C++ 双链表基本操作

上一篇博客主要总结了单向链表,这次再总结一下双向链表.

1.概念

　　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。

结构图如下所示:

　　

　　

2.基本操作实例

DoubleList.cpp

#include "stdafx.h"
#include "DoubleList.h"
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
DoubleList::DoubleList()
{
        pDoubleListNode pDouList = NULL;
        // 创建双链表
        CreateDouList(pDouList);
        PrintDouList(pDouList);
        // 打印逆序链表
        PrintDouReverseList(pDouList);
        // 节点后插入节点
        InsertNodeAfter(pDouList);
        PrintDouList(pDouList);
        // 节点前插入节点
        InsertNodeBefore(pDouList);
        PrintDouList(pDouList);
        // 删除节点
        DeleteNode(pDouList);
        PrintDouList(pDouList);
        // 删除链表
        DeleteDouList(pDouList);
        PrintDouList(pDouList);
        system("PAUSE");
}
DoubleList::~DoubleList()
{
}
//创建双向链表
void DoubleList::CreateDouList(pDoubleListNode &head)
{
    char x;          // 定义成char型是用于输入'q'时可以退出，其实定义成int也能退出
    pDoubleListNode p, s;
    head = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
    head->next = NULL;
    head->prior = NULL;        // 构造头结点p
    p = head;
    printf("\n输入双向链表的元素，每输入一个元素后按回车，输入q表示结束.\n");
    fflush(stdin);   //清空输入缓冲区
    x = getchar();
    while (x != 'q')
    {
        s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
        s->data = x - '';  // 得到的是输入字符的ASCII码，减去30H就变成想要的数字
        s->next = NULL;
        s->prior = p;
        p->next = s;
        p = s;
        fflush(stdin);
        x = getchar();
    }
    if (x == 'q')
    {
        printf("双向链表构造完毕!\n");
    }
}
//打印双向链表
void DoubleList::PrintDouList(pDoubleListNode &head)
{
    pDoubleListNode p;
    printf("\n打印出双向链表数据为：\n");
    if (!IsDouListEmpty(head))
    {
        p = head->next;
        while (p)
        {
            printf("%d\n", p->data);
            p = p->next;
        }
    }
}
//逆序打印双向链表
void DoubleList::PrintDouReverseList(pDoubleListNode &head)
{
    pDoubleListNode p;
    printf("\n打印出逆序双向链表数据为：\n");
    if (!IsDouListEmpty(head))
    {
        p = head->next;
        while (p->next)
        {
            p = p->next;
        }
        while (p->prior)
        {
            printf("%d \n", p->data);
            p = p->prior;
        }
    }
}
//求链表长度
int DoubleList::GetDouListLength(pDoubleListNode &head)
{
    int length = ;
    if (head == NULL)
    {
        printf("链表不存在，请先初始化!\n");
    }
    else
    {
        pDoubleListNode p = head->next;
        while (p)
        {
            length++;
            p = p->next;
        }
    }
    return length;
}
//判断链表是否为空
bool DoubleList::IsDouListEmpty(pDoubleListNode &head)
{
    if (head == NULL)
    {
        printf("链表不存在，请先初始化!\n");
        return true;
    }
    else if (head->next == NULL)
    {
        printf("链表为空!\n");
        return true;
    }

    return false;
}
//把双向链表置空
void DoubleList::ClearDouList(pDoubleListNode &head)
{
    if (head == NULL)
    {
        printf("链表不存在，请先初始化!\n");
    }
    else
    {
        pDoubleListNode p, q;
        p = q = head->next;   //是p、q指向第一个元素
        head->next = NULL;
        while (p)          //逐个释放元素所占内存
        {
            p = p->next;
            free(q);
            q = p;
        }
    }
}
// 删除双向链表
void DoubleList::DeleteDouList(pDoubleListNode &head)
{
    printf("\n删除双向链表\n");
    ClearDouList(head);
    free(head);
    head = NULL;
}
// 在双向链表中第i个位置后面插入元素
void DoubleList::InsertNodeAfter(pDoubleListNode &head)
{
    int  data, pos;
    pDoubleListNode p, s;
    p = head;
    int i = ;
    printf("\n在双向链表中第i个位置后面插入元素\n");
    printf("请输入要插入的元素和位置:\n");
    scanf_s("%d%d", &data, &pos, );
    if (head == NULL)
    {
        printf("链表不存在，请先初始化!\n");
    }
    else if (head->next == NULL)
    {
        printf("链表为空，插入第一个元素!\n");
        s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
        s->data = data;
        s->prior = NULL;
        s->next = NULL;
        head->next = s;        // 将新结点插入head后
    }
    else if (pos< || pos>GetDouListLength(head) + )
    {
        printf("插入位置错误!\n");
    }
    else
    {
        while (i < pos)
        {
            p = p->next;
            i++;
        }
        if (i == GetDouListLength(head))      //如果在最后一个元素后面插入data
        {
            s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
            s->data = data;
            s->next = NULL;
            s->prior = p;
            p->next = s;
        }
        else
        {
            s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
            s->data = data;
            s->next = p->next;
            p->next->prior = s;
            p->next = s;
            s->prior = p;
        }
    }
}
// 在双向链表中第i个位置前面插入元素
void DoubleList::InsertNodeBefore(pDoubleListNode &head)
{
    int  data, pos;
    pDoubleListNode p, s;
    p = head;
    int i = ;
    printf("\n在双向链表中第i个位置前面插入元素\n");
    printf("请输入要插入的元素和位置:\n");
    scanf_s("%d%d", &data, &pos, );
    if (head == NULL)
    {
        printf("链表不存在，请先初始化!\n");
    }
    else if (head->next == NULL)
    {
        printf("链表为空，插入第一个元素!\n");
        s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
        s->data = data;
        s->prior = NULL;
        s->next = NULL;
        head->next = s;        // 将新结点插入head后
    }
    else if (pos< || pos>GetDouListLength(head) + )
    {
        printf("插入位置错误!\n");
    }
    else
    {
        while (i < pos)
        {
            p = p->next;
            i++;
        }
        if (i == )      // 如果在第一个元素前面插入data
        {
            s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
            s->data = data;
            head->next = s;        // 将新结点插入head后
            s->prior = head;        // 新结点的前结点指向头结点
            s->next = p;                        // 新结点的后结点指向原head的后结点
            p->prior = s  ;                    // 原第一个结点的前结点指向新结点
        }
        else
        {
            s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));
            s->data = data;
            s->prior = p->prior;
            s->next = p;
            p->prior->next = s;
            p->prior = s;
        }
    }
}
//删除双向链表中的第i个元素
void DoubleList::DeleteNode(pDoubleListNode &head)
{
    int pos;
    int i = ;
    pDoubleListNode p = head;
    printf("\n在双向链表中删除第i个位置的元素\n");
    printf("请输入要删除的位置:");
    scanf_s("%d", &pos, );

    if (IsDouListEmpty(head))
    {
        return;
    }
    else if (pos< || pos>GetDouListLength(head))
    {
        printf("删除的位置不存在!\n");
    }
    else
    {
        while (i < pos)
        {
            p = p->next;
            i++;
        }
        if (i == GetDouListLength(head))
        {
            p->prior->next = NULL;
            free(p);
        }
        else
        {
            p->prior->next = p->next;
            p->next->prior = p->prior;
            free(p);
        }
    }
}

DoubleList.h

#pragma once
typedef struct DoubleListNode
{
    int data;              //数据
    struct DoubleListNode *prior; //前驱
    struct DoubleListNode *next;  //后继
}DoubleListNode, *pDoubleListNode;
class DoubleList
{
public:
    DoubleList();
    ~DoubleList();
    //初始化双向链表
    void DoubleList::CreateDouList(pDoubleListNode &head);
    //打印双向链表
    void DoubleList::PrintDouList(pDoubleListNode &head);
    //逆序打印双向链表
    void DoubleList::PrintDouReverseList(pDoubleListNode &head);
    //求链表长度
    int DoubleList::GetDouListLength(pDoubleListNode &head);
    //判断链表是否为空
    bool DoubleList::IsDouListEmpty(pDoubleListNode &head);
    //把双向链表置空
    void DoubleList::ClearDouList(pDoubleListNode &head);
    //删除双向链表
    void DoubleList::DeleteDouList(pDoubleListNode &head);
    //在双向链表中第i个位置后面插入元素m
    void DoubleList::InsertNodeAfter(pDoubleListNode &head);
    // 在双向链表中第i个位置前面插入元素
    void DoubleList::InsertNodeBefore(pDoubleListNode &head);
    //删除双向链表中的第i个元素
    void DoubleList::DeleteNode(pDoubleListNode &head);
};

3.对链表插入节点的理解

　　例如在节点i前插入一个新的节点(即上面代码中的InsertNodeBefore函数):

链表结构体为：

typedef struct DoubleListNode

{

    int data;              // 数据

    struct DoubleListNode *prior; // 前驱

    struct DoubleListNode *next;  // 后继

}DoubleListNode, *pDoubleListNode;

假设该链表由五个节点构成,分别为A,B,C,D,E

　　

图中假设了A,B,C,D,E的地址分别为:addressA,addressB,addressC,addressD,addressE。

下面将分析链表的前插的例子:

双链表的前插，下面这是在节点"D"前插入一个新的节点"S"的代码和分析

s = (pDoubleListNode)malloc(sizeof(DoubleListNode));　　// 申请一段内存空间，指针指向首地址为addressS

s->data = data;　　　　 // 给节点S的数据赋值data

s->prior = p->prior;　　// p指向D节点, p->prior表示addressC，将它赋给s->prior,则s->prior里面的值是addressC，从而指向addressC这个地址即节点C，如下图S节点的蓝线

s->next = p;　　　　　  // p是addressD，将它赋给s->next，s->next中的值为addressD，也即s->next指向了D，如下图S节点的红线

p->prior->next = s;　　// p->prior 是addressC，即节点C，所以p->prior->next相当于没插入S之前的addressD，插入S后，将S的首地址即addressS赋给这个位置，所以此时，由C 到D的红线断裂，这个红线目标变成了S，如下图C节点的红线

p->prior = s;　　　　　// 同理，p->prior也指向了S，即p->prior中addressC变成了addressS, D指向C的蓝线断裂。变成如下图D节点指向S节点的蓝线.