C语言实现带头双向环形链表

双向循环链表

上一次我们讲了单向无头非循环链表的实现，单向无头非循环链表的特点是：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。而带头双向循环链表则恰恰与无头单向非循环链表相反，它的结构最复杂，一般用来单独存储数据。这个结构虽然复杂，但是使用单吗实现后会发现，这个结构用起来很简单。

结构示意图

带头双向循环链表在逻辑上大概就是这样的一个样子，链表的最后一个节点的后继指向的是头结点。而头结点的前驱则是指向链表的最后一个结点。所以，一个空的带头双向循环链表的逻辑结构应该是这样的：

它的前驱和后继都是指向的头结点。

实现带头双向循环链表

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int ltdatatype;
// 定义链表的节点
typedef struct listnode {
 ltdatatype data;
 struct listnode* prev;
 struct listnode* next;
}ltnode;

// 创建返回链表的头结点.
ltnode* listcreate();
// 双向链表销毁
void listdestory(ltnode* phead);
// 双向链表打印
void listprint(ltnode* phead);
// 双向链表尾插
void listpushback(ltnode* phead, ltdatatype x);
// 双向链表尾删
void listpopback(ltnode* phead);
// 双向链表头插
void listpushfront(ltnode* phead, ltdatatype x);
// 双向链表头删
void listpopfront(ltnode* phead);
// 双向链表查找
ltnode* listfind(ltnode* phead, ltdatatype x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void listinsert(ltnode* pos, ltdatatype x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void listerase(ltnode* pos);

首先我们得定义一个结点的结构，它由前驱指针、后继指针和数据这三部分组成。

// 定义链表的节点
typedef struct listnode {
 ltdatatype data;
 struct listnode* prev;
 struct listnode* next;
}ltnode;

定义好之后，我们要创建一个头结点。我们把创建头结点的过程也封装成一个函数，这个函数的返回值就是头结点的指针。我们在使用的时候就创建一个变量来接收这个指针。

**注意：**头结点创建的时候，它的data部分是不存数据的，它的前驱和后继都是指向它自己

ltnode* listcreate() {
 ltnode* head = (ltnode*)malloc(sizeof(ltnode));
 head->next = head;
 head->prev = head;
 return head;
}
// 在main函数中是这样使用的
int main(){
    ltnode* head = listcreate();
    return 0;
}

创建好头结点之后就可以向链表中插入数据了，首先实现尾插，就是在链表的最后一个结点后面再插入一个结点。然后就是头插法，头插法就是在头结点的后面插入一个新节点。

// 双向链表尾插
void listpushback(ltnode* phead, ltdatatype x) {
 assert(phead);
 ltnode* newnode = (ltnode*)malloc(sizeof(ltnode)); // 创建的新节点
 newnode->data = x;
    // 将新节点插入到链表中
 ltnode* prev = phead->prev;
 prev->next = newnode;
 newnode->prev = prev;
 newnode->next = phead;
 phead->prev = newnode;

}

// 双向链表头插
void listpushfront(ltnode* phead, ltdatatype x) {
 assert(phead);
    // 创建新节点
 ltnode* newnode = (ltnode*)malloc(sizeof(ltnode));
 newnode->data = x;
    //将新节点插入链表
 ltnode* next = phead->next;
 phead->next = newnode;
 newnode->prev = phead;
 newnode->next = next;
 next->prev = newnode;
}

有插入数据就有删除数据，同样的删除数据也有两种，一个是头删一个是尾删。头删就是将头结点的next指向的那个结点删除。尾删，就是将最后一个节点删掉。带头双向循环链表，在我们尾删的时候就很方便。因为头结点的前驱指向的节点就是链表的最后一个节点，就不需要我们再遍历链表去找最后一个节点的地址。

// 双向链表头删
void listpopfront(ltnode* phead) {
 assert(phead);
 assert(phead->next != phead);
    // 定义一个临时变量来保存我们要删掉的节点的位置
 ltnode* popnode = phead->next;
    // 将要删除节点的链都断掉
 ltnode* next = popnode->next;
 phead->next = popnode->next;
 next->prev = phead;
    // free掉那个节点
 free(popnode);
 popnode = null;
}

// 双向链表尾删
void listpopback(ltnode* phead) {
 assert(phead);
 assert(phead->prev != phead);
 ltnode* popnode = phead->prev;
 ltnode* prev = popnode->prev;
 prev->next = phead;
 phead->prev = prev;
 free(popnode);
 popnode = null;
}

在实现了增加和删除节点之后，我们就实现查找结点。方法也是遍历整个链表，如果有一个节点的data的值和x相同就返回这个节点的地址。如果没找到就返回空。

// 双向链表查找
ltnode* listfind(ltnode* phead, ltdatatype x) {
 if (phead->next == phead) {
  return null;
 }
 ltnode* find = phead->next;
 while (find != phead) {
  if (find->data == x) {
   return find;
  }
  find = find->next;
 }
 return null;
}

实现随机插入数据，这里的随机插入的意思是，我们把新节点插入到我们指定的节点的后面一个或前面一个。这个节点可以是在链表的任何一个地方。我们这个函数会传入一个节点的地址，通过那个地址可以找到要出入的那个节点，把新节点连接到那个节点后面就可以了

// 双向链表删除pos位置的节点
void listerase(ltnode* pos) {
 assert(pos);
 ltnode* prev = pos->prev;
 ltnode* next = pos->next;
 prev->next = next;
 next->prev = prev;
 free(pos);
 pos = null;
}

打印双向循环链表，也是通过遍历链表来打印

// 双向链表打印
void listprint(ltnode* phead) {
 assert(phead);
 ltnode* tail = phead->next;
 while (tail != phead) {
  printf("%d->", tail->data);
  tail = tail->next;
 }
}

在我们使用完链表后，要记得销毁链表，防止内存泄漏

// 双向链表销毁
void listdestory(ltnode* phead) {
 assert(phead);
 ltnode* tail = phead->next;
 while (tail != phead) {
  ltnode* tmp = tail->next;
  free(tail);
  tail = tmp;
 }
 free(phead);
 phead = null;
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。