【链表】双向链表：双向循环链表

写在前面的话：

1. 版权声明：本文为博主原创文章，转载请注明出处！
2. 博主是一个小菜鸟，并且非常玻璃心！如果文中有什么问题，请友好地指出来，博主查证后会进行更正，啾咪~~
3. 每篇文章都是博主现阶段的理解，如果理解的更深入的话，博主会不定时更新文章。
4. 本文最后更新时间：2020.4.30

正文开始

在单链表中，我们设了next指针，这使得我们查找下一个结点的时间复杂度为O(1)，但是如果我们想要查找的是上一个结点，那么最坏的时间复杂度为O(n)，因为我们每次都要从头开始遍历查找。

为了克服单向性这一缺点，便有人设计出了双向链表。双向链表是在单链表的每个结点中，再设置一个指向其前驱结点的指针域。所以在双向链表中的结点都有两个指针域，一个指向直接后继，另一个指向直接前驱。

双向循环链表中的指针都是成对出现的：你的next指向我，我的prior指向你。

1. 定义数据结构

/* =================
 定义链表数据结构
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *prior;    //prior存放上一个结点的地址
    struct node *next;     //next存放下一个结点的地址
};

2. 设头结点

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

/* =================
 定义链表数据结构
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *prior;    //prior存放上一个结点的地址
    struct node *next;     //next存放下一个结点的地址
};

typedef struct node Node;
typedef Node * Dlink;

/* ===============
 功能：设头结点
 返回：void
=============== */
void init_d_link(Dlink *head)
{
    *head = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为头结点分配空间

    (*head)->prior = *head;
    (*head)->next = *head;
}

int main()
{
    Dlink head;
    init_d_link(&head);

    return 0;
}

3. 插入

3.1 头插

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

/* =================
 定义链表数据结构
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *prior;    //prior存放上一个结点的地址
    struct node *next;     //next存放下一个结点的地址
};

typedef struct node Node;
typedef Node * Dlink;

/* ===============
 功能：设头结点
 返回：void
=============== */
void init_d_link(Dlink *head)
{
    *head = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为头结点分配空间

    (*head)->prior = *head;
    (*head)->next = *head;
}

/* =====================
 功能：从头部插入结点
 返回：void
===================== */
void insert_head_node(Dlink newnode,Dlink head)
{
    newnode->next = head->next;
    head->next->prior = newnode;

    head->next = newnode;
    newnode->prior = head;
}

/* ================
 功能：打印链表
 返回：void
================ */
void display_link(Dlink head)
{
    Dlink temp = head->next;
    while (temp != head)     //遍历链表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}

int main()
{
    Dlink head;
    Dlink newnode;

    init_d_link(&head);

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为结点分配空间
        newnode->num = i + 1;                   //为结点数据域赋值
        insert_head_node(newnode, head);        //头插
    }

    printf("头插后的链表为 : \n");
    display_link(head);                         //打印链表

    return 0;
}

运行结果：

头插后的链表为 : 
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

3.2 尾插

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

/* =================
 定义链表数据结构
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *prior;    //prior存放上一个结点的地址
    struct node *next;     //next存放下一个结点的地址
};

typedef struct node Node;
typedef Node * Dlink;

/* ===============
 功能：设头结点
 返回：void
=============== */
void init_d_link(Dlink *head)
{
    *head = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为头结点分配空间

    (*head)->prior = *head;
    (*head)->next = *head;
}

/* =====================
 功能：从尾部插入结点
 返回：void
===================== */
void insert_tail_node(Dlink newnode, Dlink head)
{
    head->prior->next = newnode;
    newnode->prior = head->prior;

    newnode->next = head;
    head->prior = newnode;
}

/* ================
 功能：打印链表
 返回：void
================ */
void display_link(Dlink head)
{
    Dlink temp = head->next;
    while (temp != head)     //遍历链表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}

int main()
{
    Dlink head;
    Dlink newnode;

    init_d_link(&head);

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为结点分配空间
        newnode->num = i + 1;                   //为结点数据域赋值
        insert_tail_node(newnode, head);        //尾插
    }

    printf("尾插后的链表为 : \n");
    display_link(head);                         //打印链表

    return 0;
}

运行结果：

尾插后的链表为 : 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

3.3 从中间插入

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

/* =================
 定义链表数据结构
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *prior;    //prior存放上一个结点的地址
    struct node *next;     //next存放下一个结点的地址
};

typedef struct node Node;
typedef Node * Dlink;

/* ===============
 功能：设头结点
 返回：void
=============== */
void init_d_link(Dlink *head)
{
    *head = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为头结点分配空间

    (*head)->prior = *head;
    (*head)->next = *head;
}

/* =====================
 功能：从尾部插入结点
 返回：void
===================== */
void insert_tail_node(Dlink newnode, Dlink head)
{
    head->prior->next = newnode;
    newnode->prior = head->prior;

    newnode->next = head;
    head->prior = newnode;
}

/* =====================
 功能：从中间插入结点
 返回：是否成功
===================== */
int insert_mid_node(Dlink newnode, Dlink head,int num)
{
    Dlink temp = head->next;
    while (temp != head)        //遍历链表
    {
        if (temp->num == num)   //判断是否是要找的结点
        {
            newnode->next = temp->next;
            temp->next->prior = newnode;

            temp->next = newnode;
            newnode->prior = temp;

            return 0;
        }
        temp = temp->next;
    }

    return -1;
}

/* ================
 功能：打印链表
 返回：void
================ */
void display_link(Dlink head)
{
    Dlink temp = head->next;
    while (temp != head)    //遍历链表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}

int main()
{
    Dlink head;
    Dlink newnode;

    init_d_link(&head);

    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为结点分配空间
        newnode->num = i + 1;                   //为结点数据域赋值
        insert_tail_node(newnode, head);        //尾插
    }

    newnode = (Dlink)malloc(sizeof(Node));      //为新结点分配空间
    newnode->num = 11;                          //数据域赋值
    insert_mid_node(newnode, head, 5);          //在数据域为5的结点后插入新结点

    printf("从中间插入后的链表为 : \n");
    display_link(head);                         //打印链表

    return 0;
}

运行结果：

从中间插入后的链表为 : 
1
2
3
4
5
11
6
7
8
9
10

4. 删除结点

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

/* =================
 定义链表数据结构
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *prior;    //prior存放上一个结点的地址
    struct node *next;     //next存放下一个结点的地址
};
 
typedef struct node Node;
typedef Node * Dlink;
 
/* ===============
 功能：设头结点
 返回：void
=============== */
void init_d_link(Dlink *head)
{
    *head = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为头结点分配空间

    (*head)->prior = *head;
    (*head)->next = *head;
}
 
/* =====================
 功能：从尾部插入结点
 返回：void
===================== */
void insert_tail_node(Dlink newnode, Dlink head)
{
    head->prior->next = newnode;
    newnode->prior = head->prior;
 
    newnode->next = head;
    head->prior = newnode;
}
 
/* ===============
 功能：删除结点
 返回：是否成功
=============== */
int delete_node(int num, Dlink head)
{
    Dlink temp = head->next;
    while (temp != head)         //遍历链表
    {
        if (temp->num == num)    //判断是否是要删除的结点
        {
            temp->prior->next = temp->next;
            temp->next->prior = temp->prior;
 
            free(temp);         //释放
            temp = NULL;        //置空
 
            return 0;
        }
        temp = temp->next;
    }
 
    return -1;
}
 
/* ================
 功能：打印链表
 返回：void
================ */
void display_link(Dlink head)
{
    Dlink temp = head->next;
    while (temp != head)     //遍历链表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}
 
int main()
{
    Dlink head;
    Dlink newnode;
 
    init_d_link(&head);

    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Dlink)malloc(sizeof(Node));  //为结点分配空间
        newnode->num = i + 1;                   //为结点数据域赋值
        insert_tail_node(newnode, head);        //尾插
    }
    
    delete_node(7, head);                       //删除数据域为7的结点
    
    printf("删除数据域为7的结点后的链表为 : \n");
    display_link(head);                         //打印链表
 
    return 0;
}

运行结果：

删除数据域为7的结点后的链表为 : 
1
2
3
4
5
6
8
9
10

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