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一：带头双向链表
什么叫双向链表：
结点互相指向的，首结点指向null，尾结点指向null。
如果想要提高单向链表或者单向循环链表的访问速度，则可以在链表中的结点中再添加一个指针域，让新添加的指针域指向当前结点的直接前驱的地址，也就意味着一个结点中有两个指针域（prev + next），也被称为双向链表（Double Linked List）。
二：实现
声明结构体
// 指的是双向链表中的结点有效数据类型，用户可以根据需要进行修改
typedef int DataType_t;
// 构造双向链表的结点,链表中所有结点的数据类型应该是相同的
typedef struct DoubleLinkedList
{
struct DoubleLinkedList *prev; // 直接前驱的指针域
DataType_t data; // 结点的数据域
struct DoubleLinkedList *next; // 直接后继的指针域
} DoubleLList_t;
(1).创建头结点进行初始化
因为为带头的双向循环链表,因此初始化头结点时，头结点的prev,next指针都指向自已
/**
* @name DoubleLList_Create
* @brief 创建一个空双向链表，空链表应该有一个头结点，对链表进行初始化
* @param
* @return
* @retval Head 头结点地址
* @date 2024/04/24
* @version 1.0
* @note
*/
DoubleLList_t *DoubleLList_Create(void)
{
// 1.创建一个头结点并对头结点申请内存
DoubleLList_t *Head = (DoubleLList_t *)calloc(1, sizeof(DoubleLList_t));
if (NULL == Head)
{
perror("Calloc memory for Head is Failed");
exit(-1);
}
// 2.对头结点进行初始化，头结点是不存储数据域，指针域指向NULL [prev|date|next]
Head->prev = NULL;
Head->next = NULL;
// 3.把头结点的地址返回即可 Head-->[prev|date|next]
return Head;
}
(2).动态申请一个结点
动态申请一个大小为sizeof(ListNode)的结点
/**
* @name DoubleLList_NewNode
* @brief 创建新的结点，并对新结点进行初始化（数据域 + 指针域）
* @param data 要创建结点的元素
* @return 程序执行成功与否
* @retval NULL 申请堆内存失败
* @retval New 新结点地址
* @date 2024/04/24
* @version 1.0
* @note
*/
DoubleLList_t *DoubleLList_NewNode(DataType_t data)
{
// 1.创建一个新结点并对新结点申请内存
DoubleLList_t *New = (DoubleLList_t *)calloc(1, sizeof(DoubleLList_t));
if (NULL == New)
{
perror("Calloc memory for NewNode is Failed");
return NULL;
}
// 2.对新结点的数据域和指针域（2个）进行初始化
New->data = data;
New->prev = NULL;
New->next = NULL;
return New;
}
(3).插入
头插入：
* @name DoubleLList_HeadInsert
* @brief 在双向链表的头结点后插入
* @param Head 头指针
* @param data 新元素
* @return 程序执行成功与否
* @retval false 插入失败
* @retval true 插入成功
* @date 2024/04/24
* @version 1.0
* @note
*/
bool DoubleLList_HeadInsert(DoublelList_t *Head, DataType_t data)
{
// 1.创建新结点并对新结点进行初始化
DoubleLList_t *New = DoubleLList_NewNode(data);
if (NULL == New)
{
printf("can not insert new node , Failed to create a node\n");
return false;
}
// 2.判断双向链表是否为空,如果为空,则直接插入到头结点之后
if (NULL == Head->next)
{
Head->next = New; // 让头结点的next指针指向新结点
return true;
}
// 3.如果双向链表为非空,则把新结点插入到链表的头部
New->next = Head->next; // 新结点的next指针指向原本的首结点地址
Head->next->prev = New; // 原本的首结点的prev指针指向新结点的地址
Head->next = New; // 更新头结点的next指针,让next指针指向新结点的地址
return true;
}
尾插入
/**
* @name DoubleLList_TailInsert
* @brief 将新元素插入到尾结点后面
* @param Head 头指针
* @param data 新元素
* @return 程序执行成功与否
* @retval false 插入失败
* @retval true 插入成功
* @date 2024/04/24
* @version 1.0
* @note
*/
bool DoubleLList_TailInsert(DoubleLList_t *Head, DataType_t data)
{
DoubleLList_t *Phead = Head; // 备份头结点地址,防止头结点丢失
// 1.创建新结点并对新结点进行初始化
DoubleLList_t *New = DoubleLList_NewNode(data);
if (NULL == New)
{
printf("can not insert new node , Failed to create a node\n");
return false;
}
// 2,判断双向链表是否为空,如果为空,则直接插入到头结点之后
if (NULL == Head->next)
{
Head->next = New; // 让头结点的next指针指向新结点
return true;
}
// 3.如果双向链表为非空,则把新结点插入到链表的尾部
while (Phead->next)
{
Phead = Phead->next;
}
Phead->next = New; // 尾结点的next指针指向新结点地址
New->prev = Phead; // 新结点的prev指针指向原本的尾结点地址
return true;
}
指定位置插入（中间插入）
要找到要插入的目标结点，就可以得出目标结点得下个结点（目标结点->next)
/**
* @name Doublellist_DestInsert
* @brief 双向链表中的指定元素后面插入新结点
* @param Head 头指针
* @param dest 要查找的结点
* @param data 要插入的数据
* @return 程序执行成功与否
* @retval false 插入失败
* @retval true 插入成功
* @date 2024/04/24
* @version 1.0
* @note
*/
bool Doublellist_DestInsert(DoubleLList_t *Head, DataType_t dest, DataType_t data)
{
DoubleLList_t *Phead = Head; // 备份头结点地址,防止头结点丢失
// 1.创建新结点并对新结点进行初始化
DoubleLList_t *New = DoubleLList_NewNode(data);
if (NULL == New)
{
printf("can not insert new node , Failed to create a node\n");
return false;
}
// 2.判断双向链表是否为空,如果为空,则直接插入到头结点之后
if (NULL == Head->next)
{
Head->next = New; // 让头结点的next指针指向新结点
return true;
}
// 3.如果双向链表为非空,此时分为3种情况(尾部or中间)
while (Phead->next)
{
Phead = Phead->next;
if (Phead->data == dest)
{
break;
}
}
// 如果遍历链表之后发现没有目标结点,则退出即可
if (Phead->next == NULL && Phead->data != dest)
{
printf("dest node is not found\n");
return false;
}
// 如果遍历链表找到目标结点,则分为(尾部or中间)
if (Phead->next == NULL) // 尾插
{
New->prev = Phead; // 新结点的prev指针指向尾结点的地址
Phead->next = New; // 尾结点的next指针指向新结点
}
else // 中间
{
New->next = Phead->next; // 新结点的next指针指向目标结点的直接后继结点
New->prev = Phead; // 新结点的prev指针指向目标结点的地址
Phead->next->prev = New; // 目标结点的直接后继结点的prev指针指向新结点
Phead->next = New; // 目标结点的next指针指向新结点
}
return true;
}
4:删除：
头删除:
/**
* @name DoublelList_HeadDel
* @brief 删除头结点后面的一个结点
* @param Head 头指针
* @return 程序执行成功与否
* @retval false 删除失败
* @retval true 删除成功
* @date 2024/04/24
* @version 1.0
* @note
*/
bool DoublelList_HeadDel(DoubleLList_t *Head)
{
// 检查链表是否为空或只有头结点
if (Head == NULL || Head->next == NULL)
{
return false;
}
DoubleLList_t *Phead = Head->next; // 指向头结点后的第一个结点
// 如果头结点后还有更多结点
if (Phead->next != NULL)
{
Phead->next->prev = Head;
}
Head->next = Phead->next; // 更新头结点的next指针
Phead->next = NULL; // 防止野指针和内存泄漏
// 清理节点
free(Phead); // 释放内存
return true;
}
尾删除：
/**
* @name DoublelList_TailDel
* @brief 删除尾结点
* @param Head 头指针
* @return 程序执行成功与否
* @retval false 删除失败, 链表为空
* @retval true 删除成功
* @date 2024/04/23
* @version 1.0
* @note
*/
bool DoublelList_TailDel(DoubleLList_t *Head)
{
// 创建操作指针
DoubleLList_t *current = Head;
// 检查链表是否为空或只有头结点
if (Head == NULL || Head->next == NULL)
{
return false;
}
// 遍历到尾结点
while (current->next != NULL)
{
current = current->next;
}
// current现在指向尾结点
if (current->prev != NULL)
{
current->prev->next = NULL; // 将尾结点的直接前驱设置为NULL
}
// 释放尾结点的内存, 防止内存泄漏
free(current);
return true;
}
中间删除：
/**
* @name DoublelList_DestDel
* @brief 中删, 删除某个元素结点
* @param Head 头指针
* @param dest 要删除的目标元素
* @return 程序执行成功与否
* @retval false 删除失败, 未找到目标元素结点
* @retval true 删除成功
* @date 2024/04/24
* @version 1.0
* @note
*/
bool DoublelList_DestDel(DoubleLList_t *Head, DataType_t dest)
{
DoubleLList_t *Phead = Head; // 备份头结点地址,防止头结点丢失
// 1.判断双向链表是否为空, 如果为空, 则直接插入到头结点之后
if (NULL == Head->next)
{
printf("linked list is empty\n");
return false;
}
// 2.如果双向链表为非空,此时遍历链表查找没有目标结点(找到or未找到)
while (Phead->next)
{
Phead = Phead->next;
if (Phead->data = dest)
{
break;
}
}
// 如果链表中没有目标结点,此时直接退出即可
if (Phead->next == NULL && Phead->data != dest)
{
printf("dest node is not found\n");
return false;
}
// 如果链表中发现目标结点,此时分为(头部 or尾部 or中间)
if (Phead == Head->next) // 头部
{
Head->next = Phead->next; // 更新头结点,让头结点的next指针指向首结点的直接后继
if (Phead->next != NULL)
{
Phead->next->prev = NULL;
Phead->next = NULL;
}
free(Phead); // 释放待删除结点内存
}
else if (Phead->next == NULL) // 尾部
{
Phead->prev->next = NULL; // 尾结点的直接前驱结点的next指针指向NULL
Phead->prev = NULL; // 尾结点的prev指针指向NULL
free(Phead); // 释放待删除结点内存
}
else
{
Phead->prev->next = Phead->next; // 让待删除结点的直接前驱结点的next指针指向待删除结点的直接后继地址
Phead->next->prev = Phead->prev; // 让待删除结点的直接后继结点的prev指针指向待删除结点的直接前驱地址
Phead->next = NULL; // 让待删除结点的next指针指向NULL
Phead->prev = NULL; // 让待删除结点的prev指针指向NULL
free(Phead); // 释放待删除结点内存
}
return true;
}
5：打印链表
遍历一次链表，终止条件为 temp != head ,因为 temp = head 说明已经循环了一遍
// 打印
void Listprint(DoubleLList_t* head)
{
assert(head);
DoubleLList_t* temp = head->next;
while (head != temp)
{
printf("%d ", temp->data);
temp = temp->next;
}
printf("\n");
}