头疼的算法与数据结构——双向循环链表

一：双向循环链表的简介

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。
双链表的结构定义如下：

struct node{
int data;//数据域
struct node* next;//后继
struct node* pre;//前驱
};

整体结构：

二：双向循环链的初始化

//创建链表
void creatList(Node** h)
{
Node* pn=NULL;//存储新的节点
Node* p=NULL;//头节点的替身
int d;
printf("请输入数据\n");
scanf("%d",&d);
pn=creteNode(d);
pn->next=NULL;//next指向空
pn->pre=NULL;//pre指向空
sum=1;
*h=pn;
p=*h;
while(1)
{
printf("请输入数据\n");
scanf("%d",&d);
if(d==0)
{
//创建到最后一个节点时，最后一个节点next为头节点
p->next=*h;
(*h)->pre=p;//头节点的pre为最后一个节点
break;
}
pn=creteNode(d);
p->next=pn;
pn->pre=p;
p=p->next;
sum++;//元素个数++
}
}

创建了一个链表。

三：插入操作

原理如图：



代码：

//头插法
int addFont(int d,Node** h)//修改头节点  传入二级指针
{
int i,n=sum;
Node* pn=NULL;
pn=creteNode(d);
Node* p=*h;
for(i=0;i<n-1;i++)
{
p=p->next;
}
//p为最后一个节点
pn->next=*h;//新节点成为头节点
p->next=pn;//最后一个节点p的下一个节点为新节点pn
pn->pre=p;//新的头节点的pre为p

(*h)->pre=pn;//原头节点的前一个节点为新节点

*h=pn;//新节点为头节点

sum++;
}

//插入
int insertNode(int n,int d,Node** h)//在n位置插入d
{
if((n<1)||(*h==NULL)||(n>sum))
{
printf("插入位置不合法||链表为空!\n");
return 0;
}
Node* pn=creteNode(d);//创建新的节点
//插入位置为1，即插入头节点的位置
if(n==1)
{
addFont(d,h);//调用头插法
return 0;
}
else if(n==sum)
{
addBack(d,*h);
return 0;
}
else
{
Node* pf=findNode(*h,n-1); //找到要删除的节点的前一个节点
pn->next=pf->next;//前一个节点的next等于新的节点的next
pf->next->pre=pn;//pf的next节点的pre应该为pn
pf->next=pn;//前一个节点的next等于新的节点
pn->pre=pf;//新节点的前一个节点为找到的前一个节点pf
sum++;
return 1;
}
}

四：删除操作

原理图：



代码：

//删除头节点
int DelectFont(Node** h)
{
//DelectFont(h);
int i, n1=sum;
Node* p=*h;
Node* pd=NULL;;
for(i=0;i<n1-1;i++)
{
p=p->next;
}

//p为最后一个节点
pd=*h;
*h=pd->next;//头节点的下一个节点成头节点

p->next=*h;//最后一个节点的next为头节点

(*h)->pre=p;//pd节点成为了头节点，它的前驱为p
sum--;//元素个数-1

return 0;
}

//删除第n个位置的元素
int deleteNode(int n,Node** h)
{
//int i;//循环变量
//判断头节点是否为空，位置是不是合法
if((*h==NULL)||(n<1)||(n>sum))
{
printf("删除的链表为空||删除的位置不合法！so 插入失败\n");
return 0;
}
Node* pd=NULL;
//删除头节点
if(n==1)
{
DelectFont(h);
return 0;
}

//删除
//找到要删除的节点的前一个节点
Node* pf=findNode(*h,n-1);
pd=pf->next;//将要删除的节点的给pd
pf->next=pd->next;//将删除元素的前一个的next指向删除元素的后一个元素
pd->pre=NULL;//pd的pre指向空

pd->next->pre=pf;//将删除元素的后一个元素的前驱给pf
pd->next=NULL;//pdnext指向空
sum--;
return 1;
}

五：整体代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct node{
int data;
struct node* next;
struct node* pre;
};
typedef struct node Node;
#define SIZE sizeof(Node)
int sum;//节点个数

Node* creteNode(int d);//创建节点
void creatList(Node** h)；//创建链表
Node* findNode(Node* h,int n)；//查找某个节点的位置
int addBack(int d,Node* h)；//末尾增加一个新的节点
int addFont(int d,Node** h)；//修改头节点  传入二级指针
int insertNode(int n,int d,Node** h)；//在n位置插入d
int DelectFont(Node** h);//删除头节点
int deleteNode(int n,Node** h);//删除第n个位置的元素
void print(Node* h);//打印链表

//创建节点
Node* creteNode(int d)
{
Node* pn=(Node*)malloc(SIZE);
pn->data=d;
pn->next=NULL;
pn->pre=NULL;
return pn;
}

//创建链表
void creatList(Node** h)
{
Node* pn=NULL;//存储新的节点
Node* p=NULL;//头节点的替身
int d;
printf("请输入数据\n");
scanf("%d",&d);
pn=creteNode(d);
pn->next=NULL;//next指向空
pn->pre=NULL;//pre指向空
sum=1;
*h=pn;
p=*h;
while(1)
{
printf("请输入数据\n");
scanf("%d",&d);
if(d==0)
{
//创建到最后一个节点时，最后一个节点next为头节点
p->next=*h;
(*h)->pre=p;//头节点的pre为最后一个节点
break;
}
pn=creteNode(d);
p->next=pn;
pn->pre=p;
p=p->next;
sum++;//元素个数++
}
}
//查找某个节点的位置
Node* findNode(Node* h,int n)
{
int i;
if((h==NULL)||(n<0)||(n>sum))
{
printf("查找位置不合法||链表为空！\n");
return NULL;
}
if(n==1)
{
return h;
}
for(i=1;i<n;i++)
{
h=h->next;
}
return h;
}

//末尾增加一个新的节点
int addBack(int d,Node* h)
{
int i,n=sum;
Node *pn=NULL;
pn=creteNode(d);
Node* p=h;
for(i=0;i<n-1;i++)
{
p=p->next;
}
//此时的p指向了最后一个元素
p->next=pn;//最后一个节点p的next为新节点
pn->pre=p;//新节点的前一个节点为p
pn->next=h;//pn的最后一个节点为头节点
h->pre=pn;//头节点的pre为新节点
sum++;
}

//头插法
int addFont(int d,Node** h)//修改头节点  传入二级指针
{
int i,n=sum;
Node* pn=NULL;
pn=creteNode(d);
Node* p=*h;
for(i=0;i<n-1;i++)
{
p=p->next;
}
//p为最后一个节点
pn->next=*h;//新节点成为头节点
p->next=pn;//最后一个节点p的下一个节点为新节点pn
pn->pre=p;//新的头节点的pre为p

(*h)->pre=pn;//原头节点的前一个节点为新节点

*h=pn;//新节点为头节点

sum++;
}

//插入
int insertNode(int n,int d,Node** h)//在n位置插入d
{
if((n<1)||(*h==NULL)||(n>sum))
{
printf("插入位置不合法||链表为空!\n");
return 0;
}
Node* pn=creteNode(d);//创建新的节点
//插入位置为1，即插入头节点的位置
if(n==1)
{
addFont(d,h);//调用头插法
return 0;
}
else if(n==sum)
{
addBack(d,*h);
return 0;
}
else
{
Node* pf=findNode(*h,n-1); //找到要删除的节点的前一个节点
pn->next=pf->next;//前一个节点的next等于新的节点的next
pf->next->pre=pn;//pf的next节点的pre应该为pn
pf->next=pn;//前一个节点的next等于新的节点
pn->pre=pf;//新节点的前一个节点为找到的前一个节点pf
sum++;
return 1;
}
}

//删除头节点
int DelectFont(Node** h)
{
//DelectFont(h);
int i, n1=sum;
Node* p=*h;
Node* pd=NULL;;
for(i=0;i<n1-1;i++)
{
p=p->next;
}

//p为最后一个节点
pd=*h;
*h=pd->next;//头节点的下一个节点成头节点

p->next=*h;//最后一个节点的next为头节点

(*h)->pre=p;//pd节点成为了头节点，它的前驱为p
sum--;//元素个数-1

return 0;
}

//删除第n个位置的元素
int deleteNode(int n,Node** h)
{
//int i;//循环变量
//判断头节点是否为空，位置是不是合法
if((*h==NULL)||(n<1)||(n>sum))
{
printf("删除的链表为空||删除的位置不合法！so 插入失败\n");
return 0;
}
Node* pd=NULL;
//删除头节点
if(n==1)
{
DelectFont(h);
return 0;
}

//删除
//找到要删除的节点的前一个节点
Node* pf=findNode(*h,n-1);
pd=pf->next;//将要删除的节点的给pd
pf->next=pd->next;//将删除元素的前一个的next指向删除元素的后一个元素
pd->pre=NULL;//pd的pre指向空

pd->next->pre=pf;//将删除元素的后一个元素的前驱给pf
pd->next=NULL;//pdnext指向空
sum--;
return 1;
}
//打印链表
void print(Node* h)
{
int i,n=sum;
printf("list:\n");
Node* p=h;
printf("正序遍历：\n");
for(i=1;i<=n;i++)
{
printf("%d ",p->data);
p=p->next;
}
//上面遍历到第一个节点
printf("\n");
printf("反序遍历：\n");
for(i=1;i<=n;i++)
{
printf("%d ",p->pre->data);
p=p->pre;
}
printf("\n");
}

int main()
{
Node* head=NULL;
creatList(&head);
deleteNode(2,&head);
print(head);
return 0;
}