【C语言教程】双向链表学习总结和C语言代码实现！值得学习~

双向链表

定义

我们一开始学习的链表中各节点中都只包含一个指针（游标），且都统一指向直接后继节点，通常称这类链表为单向链表。

虽然使用单向链表能 100% 解决逻辑关系为 "一对一" 数据的存储问题，但在解决某些特殊问题时，单链表并不是效率最优的存储结构。比如说，如果算法中需要大量地找某指定节点的前驱节点，使用单链表无疑是灾难性的，因为单链表更适合 "从前往后" 找，而 "从后往前" 找并不是它的强项。

为了能够高效率解决类似的问题，就发明了双向链表。从名字上理解双向链表，即链表是 "双向" 的，如下图所示：

 

从上图中可以看到，双向链表中各节点包含以下 3 部分信息（如下图所示）：

●  指针域 prior：用于指向当前节点的直接前驱节点；

●  数据域 data：用于存储数据元素。

●  指针域 next：用于指向当前节点的直接后继节点；

 

因此，双链表的节点结构用 C 语言实现为：

typedef struct Node {

    struct Node *prior;//指向直接前驱节点

    ElemType data;//数据域

    struct Node *next;//指向直接后继节点

} Node;

注意：因为带头节点会更好操作，所以我的代码都有头节点。

1、双向链表的创建

同单链表相比，双链表仅是各节点多了一个用于指向直接前驱的指针域。因此，我们可以在单链表的基础轻松实现对双链表的创建。

//1、初始化双向链表（带头节点）

Status initLinkList(LinkList *list){

    //创建头节点

    *list = malloc(sizeof(Node));

    if (*list == NULL) {

        return ERROR;

    }

    (*list)->prior = NULL;

    (*list)->data = -1;

    (*list)->next = NULL;

    printf("已初始化链表~\n");

    return OK;

}

2、遍历双向链表

和单向链表遍历方式一模模一样样，这里就不多讲。我多加了一层使用prior指针逆序输出，相信有点基础的同学应该能一眼看明白。

//2、遍历双向链表

void printfLinkLisk(LinkList list){

    printf("遍历链表：\n");

    if (list == NULL || list->next == NULL) {

        printf("这是一个空链表\n");

        return;

    }

    LinkList p = list;

    //判断next是否全部正确

    printf("根据next从前往后遍历：");

    while (p->next) {

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

        p = p->next;

    }

    printf("\n");

    //判断prior是否全部正确

    printf("根据prior从后往前遍历：");

    while (p != list) {

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

        p = p->prior;

    }

    printf("\n");

}

3、根据索引位置添加节点

因为我的双向链表有头节点，所以只有两种添加情况：

●  添加至表的中间位置

同单链表添加数据类似，双向链表中间位置添加数据需要经过以下 4 个步骤(步骤中的顺序中 3 必须放到 1 和 2 后面，其它顺序可变)，如下图所示：

● 将priorNode->next节点的prior指向新节点；

● 将新节点->next指向原来的priorNode->next；

● 将priorNode->next指向新节点；

● 新节点的prior指向priorNode。

 

● 添加至表尾

与添加到表中间的步骤只需要少掉步骤 1。因为priorNode->next是Null，不能用它执行操作，否则会崩溃。

//3、根据索引位置插入数据至链表中

Status insertLinkList(LinkList *list, int index, ElemType data){

    if (list == NULL || index < 0) {

        return ERROR;

    }

    int i = 0;

    LinkList priorNode = *list;

    //判断插入的位置，这里开始位置是0，index超过链表长度则插入末尾

    while (i < index && priorNode->next != NULL) {

        priorNode = priorNode->next;

        i++;

    }

    LinkList newNode = malloc(sizeof(Node));

    if (newNode == NULL) {

        return ERROR;

    }

    newNode->data = data;

    //插入操作共四步，看好了，别眨眼

    //1.将priorNode->next节点的前驱指向新节点

    if (priorNode->next) {

        priorNode->next->prior = newNode;

    }

    //2.将新节点->next指向原来的priorNode->next

    newNode->next = priorNode->next;

    //3.将priorNode->next指向新节点

    priorNode->next = newNode;

    //4.新节点的前驱指向priorNode

    newNode->prior = priorNode;

    return OK;

}

4、根据索引位置删除节点

根据索引删除节点时，只需遍历链表找到要删除的结点，更改前驱节点的next和后继节点的prior即可。

 

//4、根据索引位置删除节点

Status deleteLinkListByIndex(LinkList *list, int index, ElemType *data){

    if (*list == NULL || index < 0) {

        return ERROR;

    }

    LinkList locaNode = *list;

    int i = 0;

    while (i <= index) {

        locaNode = locaNode->next;

        if (locaNode == NULL) {

            printf("没有这个你想要删除的节点\n");

            return ERROR;

        }

        i++;

    }

    //开始删除，只需要做两步

    //1、更改前驱节点的next

    locaNode->prior->next = locaNode->next;

    //2、更改后继节点的prior。

    if (locaNode->next) {

        locaNode->next->prior = locaNode->prior;

    }

    *data = locaNode->data;

    free(locaNode);

    return OK;

}

5、根据存储的值删除节点

根据值删除节点时，只需遍历链表找到要删除的结点，更改前驱节点的next和后继节点的prior即可。

//5、根据存储的值删除节点

Status deleteLinkListByData(LinkList *list, ElemType data){

    if (*list == NULL) {

        return ERROR;

    }

    LinkList locaNode = (*list)->next;

    while (locaNode) {

        if (locaNode->data == data) {

            break;

        }

        locaNode = locaNode->next;

    }

    if (locaNode == NULL) {

        printf("没有这个你想要删除的节点\n");

        return ERROR;

    }

    //开始删除，只需要做两步

    locaNode->prior->next = locaNode->next;

    if (locaNode->next) {

        locaNode->next->prior = locaNode->prior;

    }

    free(locaNode);

    return OK;

}

6、根据值查找节点

方法同单向链表

//6、查找元素

Status selectNode(LinkList list, ElemType data, LinkList *locaNode){

    if (list == NULL) {

        return ERROR;

    }

    LinkList p = list->next;

    while (p) {

        if (p->data == data) {

            *locaNode = p;

            break;

        }

        p = p->next;

    }

    if (*locaNode == NULL) {

        printf("没有这个你想要的节点\n");

        return ERROR;

    }

    else {

        return OK;

    }

}

其它辅助代码

#include "stdlib.h"

#define OK    1

#define ERROR 0

//元素类型

typedef int ElemType;

//状态类型

typedef int Status;

//定义节点结构体

typedef struct Node {

    struct Node *prior;

    ElemType data;

    struct Node *next;

} Node;

typedef Node *LinkList;

int main(int argc, const char * argv[]) {

    LinkList list;

    initLinkList(&list);

    for (int i = 0; i < 10; i ++) {

        insertLinkList(&list, i, i);

    }

    printfLinkLisk(list);

    int index, data;

    printf("输入你想插入的位置（从0开始）和存储的值:");

    scanf("%d %d",&index,&data);

    insertLinkList(&list, index, data);

    printfLinkLisk(list);

    printf("输入你想删除的位置（从0开始）:");

    scanf("%d",&index);

    deleteLinkListByIndex(&list, index, &data);

    printfLinkLisk(list);

    printf("输入你想删除的节点的值（只删最前的那个）:");

    scanf("%d",&data);

    deleteLinkListByData(&list, data);

    printfLinkLisk(list);

    printf("\n");

    return 0;

}

输出结果：

 

看到这里是不是又学到了很多新知识呢~

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