【数据结构】第四讲：双向链表

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数据结构专栏：数据结构与算法

        循环链表这个轮回的思想很有意思。它强调了不管你今生是贫是富，如果持续行善积德，下辈子就会好过，反之就会遭到报应。

        就像每个人的人生一样，欲收获就得付出代价。双向链表既然是比单链表多了如可以反向遍历查找的数据结构，那么也就要付出一些小的代价。

一、链表的分类

        链表的结构复杂多样，总计有如下八种形式。

        虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常⽤还是两种结构： 单链表 和 双向带头循环链表。

1. ⽆头单向⾮循环链表：结构简单，⼀般不会单独⽤来存数据。实际中更多是作为其他数据结 构的⼦结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试⾯试中出现很多。

2. 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。

二、双向链表的结构及实现

1.带头双向链表的结构

         对于带头和不带头，在学习单链表是我们将其理解为链表的头节点（链表的第一个节点），这种称呼很不严谨，在本节中的带头和不带头指的是在该链表中书否含有哨兵结点，哨兵结点在双向链表中是名副其实的头节点，哨兵节点内不存储任何有效的数据，他的唯一作用是防止在遍历链表时进入死循环。

//双向链表的定义
typedef int LTDataType;

//定义双向链表的节点
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;//数据域
	struct ListNode* next;//指向后继节点的指针
	struct ListNode* prev;//指向前驱节点的指针
}ListNode;

2.创建节点

ListNode* LTbuyNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newNode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newNode->data = x;
	newNode->next = newNode;
	newNode->prev = newNode;//创建的新节点指向自身
	return newNode;
}

3.初始化

//初始化
void LTinit(ListNode** pphead)
{
	*pphead = LTbuyNode(-1);//哨兵位（不存储有效值）
}

4.尾插

//尾插
void LTpushBack(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	ListNode* node = LTbuyNode(x);
	node->prev = phead->prev;
	node->next = phead;
	phead->prev->next = node;
	phead->prev = node;
}

5.打印

//打印
void LTprint(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	ListNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("head\n");
}

6.头插

//头插
void LTpushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	ListNode* node = LTbuyNode(x);
	node->prev = phead;
	node->next = phead->next;
	phead->next->prev = node;
	phead->next = node;
}

7.尾删

//尾删
void LTpopBack(ListNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);//链表不为空
	ListNode* pcur = phead->prev;
	phead->prev->prev->next = phead;
	phead->prev = phead->prev->prev;
	free(pcur);
	pcur = NULL;
}

8.头删

//头删
void LTpopFront(ListNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	ListNode* pcur = phead->next;
	phead->next->next->prev = phead;
	phead->next = phead->next->next;
	free(pcur);
	pcur = NULL;
}

9.在pos位置之后插入数据

//pos位置之后插入数据
void LTinsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	ListNode* node = LTbuyNode(x);
	pos->next->prev = node;
	node->prev = pos;
	node->next = pos->next;
	pos->next = node;
}

10.删除pos节点

//删除pos节点
void LTerase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	pos->prev->next = pos->next;
	pos->next->prev = pos->prev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

11.查找

//查找
ListNode* LTfind(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	ListNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			printf("找到了！\n");
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("没有找到！\n");
	return NULL;
}

12.销毁

//销毁
void LTdestroy(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	ListNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		ListNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	free(phead);
	phead = NULL;
}