数据结构第三课 —–线性表之双向链表

作者前言

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双向链表

**作者前言**
链表的差别
带头双向循环链表的实现
- 链表初始化
- 节点创建
- 链表的尾插
- 链表尾删
- 打印链表
- 链表头插
- 链表头删
- 判断链表是否为空
- 链表pos前插入
- 计算链表长度
- 链表删除pos前一个节点
- 删除pos节点
- 释放链表
- 顺序表和链表的差异

链表的差别

无头单向非循环链表：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，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都
是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带
来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

带头双向循环链表的实现

我们需要的当这种链表为空时，

这个小知识一定要记住

链表初始化

DLists* plist = (DLists*)malloc(sizeof(DLists));
	plist->next = plist;
	plist->prev = plist;

一个节点要包含三部分分别是值，两个指针

节点创建

//创建节点
DLists* CreateNode(DLDataType elemest)
{
	DLists* newnode = (DLists*)malloc(sizeof(DLists));
	newnode->next = newnode;
	newnode->prev = newnode;
	newnode->val = elemest;
	return newnode;
}

链表的尾插

void DLPushBack(DLists* plist, DLDataType elelmest)
{
	assert(plist);
	//创建节点 
	DLists* newnode = CreateNode(elelmest);
	DLists* n = plist->prev;
	newnode->next = plist;
	newnode->prev = n;
	n->next = newnode;
	plist->prev = newnode;

}

这里我们只需要更改四个指针指向就可以，分别是哨兵位的、prev 和新节点的prev 、next和旧节点的next

链表尾删

void DLPopBack(DLists* plist)
{
	assert(plist->next != plist && plist);
	//保存最后一个节点的地址
	DLists* p = plist->prev;
	plist->prev = p->prev;
	DLists* p1 = p->prev;
	p1->next = plist;
	free(p);
}

这样写可以防止只有一个节点的时候报错
我们可以创建两个指针，一个指向要free的节点，一个是要和哨兵位关联的节点也就是d2

打印链表

我们可以从d1这个节点开始打印，遇见头节点就结束

//打印
void DLPrint(DLists* plist)
{
	assert(plist);
	printf("哨兵位");
	DLists* tail = plist->next;
	while (tail != plist)
	{
		printf("<=>%d", tail->val);
		tail = tail->next;
	}
	printf("<=>哨兵位\n");
}

链表头插

我们可以创建一个指针用于存储d1的地址，然后把节点插入，这样可以简单快捷

//头插
void DLPushFront(DLists* plist, DLDataType elemest)
{
	assert(plist);
	DLists* n1 = plist->next;
	//创建节点
	DLists* newnode = CreateNode(elemest);
	plist->next = newnode;
	newnode->prev = plist;
	n1->prev = newnode;
	newnode->next = n1;
}

链表头删

当我们删除到哨兵位就不要删除了

//头删
void DLPopFront(DLists* plist)
{
	assert(plist->next != plist && plist);
	// 保存下一个节点
	DLists *nextnode = plist->next;
	DLists* nexnode_next = nextnode->next;
	plist->next = nexnode_next;
	nexnode_next->prev = plist;
	free(nextnode);
	
}

判断链表是否为空

// 判断链表是否为空
bool Empty(DLists* plist)
{
	assert(plist);
	return plist->next == plist;
}

链表pos前插入

//在pos前面插入
DLists* DLPushbefore(DLists* plist, DLists* pos, DLDataType elemest)
{
	assert(plist);
	//创建节点
	DLists* newnode = CreateNode(elemest);
	//pos的前一个节点
	DLists* node = pos->prev;
	pos->prev = newnode;
	newnode->next = pos;
	newnode->prev = node;
	node->next = newnode;

}

计算链表长度

// 长度
int DLSize(DLists* plist)
{
	assert(plist);
	DLists* tail = plist->next;
	int size = 0;
	while (tail != plist)
	{
		size++;
		tail = tail->next;
	}
	return size;


}

链表删除pos前一个节点

//删除pos前一个节点
DLists* DLPopbefore(DLists* plist, DLists* pos)
{
	assert(plist && pos);
	assert(pos->prev != plist);
	//前一个节点
	DLists* n2 = pos->prev;
	//前前一个节点
	DLists* n1 = n2->prev;
	n1->next = pos;
	pos->prev = n1;
	free(n2);
}

删除pos节点

// 删除 pos节点
DLists* DLPop(DLists* plist, DLists* pos)
{
	assert(plist && pos);
	assert(pos!= plist);
	//pos前一个节点
	DLists* n2 = pos->prev;
	//pos后一个节点
	DLists* n1 = pos->next;
	n2->next = n1;
	n1->prev = n2;
	free(pos);
}

释放链表

从d1开释放,遇见head停止

//释放链表
void DLDestroy(DLists** plist)
{
	assert(*plist && plist);
	DLists* tail = (*plist)->next;
	while (tail != *plist)
	{
		DLists* node = tail;
		tail = tail->next;
		free(node);
	}
	free(*plist);
	*plist = NULL;

}

顺序表和链表的差异

链表的优势

任意位置插入和删除都是O(1),前提是知道位置
按需申请和释放

缺点问题
3. 下标随机访问不方便,物理空间不连续,O(n)
4. 链表不好排序

顺序表的问题
5. 头部插入或者中间插入删除效率低下,要移动数据
6. 空间不够要扩容,扩容会有一定消耗且可能存在一定的空间浪费.
7. 只适合尾插尾删

优势
支持下标的随机访问

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