数据结构：双向链表实现队列与循环链表

一、双向链表（double linked list)如图26.5，是在单链表的每个结点中，再设置一个指向其前驱结点的指针域。双向链表的基本操作与单链表基本一样，除了插入和删除的时候需要更改两个指针变量，需要注意的是修改的顺序很重要，插入如图3-14-5，删除如图3-14-6。







链表的delete操作需要首先找到要摘除的节点的前趋，而在单链表中找某个节点的前趋需要从表头开始依次查找，对于n个节点的链表，删除操作的时间复杂度为O(n)。可以想像得到，如果每个节点再维护一个指向前趋的指针，删除操作就像插入操作（这里指只在头部插入）一样容易了，时间复杂度为O(1)。要实现双向链表只需在《图示单链表的插入和删除操作》中代码的基础上改动两个地方。

在linkedlist.h中修改链表节点的结构体定义：

struct node

 { 

unsigned char item; 

link prev, next;

};

在linkedlist.c中修改insert和delete函数：

 C++ Code 

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void insert(link p) {     p->next = head;     if (head)         head->prev = p;     head = p;     p->prev = NULL; } void delete(link p) {     if (p->prev)         p->prev->next = p->next;     else         head = p->next;     if (p->next)         p->next->prev = p->prev; }

由于引入了prev指针，insert和delete函数中都有一些特殊情况需要用特殊的代码处理，不能和一般情况用同样的代码处理，这非常不爽，如果在表头和表尾各添加一个Sentinel节点（这两个节点只用于界定表头和表尾，不保存数据），就可以把这些特殊情况都转化为一般情况了。如图26.6



在《队列的链式存储结构》中我们使用单链表实现队列的尾进头出，下面我们演示使用双向链表实现队列的头进尾出。

参考：《Linux C编程 一站式学习》

 C++ Code 

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/*************************************************************************     > File Name: doublylinkedlist.h     > Author: Simba     > Mail: dameng34@163.com     > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:02:35 PM CST  ************************************************************************/ #ifndef DOUBLYLINKEDLIST_H #define DOUBLYLINKEDLIST_H typedef structnode *link; struct node {     unsigned char item;     link prev;     link next; } ; link make_node(unsigned char item); void free_node(link p); link search(unsigned char key); void insert(link p); void deletep(link p); void traverse(void (*visit)(link)); void destroy(void); void enqueue(link p); link dequeue(void); #endif

 C++ Code 

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#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include "doublylinkedlist.h" struct node tailsentinel; struct node headsentinel = {0, NULL, &tailsentinel}; struct node tailsentinel = {0, &headsentinel, NULL}; static link head = &headsentinel; static link tail = &tailsentinel; link make_node(unsigned char item) {     link p =  malloc(sizeof(*p));     p->item = item;     p->prev = p->next = NULL;     printf("make node from Item %d\n", item);     return p; } void free_node(link p) {     printf("free node ...\n");     free(p); } link search(unsigned char key) {     link p;     printf("search by key %d\n", key);     for (p = head->next; p != tail; p = p->next)         if (p->item == key)             return p;     return NULL; } void insert(link p) {     printf("insert node from head ...\n");     p->next = head->next;     head->next->prev = p;     head->next = p;     p->prev = head; } void deletep(link p) {     printf("delete node from ptr ...\n");     p->prev->next = p->next;     p->next->prev = p->prev; } void traverse(void (*visit)(link)) {     link p;     printf("doublylinkedlist traverse ...\n");     for (p = head->next; p != tail; p = p->next)         visit(p);     printf("\n"); } void destroy(void) {     link q, p = head->next;     printf("destory doublylinkedlist ...\n");     head->next = tail;     tail->prev = head;     while (p != tail)     {         q = p;         p = p->next;         free_node(q);     } } void enqueue(link p) {     printf("enqueue from head ...\n");     insert(p); } link dequeue(void) {     if (tail->prev == head)         return NULL;     else     {         link p = tail->prev;         printf("dequeue from tail ...\n");         deletep(p);         return p;     } }

 C++ Code 

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/*************************************************************************     > File Name: main2.c     > Author: Simba     > Mail: dameng34@163.com     > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:18:57 PM CST  ************************************************************************/ #include<stdio.h> #include "doublylinkedlist.h" void print_item(link p) {     printf("print item %d \n", p->item); } int main(void) {     link p = make_node(10);     insert(p);     p = make_node(5);     insert(p);     p = make_node(90);     insert(p);     p = search(5);     deletep(p);     free_node(p);     traverse(print_item);     destroy();     printf("..................\n");     p = make_node(100);     enqueue(p);     p = make_node(200);     enqueue(p);     p = make_node(250);     enqueue(p);     while ((p = dequeue()))     {         print_item(p);         free_node(p);     }     return 0; }

输出为：



解决的error:

关于错误 error C2275: “XXX”: 将此类型用作表达式非法

在移植c++代码到c的时候，经常会出现一个奇怪的错误， error C2275: “XXX”: 将此类型用作表达式非法，这个错误是由于c的编译器要求将变量的定义放在所有函数调用语句之前，而c++没有这样的要求造成的。解决的办法就是把变量的定义全部放在变量的生存块的开始。

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二、将单链表中终端结点的指针端由空指针改为指向头结点，就使整个单链表形成一个环，这种头尾相接的单链表就称为单循环链表，
简称循环链表（circular linked list)。如下图所示。



其实循环链表和单链表的主要差异就在于循环的判断条件上，原来是判断p->next是否为空，现在则是p->next不等于头结点，则循环未结束。
我们在《队列的顺序存储结构（循环队列）》中使用数组实现了环形队列，我们还要“假想”它是首尾相接的，而如果基于链表实现环形队列，我们本来就可以用指针串成首尾相接的。把上面的程序改成双向环形链表也非常简单，只需要将
把doublylinkedlist.c中的

struct node tailsentinel;
struct node headsentinel = {0, NULL, &tailsentinel};
struct node tailsentinel = {0, &headsentinel, NULL};
static link head = &headsentinel;
static link tail = &tailsentinel;

改成：
struct node sentinel = {0, &sentinel, &sentinel};
static link head = &sentinel;

再把doublylinkedlist.c中所有的tail替换成head即可，相当于把head和tail合二为一了。如图26.7：