C#數據結構之雙向鏈表(DbLinkList)實例詳解
更新時間：2015年11月27日 14:22:52 作者：Jimmy.Yang
這篇文章主要介紹了C#數據結構之雙向鏈表(DbLinkList),結合實例形式較為詳細的講解了雙向鏈表的概念及C#實現雙向鏈表的相關技巧,具有一定參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下
本文實例講述了C#數據結構之雙向鏈表(DbLinkList)。分享給大家供大家參考，具體如下：
這是繼上一篇《C#數據結構之單鏈表(LinkList)實例詳解》的繼續(xù)，對于雙向鏈接，節(jié)點上除了Next屬性外，還要有Prev屬性用來指向前一個節(jié)點，DbNode定義如下：
namespace 線性表
{
public class DbNode<T>
{
private T data;
private DbNode<T> prev;
private DbNode<T> next;
public DbNode(T data, DbNode<T> next,DbNode<T> prev)
{
this.data = data;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
public DbNode(T data, DbNode<T> next)
{
this.data = data;
this.next = next;
this.prev = null;
}
public DbNode(DbNode<T> next)
{
this.data = default(T);
this.next = next;
this.prev = null;
}
public DbNode(T data)
{
this.data = data;
this.next = null;
this.prev = null;
}
public DbNode()
{
data = default(T);
next = null;
prev = null;
}
public T Data
{
set { this.data = value; }
get { return this.data; }
}
public DbNode<T> Prev
{
get { return prev; }
set { prev = value; }
}
public DbNode<T> Next
{
get { return next; }
set { next = value; }
}
}
}
雙鏈表的插入操作要稍微復雜一點，示意圖如下：
同樣對于刪除操作，也要額外處理prev指向
完整實現DbLinkList<T>：
using System;
using System.Text;
namespace 線性表
{
public class DbLinkList<T> : IListDS<T>
{
private DbNode<T> head;
public DbNode<T> Head
{
get { return head; }
set { head = value; }
}
public DbLinkList()
{
head = null;
}
/// <summary>
/// 類索引器
/// </summary>
/// <param name="index"></param>
/// <returns></returns>
public T this[int index]
{
get
{
return this.GetItemAt(index);
}
}
/// <summary>
/// 返回單鏈表的長度
/// </summary>
/// <returns></returns>
public int Count()
{
DbNode<T> p = head;
int len = 0;
while (p != null)
{
len++;
p = p.Next;
}
return len;
}
/// <summary>
/// 清空
/// </summary>
public void Clear()
{
head = null;
}
/// <summary>
/// 是否為空
/// </summary>
/// <returns></returns>
public bool IsEmpty()
{
return head == null;
}
/// <summary>
/// 在最后附加元素
/// </summary>
/// <param name="item"></param>
public void Append(T item)
{
DbNode<T> d = new DbNode<T>(item);
DbNode<T> n = new DbNode<T>();
if (head == null)
{
head = d;
return;
}
n = head;
while (n.Next != null)
{
n = n.Next;
}
n.Next = d;
d.Prev = n;
}
//前插
public void InsertBefore(T item, int i)
{
if (IsEmpty() || i < 0)
{
Console.WriteLine("List is empty or Position is error!");
return;
}
//在最開頭插入
if (i == 0)
{
DbNode<T> q = new DbNode<T>(item);
q.Next = head;//把"頭"改成第二個元素
head.Prev = q;
head = q;//把自己設置為"頭"
return;
}
DbNode<T> n = head;
DbNode<T> d = new DbNode<T>();
int j = 0;
//找到位置i的前一個元素d
while (n.Next != null && j < i)
{
d = n;
n = n.Next;
j++;
}
if (n.Next == null) //說明是在最后節(jié)點插入(即追加)
{
DbNode<T> q = new DbNode<T>(item);
n.Next = q;
q.Prev = n;
q.Next = null;
}
else
{
if (j == i)
{
DbNode<T> q = new DbNode<T>(item);
d.Next = q;
q.Prev = d;
q.Next = n;
n.Prev = q;
}
}
}
/// <summary>
/// 在位置i后插入元素item
/// </summary>
/// <param name="item"></param>
/// <param name="i"></param>
public void InsertAfter(T item, int i)
{
if (IsEmpty() || i < 0)
{
Console.WriteLine("List is empty or Position is error!");
return;
}
if (i == 0)
{
DbNode<T> q = new DbNode<T>(item);
q.Next = head.Next;
head.Next.Prev = q;
head.Next = q;
q.Prev = head;
return;
}
DbNode<T> p = head;
int j = 0;
while (p != null && j < i)
{
p = p.Next;
j++;
}
if (j == i)
{
DbNode<T> q = new DbNode<T>(item);
q.Next = p.Next;
if (p.Next != null)
{
p.Next.Prev = q;
}
p.Next = q;
q.Prev = p;
}
else
{
Console.WriteLine("Position is error!");
}
}
/// <summary>
/// 刪除位置i的元素
/// </summary>
/// <param name="i"></param>
/// <returns></returns>
public T RemoveAt(int i)
{
if (IsEmpty() || i < 0)
{
Console.WriteLine("Link is empty or Position is error!");
return default(T);
}
DbNode<T> q = new DbNode<T>();
if (i == 0)
{
q = head;
head = head.Next;
head.Prev = null;
return q.Data;
}
DbNode<T> p = head;
int j = 0;
while (p.Next != null && j < i)
{
j++;
q = p;
p = p.Next;
}
if (j == i)
{
p.Next.Prev = q;
q.Next = p.Next;
return p.Data;
}
else
{
Console.WriteLine("The node is not exist!");
return default(T);
}
}
/// <summary>
/// 獲取指定位置的元素
/// </summary>
/// <param name="i"></param>
/// <returns></returns>
public T GetItemAt(int i)
{
if (IsEmpty())
{
Console.WriteLine("List is empty!");
return default(T);
}
DbNode<T> p = new DbNode<T>();
p = head;
if (i == 0)
{
return p.Data;
}
int j = 0;
while (p.Next != null && j < i)
{
j++;
p = p.Next;
}
if (j == i)
{
return p.Data;
}
else
{
Console.WriteLine("The node is not exist!");
return default(T);
}
}
//按元素值查找索引
public int IndexOf(T value)
{
if (IsEmpty())
{
Console.WriteLine("List is Empty!");
return -1;
}
DbNode<T> p = new DbNode<T>();
p = head;
int i = 0;
while (!p.Data.Equals(value) && p.Next != null)
{
p = p.Next;
i++;
}
return i;
}
/// <summary>
/// 元素反轉
/// </summary>
public void Reverse()
{
DbLinkList<T> result = new DbLinkList<T>();
DbNode<T> t = this.head;
result.Head = new DbNode<T>(t.Data);
t = t.Next;
//(把當前鏈接的元素從head開始遍歷，逐個插入到另一個空鏈表中，這樣得到的新鏈表正好元素順序跟原鏈表是相反的)
while (t!=null)
{
result.InsertBefore(t.Data, 0);
t = t.Next;
}
this.head = result.head;//將原鏈表直接掛到"反轉后的鏈表"上
result = null;//顯式清空原鏈表的引用，以便讓GC能直接回收
}
//得到某個指定的節(jié)點(為了下面測試從后向前遍歷)
private DbNode<T> GetNodeAt(int i){
if (IsEmpty())
{
Console.WriteLine("List is empty!");
return null;
}
DbNode<T> p = new DbNode<T>();
p = head;
if (i == 0)
{
return p;
}
int j = 0;
while (p.Next != null && j < i)
{
j++;
p = p.Next;
}
if (j == i)
{
return p;
}
else
{
Console.WriteLine("The node is not exist!");
return null;
}
}
/// <summary>
/// 測試用prev屬性從后面開始遍歷
/// </summary>
/// <returns></returns>
public string TestPrevErgodic()
{
DbNode<T> tail = GetNodeAt(Count() - 1);
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.Append(tail.Data.ToString() + ",");
while (tail.Prev != null)
{
sb.Append(tail.Prev.Data.ToString() + ",");
tail = tail.Prev;
}
return sb.ToString().TrimEnd(',');
}
public override string ToString()
{
StringBuilder sb = new StringBuilder();
DbNode<T> n = this.head;
sb.Append(n.Data.ToString() + ",");
while (n.Next != null)
{
sb.Append(n.Next.Data.ToString() + ",");
n = n.Next;
}
return sb.ToString().TrimEnd(',');
}
}
}
測試代碼片段：
Console.WriteLine("-------------------------------------");
Console.WriteLine("雙鏈表測試開始...");
DbLinkList<string> dblink = new DbLinkList<string>();
dblink.Head = new DbNode<string>("x");
dblink.InsertBefore("w", 0);
dblink.InsertBefore("v", 0);
dblink.Append("y");
dblink.InsertBefore("z", dblink.Count());
Console.WriteLine(dblink.Count());//5
Console.WriteLine(dblink.ToString());//v,w,x,y,z
Console.WriteLine(dblink[1]);//w
Console.WriteLine(dblink[0]);//v
Console.WriteLine(dblink[4]);//z
Console.WriteLine(dblink.IndexOf("z"));//4
Console.WriteLine(dblink.RemoveAt(2));//x
Console.WriteLine(dblink.ToString());//v,w,y,z
dblink.InsertBefore("x", 2);
Console.WriteLine(dblink.ToString());//v,w,x,y,z
Console.WriteLine(dblink.GetItemAt(2));//x
dblink.Reverse();
Console.WriteLine(dblink.ToString());//z,y,x,w,v
dblink.InsertAfter("1", 0);
dblink.InsertAfter("2", 1);
dblink.InsertAfter("6", 5);
dblink.InsertAfter("8", 7);
dblink.InsertAfter("A", 10);//Position is error!
Console.WriteLine(dblink.ToString()); //z,1,2,y,x,w,6,v,8
string _tail = dblink.GetItemAt(dblink.Count()-1);
Console.WriteLine(_tail);
Console.WriteLine(dblink.TestPrevErgodic());//8
Console.ReadKey(); //8,v,6,w,x,y,2,1,z
當然從上面的測試代碼中，似乎并不能看出雙鏈表的優(yōu)點，雙鏈表的好處在于，如果需要在鏈表中，需要通過某個節(jié)點得到它的前驅節(jié)點時，雙鏈表直接用prev屬性就能找到；而單鏈表要做到這一點，必須再次從Head節(jié)點開始一個一個用Next向下找，這樣時間復雜度從O(n)降到O(1)，顯然更有效率。
注：如果把雙鏈表再做一下改造，讓頭尾接起來，即Head的Prev屬性指向最后一個節(jié)點(就叫做Tail吧)，同時把Tail節(jié)點的Next屬性指向Head節(jié)點，就形成了所謂的“循環(huán)雙向鏈表”
當然，這樣的結構可以在鏈表中再增加一個Tail節(jié)點屬性，在做元素插入或刪除時，可以循環(huán)到底以更新尾節(jié)點Tail(當然這樣會給插入/刪除元素帶來一些額外的開銷)，但是卻可以給GetItemAt(int i)方法帶來優(yōu)化的空間，比如要查找的元素在前半段時，可以從Head開始用next向后找；反之，如果要找的元素在后半段，則可以從Tail節(jié)點用prev屬性向前找。
注：.Net中微軟已經給出了一個內置的雙向鏈表System.Collections.Generic.LinkedList<T>，在了解雙鏈表的原理后，建議大家直接系統(tǒng)內置的鏈表。
希望本文所述對大家C#程序設計有所幫助。
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