詳解C語言如何實(shí)現(xiàn)雙向帶頭循環(huán)鏈表
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 | 高 | 低 |
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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