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詳解C語言如何實(shí)現(xiàn)雙向帶頭循環(huán)鏈表

 更新時(shí)間:2022年08月12日 11:18:02   作者:蔣靈瑜的流水賬  
雙向帶頭循環(huán)鏈表應(yīng)該是鏈表中非常方便的一種,可以很容易的在任意位置上進(jìn)行插入和刪除,可以很容易的對(duì)鏈表進(jìn)行管理。本文將利用C語言實(shí)現(xiàn)雙向帶頭循環(huán)鏈表,需要的可以參考一下

一、雙向循環(huán)鏈表與順序表的區(qū)別

不同點(diǎn)順序表雙向帶頭循環(huán)鏈表
在內(nèi)存中的存儲(chǔ)方式連續(xù)存儲(chǔ)不一定連續(xù)
隨機(jī)訪問支持隨機(jī)訪問不支持隨訪問
任意元素插入或刪除尾插O(1),其他O(N),可能需要挪動(dòng)元素通過修改指針指向即可
應(yīng)用場(chǎng)景元素高效存儲(chǔ)、頻繁訪問任意位置插入刪除頻繁
三級(jí)緩存命中率

寄存器的速度遠(yuǎn)快于主存,所以需要三級(jí)緩存先將數(shù)據(jù)取出,寄存器讀取時(shí)將相鄰地址的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取,所以順序表內(nèi)存地址連續(xù)的特點(diǎn)使其三級(jí)緩存命中率高。

雙向帶頭循環(huán)鏈表雖然在鏈表中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜,但是解決了單鏈表找前一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要遍歷、要判斷頭結(jié)點(diǎn)是否為空的缺點(diǎn)。

二、List.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
typedef int ListDateType;
typedef struct ListNode
{
    struct ListNode* next;
    struct ListNode* prev;
    ListDateType date;
}ListNode;
ListNode* ListInit();//初始化
void ListDestroy(ListNode* phead);//銷毀
void PrintList(ListNode* phead);//打印
bool ListEmpty(ListNode* phead);//判斷鏈表是否為空(只有頭節(jié)點(diǎn))
 
void ListPushBack(ListNode* phead, ListDateType x);//尾插
void ListPopback(ListNode* phead);//尾刪
void ListPushFront(ListNode* phead, ListDateType x);//頭插
void ListPopFront(ListNode* phead);//頭刪
size_t ListSize(ListNode* phead);//有效節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)
ListNode* ListFind(ListNode* phead, ListDateType x);//查找(可用于修改)
void ListInsert(ListNode* pos, ListDateType x);//pos位置插入
void ListErase(ListNode* pos);//刪除pos位置

結(jié)構(gòu)體內(nèi)包含指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針next、指向上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針prev和本節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)date

三、List.c

1、帶頭雙向循環(huán)鏈表的初始化

ListNode* ListInit()//初始化,返回帶哨兵位的頭結(jié)點(diǎn)
{
    ListNode* guard = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    if (guard == NULL)
    {
        perror("ListInit fail:\n");
        exit(-1);
    }
    guard->next = guard;
    guard->prev = guard;
    return guard;
}

malloc一個(gè)哨兵位的頭結(jié)點(diǎn),并將其next和prev指針置空。

2、帶頭雙向循環(huán)鏈表的銷毀

void ListDestroy(ListNode* phead)//銷毀,傳一級(jí)指針調(diào)用方需要在外部將頭結(jié)點(diǎn)指針置空
{
    assert(phead);
    ListNode* cur = phead->next;
    while (cur != phead)//釋放非頭結(jié)點(diǎn)
    {
        ListNode* next = cur->next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    free(phead);//再釋放頭結(jié)點(diǎn)
}

為了保持接口的一致性,形參用一級(jí)指針,所以需要調(diào)用者在外部對(duì)頭指針置空。

先釋放非頭結(jié)點(diǎn),再釋放頭結(jié)點(diǎn)。

3、帶頭雙向循環(huán)鏈表的打印

void PrintList(ListNode* phead)//打印
{
    assert(phead);
    ListNode* cur = phead->next;
    while (cur != phead)
    {
        printf("%d<=>", cur->date);
        cur = cur->next;
    }
    printf("\n");
}

從頭結(jié)點(diǎn)的next開始,遍歷打印

4、動(dòng)態(tài)開辟一個(gè)節(jié)點(diǎn)

ListNode* BuyNode(ListDateType x)//動(dòng)態(tài)開辟一個(gè)節(jié)點(diǎn)
{
    ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    if (newnode == NULL)
    {
        perror("BuyNode:\n");
        exit(-1);
    }
    newnode->date = x;
    newnode->prev = NULL;
    newnode->next = NULL;
    return newnode;
}

將值放入這個(gè)節(jié)點(diǎn),并將兩個(gè)指針置空

5、帶頭雙向循環(huán)鏈表的判空

bool ListEmpty(ListNode* phead)//判斷鏈表是否只有頭節(jié)點(diǎn)
{
    assert(phead);
    return phead->next == phead;
}

只有哨兵位這一個(gè)頭結(jié)點(diǎn)即為空

6、帶頭雙向循環(huán)鏈表的尾插、尾刪

void ListPushBack(ListNode* phead, ListDateType x)//尾插
{
    assert(phead);
    ListNode* tail = phead->prev;
    ListNode* newnode = BuyNode(x);
    newnode->next = phead;
    newnode->prev = tail;
    tail->next = newnode;
    phead->prev = newnode;
}
void ListPopback(ListNode* phead)//尾刪
{
    assert(phead);
    assert(!ListEmpty(phead));
    ListNode* tail = phead->prev;
    ListNode* prev = tail->prev;
    free(tail);
    prev->next = phead;
    phead->prev = prev;
}

注意尾刪前需要判空

7、帶頭雙向循環(huán)鏈表的頭插、頭刪

void ListPushFront(ListNode* phead, ListDateType x)//頭插
{
    assert(phead);
    ListNode* cur = phead->next;
    ListNode* newnode = BuyNode(x);
    newnode->next = cur;
    newnode->prev = phead;
    cur->prev = newnode;
    phead->next = newnode;
}
void ListPopFront(ListNode* phead)//頭刪
{
    assert(phead);
    assert(!ListEmpty(phead));
    ListNode* cur = phead->next;
    ListNode* next = cur->next;
    free(cur);
    phead->next = next;
    next->prev = phead;
}

注意頭刪前需要判空

8、帶頭雙向循環(huán)鏈表的長(zhǎng)度

size_t ListSize(ListNode* phead)//有效節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)
{
    assert(phead);
    ListNode* cur = phead->next;
    size_t count = 0;
    while (cur != phead)
    {
        cur = cur->next;
        ++count;
    }
    return count;
}

循環(huán)計(jì)數(shù)即可,哨兵位不算

9、帶頭雙向循環(huán)鏈表的查找、任意位置插入、刪除

ListNode* ListFind(ListNode* phead, ListDateType x)//查找(可用于修改)
{
    assert(phead);
    ListNode* cur = phead->next;
    while (cur!=phead)
    {
        if (cur->date == x)
            return cur;
        cur = cur->next;
    }
    return NULL;
}
void ListInsert(ListNode* pos, ListDateType x)//pos位置之前插入
{
    assert(pos);
    ListNode* newnode = BuyNode(x);
    ListNode* prev = pos->prev;
    prev->next = newnode;
    newnode->prev = prev;
    newnode->next = pos;
    pos->prev = newnode;
}
void ListErase(ListNode* pos)//刪除pos位置
{
    assert(pos);
    ListNode* prev = pos->prev;
    ListNode* next = pos->next;
    free(pos);
    prev->next = next;
    next->prev = prev;
}

查找:遍歷鏈表,返回第一個(gè)date==x的節(jié)點(diǎn)指針,查找通常配合下面兩個(gè)接口使用

任意位置插入、刪除:使用pos位置進(jìn)行插入刪除操作。

頭插、頭刪、尾插、尾刪接口可以復(fù)用上面三個(gè)接口

到此這篇關(guān)于詳解C語言如何實(shí)現(xiàn)雙向帶頭循環(huán)鏈表的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言雙向帶頭循環(huán)鏈表內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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