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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn))

2年前作者：水月夢鏡花分類：Toy博客閱讀(21)違法舉報(bào)

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn))。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn)),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),鏈表,c語言

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個(gè)人專欄：《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《C語言》

前言

本篇博客，將要實(shí)現(xiàn)的是帶頭雙向循環(huán)鏈表，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)尾插，尾刪只需要O(1)的時(shí)間復(fù)雜度。
其結(jié)構(gòu)如下所示：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn)),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),鏈表,c語言

一、實(shí)現(xiàn)思路

1.節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)(ListNode)

既然要實(shí)現(xiàn)的鏈表是雙向循環(huán)的，那么對于指針域，我們就需要指向節(jié)點(diǎn)上一個(gè)的指針和指向節(jié)點(diǎn)下一個(gè)的指針。至于雙向循環(huán)，我們只需要尾節(jié)點(diǎn)的next指向頭結(jié)點(diǎn)，頭結(jié)點(diǎn)的prev指向尾節(jié)點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)雙向循環(huán)。
如下：
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn)),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),鏈表,c語言

typedef int LTDataType;//方便以后修改數(shù)據(jù)類型

typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;

2.新節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建(BuyListNode)

動態(tài)開辟一塊空間，使該節(jié)點(diǎn)的prev，next都指向自己(方便頭結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建)，再為data賦值，返回該空間地址。

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//創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode;
	newnode->prev = newnode;

	return newnode;
}

3.頭結(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建(ListCreate)

復(fù)用BuyListNode函數(shù)，使頭結(jié)點(diǎn)的data為無效數(shù)據(jù)(這里即為-1)。

//創(chuàng)建返回鏈表的頭結(jié)點(diǎn)
ListNode* ListCreate()
{
	return BuyListNode(-1);
}

4.雙向鏈表的銷毀(ListDestroy)

要銷毀鏈表，我們就要遍歷鏈表，那么如何遍歷鏈表？

以遍歷到頭節(jié)點(diǎn)為結(jié)束條件
從頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始遍歷

如上，我們就可以循環(huán)遍歷鏈表。
銷毀節(jié)點(diǎn)，我們需要兩指針變量，一個(gè)記錄要free的節(jié)點(diǎn)(cur)，一個(gè)記錄要free的節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)(curNext)。每次free(cur)，使cur = curNext。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn)),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),鏈表,c語言

//雙向鏈表的銷毀
void ListDestroy(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		ListNode* curNext = cur->next;
		
		free(cur);
		cur = curNext;
	}
	free(pHead);
}

5.雙向鏈表的打印(ListPrint)

我們只有遍歷打印鏈表即可。

以遍歷到頭節(jié)點(diǎn)為結(jié)束條件
從頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始遍歷

//雙向鏈表的打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	printf("head<=>");
	while (cur != pHead)
	{
		printf("%d<=>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("head\n");
}

6.雙向鏈表的尾插(ListPushBack)

我們只需要讓尾節(jié)點(diǎn)(tail)的next指向newnode，newnode的prev指向尾節(jié)點(diǎn)(tail)，newnode的next指向頭結(jié)點(diǎn)，頭結(jié)點(diǎn)的prev指向newnode.
我們知道該鏈表是雙向循環(huán)的，那么頭結(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)就是尾節(jié)點(diǎn)。(與單鏈表相比該鏈表實(shí)現(xiàn)尾插并不需要遍歷找尾，時(shí)間復(fù)雜度是O(1) )。
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//雙向鏈表的尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* tail = pHead->prev;

	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	pHead->prev = newnode;
	newnode->next = pHead;
}

7.雙向鏈表的尾刪(ListPopBack)

我們只需要兩個(gè)指針tail (指向尾節(jié)點(diǎn))，tailPrev (指向尾節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn))。
free掉tail，使tailPrev的next指向頭結(jié)點(diǎn)，頭結(jié)點(diǎn)的prev指向tailPrev。

注意：head->next == head 時(shí)，鏈表無有效數(shù)據(jù)，不能尾刪數(shù)據(jù)。

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//雙向鏈表的尾刪
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	//pHead->next == pHead時(shí)，鏈表沒有元素
	assert(pHead->next != pHead);

	ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* tailPrev = tail->prev;

	pHead->prev = tailPrev;
	tailPrev->next = pHead;
	free(tail);
}

8.雙向鏈表的頭插(ListPushFront)

我們只需要一個(gè)指針 first (頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn))，使first的prev指向newnode，newnode的next指向first，head的next指向newnode，newnode的prev指向head。

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head節(jié)點(diǎn)是哨兵位，不存儲有效數(shù)據(jù)。

//雙向鏈表的頭插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* first = pHead->next;

	newnode->next = first;
	first->prev = newnode;
	newnode->prev = pHead;
	pHead->next = newnode;
}

9.雙向鏈表的頭刪(ListPopFront)

我們需要兩個(gè)指針frist (指向頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn))，second (指向頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn))。
free掉first，使second的prev指向頭結(jié)點(diǎn)，頭結(jié)點(diǎn)的next指向second。

注意：如果head->next == head，表示鏈表為空，不能頭刪。

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//雙向鏈表的頭刪
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(pHead->next != pHead);

	ListNode* first = pHead->next;
	ListNode* second = first->next;

	second->prev = pHead;
	pHead->next = second;
	free(first);
}

10.雙向鏈表的查找(ListFind)

我們需要遍歷鏈表，比較鏈表元素是否是要查找對象。如果找到了，返回該節(jié)點(diǎn)的地址。如果找不到，返回NULL。

//雙向鏈表的查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->data == x)
			return cur;
		
		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

11.雙向鏈表在pos前插入(ListInsert)

我們需要一個(gè)指針 posPrev (指向pos前一個(gè)節(jié)點(diǎn))。
pos的prev指向newnode，newnode的next指向pos；posPrev的next指向newnode，newnode的prev指向posPrev。

如果pos指向頭結(jié)點(diǎn)(哨兵位)，那么ListInsert相當(dāng)與完成尾插。
如果pos指向頭結(jié)點(diǎn)(哨兵位)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么ListInsert相當(dāng)于頭插。

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//雙向鏈表在pos前進(jìn)行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* posPrev = pos->prev;

	newnode->prev = posPrev;
	posPrev->next = newnode;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

12.雙向鏈表刪除pos位置處的節(jié)點(diǎn)(ListErase)

我們需要兩個(gè)指針posPrev(記錄pos的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址)，posNext(記錄pos的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址)。free掉pos，使posNext的prev指向posPrev，posPrev的next指向posNext。

如果pos指向頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)，那么ListErase相當(dāng)于頭刪。
如果pos指向頭結(jié)點(diǎn)的上一個(gè)(也就是尾節(jié)點(diǎn))，那么ListErase相當(dāng)于尾刪。

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//雙向鏈表刪除pos位置的節(jié)點(diǎn)
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);

	ListNode* posNext = pos->next;
	ListNode* posPrev = pos->prev;

	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}

二、代碼實(shí)現(xiàn)

對于頭插，尾插函數(shù)，我復(fù)用了ListInsert函數(shù)。
對于頭刪，尾刪函數(shù)，我復(fù)用了ListErase函數(shù)。

//Lish.h 文件

#pragma once

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>


typedef int LTDataType;

typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;


//創(chuàng)建返回鏈表的頭結(jié)點(diǎn)
ListNode* ListCreate();

//創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)
ListNode* BuyListNode(LTDataType x);

//雙向鏈表的銷毀
void ListDestroy(ListNode* pHead);

//雙向鏈表的打印
void ListPrint(ListNode* pHead);

//雙向鏈表的尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);

//雙向鏈表的尾刪
void ListPopBack(ListNode* pHead);

//雙向鏈表的頭插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);

//雙向鏈表的頭刪
void ListPopFront(ListNode* pHead);

//雙向鏈表的查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);

//雙向鏈表在pos前進(jìn)行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);

//雙向鏈表刪除pos位置的節(jié)點(diǎn)
void ListErase(ListNode* pos);

//Lish.c  文件

#include "List.h"


//創(chuàng)建返回鏈表的頭結(jié)點(diǎn)
ListNode* ListCreate()
{
	return BuyListNode(-1);
}


//創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode;
	newnode->prev = newnode;

	return newnode;
}


//雙向鏈表的打印
void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	printf("head<=>");
	while (cur != pHead)
	{
		printf("%d<=>", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("head\n");
}

//雙向鏈表的尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	/*ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* tail = pHead->prev;

	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	pHead->prev = newnode;
	newnode->next = pHead;*/
	
	ListInsert(pHead, x);
}


//雙向鏈表的尾刪
void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	//pHead->next == pHead時(shí)，鏈表沒有元素
	assert(pHead->next != pHead);

	/*ListNode* tail = pHead->prev;
	ListNode* tailPrev = tail->prev;

	pHead->prev = tailPrev;
	tailPrev->next = pHead;
	free(tail);*/

	ListErase(pHead->prev);
}


//雙向鏈表的頭插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	/*ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* first = pHead->next;

	newnode->next = first;
	first->prev = newnode;
	newnode->prev = pHead;
	pHead->next = newnode;*/

	ListInsert(pHead->next, x);
}


//雙向鏈表的頭刪
void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(pHead->next != pHead);

	/*ListNode* first = pHead->next;
	ListNode* second = first->next;

	second->prev = pHead;
	pHead->next = second;
	free(first);*/

	ListErase(pHead->next);
}



//雙向鏈表的查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		if (cur->data == x)
			return cur;
		
		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}



//雙向鏈表在pos前進(jìn)行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	ListNode* posPrev = pos->prev;

	newnode->prev = posPrev;
	posPrev->next = newnode;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}



//雙向鏈表刪除pos位置的節(jié)點(diǎn)
void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);

	ListNode* posNext = pos->next;
	ListNode* posPrev = pos->prev;

	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}


//雙向鏈表的銷毀
void ListDestroy(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);

	ListNode* cur = pHead->next;
	while (cur != pHead)
	{
		ListNode* curNext = cur->next;
		
		free(cur);
		cur = curNext;
	}
	free(pHead);
}

總結(jié)

以上就是雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)?。?！
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn)),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),鏈表,c語言文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-630742.html

到了這里，關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)(C實(shí)現(xiàn))的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！

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探索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表的靈活優(yōu)勢
?? 歡迎大家來到貝蒂大講堂?? ????養(yǎng)成好習(xí)慣，先贊后看哦~???? 所屬專欄：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法貝蒂的主頁：Betty’s blog 前面我們學(xué)習(xí)了單鏈表，它解決了順序表中插入刪除需要挪動大量數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)。但同時(shí)也有仍需改進(jìn)的地方，比如說：我們有時(shí)候需要尋找某個(gè)節(jié)點(diǎn)
2024年03月16日
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【數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】—C語言實(shí)現(xiàn)雙向鏈表（超詳細(xì)!）
??????????????????????????????? ??? ? 食用指南：本文在有C基礎(chǔ)的情況下食用更佳 ? ????????????????????????????? ??? ? ?? 這就不得不推薦此專欄了：C語言 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 雙向鏈表前置知識：單鏈表 ? ? ?
2024年02月13日
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【數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】C語言實(shí)現(xiàn)雙向鏈表（帶頭結(jié)點(diǎn)、循環(huán)）
結(jié)點(diǎn)定義：接口定義：我們將申請結(jié)點(diǎn)的代碼封裝成函數(shù)，方便后續(xù)使用由于是帶頭結(jié)點(diǎn)的雙向鏈表，因此在使用鏈表前，我們需要對鏈表進(jìn)行初始化。遍歷鏈表，值得說的是，帶頭結(jié)點(diǎn)的雙向鏈表的循環(huán)結(jié)束條件是 cur != phead 尾插時(shí)，需要先找到尾結(jié)點(diǎn)，然后將新結(jié)點(diǎn)插
2024年02月03日
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