(plist, 2);ListPushFront(plist, 3);ListPushFront(plist, 4);Print(plist);//尾插ListPushBack(plist, 5);ListPushBack(plist, 6);ListPushBack(plist, 7);ListPushBack(plist, 8);Print(plist);//头删ListPopFront(plist);ListPopFront(plist);Print(plist);//尾删ListPopBack(plist);ListPopBack(plist);Print(plist);//在pos位置之前插入LTNode* pos ListSearch(plist, 1);if (pos ! NULL)ListInsert(pos, 666);Print(plist);//在pos位置删除pos ListSearch(plist, 6);if(pos!NULL)ListErase(pos);Print(plist);
}
int main()
{ListTest1();return 0;
}
List.h
#pragma once
#includestdio.h
#includestdlib.h
#includeassert.h
#includestdbool.h
typedef int ListDatatype;
typedef struct ListNode
{struct ListNode* prev;struct ListNode* next;ListDatatype data;
}LTNode;
//双向链表初始化
LTNode* InitList();
//双向链表打印
void Print(LTNode* phead);
//双向链表头插
void ListPushFront(LTNode* phead, ListDatatype x);
//双向链表尾插
void ListPushBack(LTNode* phead, ListDatatype x);
//双向链表头删
void ListPopFront(LTNode* phead);
//双向链表尾删
void ListPopBack(LTNode* phead);
//双向链表查找
LTNode* ListSearch(LTNode*phead,ListDatatype x);
//在pos位置之前插入
void ListInsert(LTNode*pos, ListDatatype x);
//在pos位置删除
void ListErase(LTNode* pos);
//销毁链表
void ListDestory(LTNode* phead);
List.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#includeList.h
//开辟节点函数
LTNode* BuyList(ListDatatype x)
{LTNode* newnode (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));if (newnode NULL){perror(malloc fail);return NULL;}newnode-prev NULL;newnode-next NULL;newnode-data x;return newnode;
}
//双向链表初始化
LTNode* InitList()
{LTNode* phead BuyList(-1);phead-next phead;phead-prev phead;return phead;
}
//打印函数
void Print(LTNode* phead)
{LTNode*cur phead-next;printf(guard-);while (cur ! phead){printf(%d-, cur-data);cur cur-next;}printf(\n);
}
//双向链表头插
void ListPushFront(LTNode* phead, ListDatatype x)
{assert(phead);LTNode* newnode BuyList(x);LTNode* next phead-next;phead-next newnode;next-prev newnode;newnode-next next;newnode-prev phead;/*ListInsert(phead-next, x);*/
}
//双向链表尾插
void ListPushBack(LTNode* phead, ListDatatype x)
{assert(phead);LTNode* newnode BuyList(x);LTNode* tail phead-prev;tail-next newnode;phead-prev newnode;newnode-prev tail;newnode-next phead;/*ListInsert(phead, x);*/
}
//判断空链表函数
bool ListEmpty(LTNode* phead)
{assert(phead);return phead-next phead;
}
//双向链表头删
void ListPopFront(LTNode* phead)
{assert(phead);assert(!ListEmpty(phead));LTNode* cur phead;LTNode* first cur-next;LTNode* second first-next;second-prev phead;phead-next second;free(first);/*ListErase(phead-next);*/
}
//双向链表尾删
void ListPopBack(LTNode* phead)
{assert(phead);assert(!ListEmpty(phead));LTNode* tail phead-prev;LTNode* tailPrev tail-prev;tailPrev-next phead;phead-prev tailPrev;free(tail);/*ListErase(phead-prev);*/
}
//双向链表查找
LTNode* ListSearch(LTNode*phead,ListDatatype x)
{assert(phead);LTNode* cur phead-next;while (cur ! phead){if (cur-data x){return cur;}cur cur-next;}return NULL;
}
//双向链表在pos之前插入
void ListInsert(LTNode* pos, ListDatatype x)
{assert(pos);LTNode* newnode BuyList(x);LTNode* posPrev pos-prev;newnode-next pos;newnode-prev posPrev;posPrev-next newnode;pos-prev newnode;
}
//双向链表在pos位置删除
void ListErase(LTNode* pos)
{assert(pos);LTNode* posPrev pos-prev;LTNode* posNext pos-next;posPrev-next posNext;posNext-prev posPrev;free(pos);
}
//双向链表销毁
void ListDestory(LTNode* phead)
{assert(phead);LTNode* cur phead-next;while (cur ! phead){LTNode* next cur-next;free(cur);cur next;}free(phead);
}
4.测试
5.顺序表和链表的区别
不同点 顺序表链表存储空间上 物理上一定连续 逻辑上连续但物理上不一定连续随机访问支持O(1) 不支持O(N)任意位置插入或者删除元 素可能需要搬移元素效率低O(N)只需修改指针指向插入 动态顺序表空间不够时需要扩 容没有容量的概念应用场景元素高效存储频繁访问任意位置插入和删除频繁缓存利用率高低
总结一下 下面我们再来补充一些内容 这里有个问题在计算机中使用顺序表效率高还是使用链表效率高呢
答案是顺序表。
因为在计算机中由于运行速度不匹配的问题CPU不会直接和主存交换数据而是先把数据从主存中取出来放到高速缓存中然后再进行访问数据而访问数据会出现两种情况 1.如果数据在缓存中就叫做缓存命中可以直接访问。 2.如果数据不在缓存中就叫做缓存不命中这时候需要先把数据加载到缓存中然后再访问数据。 当缓存不命中时计算机会把数据加载到缓存中而加载时会将这个数据后面的数据也一起加载进去局部性原理如果是顺序表因为它的内存空间是连续的后面的数据会直接命中这样它的缓存命中率就高如果是链表它一旦命中不了也会加载一段数据但是这些数据不一定会用这就造成了浪费还会导致数据污染这样它的缓存命中率就低了。 这就是今天关于双向链表的全部内容了未完待续。。。
