详解Linux内核双向循环链表算法的实现（上）

开发平台：Ubuntu11.04
编译器：gcc version 4.5.2 (Ubuntu/Linaro 4.5.2-8ubuntu4)

内核源码：linux-2.6.38.8.tar.bz2

据我们所知，单链表只有一个指向其直接后继的指针域，而且只能从某个结点出发顺着指针域往后寻查其他结点。若要寻查结点的直接前趋，则需要从头指针重新开始。为了克服单链表这种单向性的缺点，可利用双向链表。顾名思义，在双向链表的结点中有两个指针域，其一指向直接后继，另一个指向直接前趋。

双向循环链表指的是终止结点的next的指针域指向头结点，头结点的prior指针域指向终止结点，如下图所示：



1、一般双向循环链表的实现

例子所用的结构体如下：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

typedef int data_type;

typedef struct double_listnode {

data_type data;

struct double_listnode *prior, *next;

}double_listnode_t, *double_listnode_p;

双向循环链表的运算

（1）、创建（带头结点）

通过循环依次创建n个数据域为整数的结点，示例代码如下：

static double_listnode_t *init_double_list(int n)

{
int i;

double_listnode_p head, p, s;

head = (double_listnode_t *)malloc(sizeof(double_listnode_t));

head -> prior = head -> next = head;

p = head;

for (i = 0; i < n; i++) {

s = (double_listnode_t *)malloc(sizeof(double_listnode_t));

s -> data = i + 1;

s -> next = head;

head -> prior = s;

s -> prior = p;
p -> next = s;
p = s;

}

return head;

}

（2）、按结点在链表中的位置查找

示例代码如下：

static double_listnode_t *get_double_listnode(double_listnode_p head, int i)

{

double_listnode_p p = head;

int j = 0;

while (p -> next != head && j < i) {

p = p -> next;

j++;

}

if (i == j)

return p;

else

return NULL;

}

（3）、在链表中的i位置插入一个结点

首先要获得i-1结点的地址，然后初始化数据域并插入，示例代码如下：

static void insert_double_listnode(double_listnode_p head, int i, data_type data)

{
double_listnode_p tmp, p = NULL;

p = get_double_listnode(head, i - 1);

if (p == NULL) {
fprintf(stderr, "position error\n");

exit(-1);

}

tmp = (double_listnode_t *)malloc(sizeof(double_listnode_t));

tmp -> data = data;

tmp -> prior = p;

tmp -> next = p -> next;

p -> next -> prior = tmp;

p -> next = tmp;

}

（4）、删除链表的i结点

先获得i结点的地址，然后删除，示例代码如下：

static void delete_double_listnode(double_listnode_p head, int i)

{
double_listnode_p p = NULL;

p = get_double_listnode(head, i);

if (p == NULL || p == head) {

fprintf(stderr, "position error\n");

exit(-1);

}

p -> prior -> next = p -> next;

p -> next -> prior = p -> prior;

free(p);

}

（5）、打印链表

示例代码如下：

static void print_double_listnode(double_listnode_p head)

{
double_listnode_p p = head -> next;

while (p != head) {

printf("%d ", p -> data);

p = p -> next;

}

printf("\n");

}

（6）、销毁链表

示例代码如下：

static void destroy_double_list(double_listnode_p head)

{
double_listnode_p s, p = head -> next;

while (p != head) {

s = p;

p = p -> next;

free(s);

}

free(head);
}

综合测试上述所讲函数的代码如下：

int main(void)

{
int a = 10;

double_listnode_p head;

head = init_double_list(a);

print_double_listnode(head);

insert_double_listnode(head, 7, 11);

print_double_listnode(head);

delete_double_listnode(head, 5);

print_double_listnode(head);

destroy_double_list(head);

return 0;
}

综合测试代码的功能是先创建10个结点的双向循环链表，然后在链表的第7位插入一个数据域为11的结点，再然后删除链表的第5个结点，最后销毁整个链表。综合测试代码输出结果如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2 3 4 5 6 11 7 8 9 10

1 2 3 4 6 11 7 8 9 10