记录数据结构与算法的学习之路 -----002.双向链表以及循环链表

1.单向循环链表

链表是由一个一个结点组成的，当最后一个结点不是指向空，而是指向头结点的时候，这个链表就叫做单向循环链表，如下图所示：

图1.png

1.1 单向循环链表的创建

创建链表时，我们需要先判断链表是否是第一次创建。如果是第一次创建，则需要将新结点的指针指向自身。如果不是，我们在创建新结点的时候，将结点插在结尾的位置（也可以插入首结点，但是尾（后）插法更符合代码逻辑），然后让尾结点的指针指向新结点，再让新结点的指针指向首结点，这样就创建成功了。

#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

//定义结点
typedef struct Node{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;

typedef struct Node * LinkList;

/*
 4.1 循环链表创建!
 2种情况:① 第一次开始创建; ②已经创建,往里面新增数据
 
 1. 判断是否第一次创建链表
    YES->创建一个新结点,并使得新结点的next 指向自身; (*L)->next = (*L);
    NO-> 找链表尾结点,将尾结点的next = 新结点. 新结点的next = (*L);
 */
Status CreateList(LinkList *L){

    int item;
    LinkList temp = NULL;
    LinkList target = NULL;
    printf("输入节点的值，输入0结束\n");
    while(1)
    {
        scanf("%d",&item);
        if(item==0) break;
        
          //如果输入的链表是空。则创建一个新的节点，使其next指针指向自己  (*head)->next=*head;
        if(*L==NULL)
        {
            *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
            if(!L)exit(0);
            (*L)->data=item;
            (*L)->next=*L;
        }
        else
        {
           //输入的链表不是空的，寻找链表的尾节点，使尾节点的next=新节点。新节点的next指向头节点
            
            for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
            
            temp=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
            
            if(!temp) return ERROR;
            
            temp->data=item;
            temp->next=*L;  //新节点指向头节点
            target->next=temp;//尾节点指向新节点
        }
    }
    
    return OK;
}

1.2 单向循环链表的插入

情况1 插入位置在首元结点上

图2.png

当我们对链表进行插入的时候，我们需要先判断插入的位置是否在首元结点上，如果是，则需要将新创建的结点2的指针指向首元结点6，再将最后一个结点20的指针指向新的结点2，然后将l的指针指向2。

情况2 其他位置上

图3.png

当插入结点当位置不在首结点时，我们需要找到插入位置的前一个结点，将新创建的结点的指针指向后一个结点18，然后将前一个结点16的指针指向新结点。

Status ListInsert(LinkList *L, int place, int num){
    
    LinkList temp ,target;
    int i;
    if (place == 1) {
        
        //如果插入的位置为1,则属于插入首元结点,所以需要特殊处理
        //1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
        //2. 找到链表最后的结点_尾结点,
        //3. 让新结点的next 执行头结点.
        //4. 尾结点的next 指向新的头结点;
        //5. 让头指针指向temp(临时的新结点)
        
        temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (temp == NULL) {
            return ERROR;
        }
        temp->data = num;
        
        for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
        
        temp->next = *L;
        target->next = temp;
        *L = temp;
        
    }else
    {
        
        //如果插入的位置在其他位置;
        //1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
        //2. 先找到插入的位置,如果超过链表长度,则自动插入队尾;
        //3. 通过target找到要插入位置的前一个结点, 让target->next = temp;
        //4. 插入结点的前驱指向新结点,新结点的next 指向target原来的next位置 ;
        
        temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (temp == NULL) {
            return ERROR;
        }
        temp->data = num;
        
        for ( i = 1,target = *L; target->next != *L && i != place - 1; target = target->next,i++) ;
        
        temp->next = target->next;
        target->next = temp;
    }
    
    return OK;
}

1.3 单向循环链表的删除

删除和插入类似，也需要判断删除的是否时首元结点，如果删除的是首元结点，需要找到尾结点，将尾结点的指针指向新结点，新结点作为头结点。如果是其他位置，同样也是需要知道删除的位置，然后找到删除的前一个结点的位置，将前一个位置的结点指向删除位置的下一个结点，最后，释放删除的结点。

Status  LinkListDelete(LinkList *L,int place){
    
    LinkList temp,target;
    int i;
    //temp 指向链表首元结点
    temp = *L;
    if(temp == NULL) return ERROR;
    
    
    if (place == 1) {
        
        //①.如果删除到只剩下首元结点了,则直接将*L置空;
        if((*L)->next == (*L)){
            (*L) = NULL;
            return OK;
        }
        
        
        //②.链表还有很多数据,但是删除的是首结点;
        //1. 找到尾结点, 使得尾结点next 指向头结点的下一个结点 target->next = (*L)->next;
        //2. 新结点做为头结点,则释放原来的头结点
        
        for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
        temp = *L;
        
        *L = (*L)->next;
        target->next = *L;
        free(temp);
    }else
    {

        //如果删除其他结点--其他结点
        //1. 找到删除结点前一个结点target
        //2. 使得target->next 指向下一个结点
        //3. 释放需要删除的结点temp
        for(i=1,target = *L;target->next != *L && i != place -1;target = target->next,i++) ;

            temp = target->next;
            target->next = temp->next;
            free(temp);
        }
    
    return OK;
    
}

1.4 单链表的查询

int findValue(LinkList L,int value){
    
    int i = 1;
    LinkList p;
    p = L;
    
    //寻找链表中的结点 data == value
    while (p->data != value && p->next != L) {
        i++;
        p = p->next;
    }
    
    //当尾结点指向头结点就会直接跳出循环,所以要额外增加一次判断尾结点的data == value;
    if (p->next == L && p->data != value) {
        return  -1;
    }
    
    return i;
    
}

2.双向链表

2.1双向链表的介绍

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。[图片上传中...(图5.png-574eac-1586502078912-0)]

图4.png

图5.png

2.2双向链表的创建

a）双向链表的创建建议在首元结点前插入头结点，方便链表的处理；
b）双向链表的创建建议使用尾插法，使用头插法创建的链表是倒序的。

#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

//定义结点
typedef struct Node{
    ElemType data;
    struct Node *prior;
    struct Node *next;
}Node;

typedef struct Node * LinkList;

Status createLinkList(LinkList *L){
    
    //*L 指向头结点
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    if (*L == NULL) return ERROR;
    
    (*L)->prior = NULL;
    (*L)->next = NULL;
    (*L)->data = -1;
    
    //新增数据
    LinkList p = *L;
    for(int i=0; i < 10;i++){
        
        //1.创建1个临时的结点
        LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        temp->prior = NULL;
        temp->next = NULL;
        temp->data = i;
        
        //2.为新增的结点建立双向链表关系
        //① temp 是p的后继
        p->next = temp;
        //② temp 的前驱是p
        temp->prior = p;
        //③ p 要记录最后的结点的位置,方便下一次插入
        p = p->next;
        
    }
    
    return OK;
}

//5.2 打印循环链表的元素
void display(LinkList L){
    
    LinkList temp = L->next;
    
    if(temp == NULL){
        printf("打印的双向链表为空!\n");
        return;
    }
    
    while (temp) {
        printf("%d  ",temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("\n");
    
}

2.3 双向链表的插入

假设c结点要往一个双向链表中插入，位置在结点A和结点B之间，首先我们需要将B结点的前驱指向C，然后将C结点的后继指向B，然后将A结点的后继指向C，最后让C结点的前驱指向A，这样，C结点就插入到了链表当中。
当插入的结点在最后的时候，让最后一个结点的后继指向插入当结点，然后将插入结点的前驱指向最后一个结点，再把插入结点指向空。

图6.png

Status ListInsert(LinkList *L, int i, ElemType data){
    
    //1. 插入的位置不合法 为0或者为负数
    if(i < 1) return ERROR;
    
    //2. 新建结点
    LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    temp->data = data;
    temp->prior = NULL;
    temp->next = NULL;
    
    //3.将p指向头结点!
    LinkList p = *L;
    
    //4. 找到插入位置i直接的结点
    for(int j = 1; j < i && p;j++)
        p = p->next;
    
    //5. 如果插入的位置超过链表本身的长度
    if(p == NULL){
        return  ERROR;
    }
    
    //6. 判断插入位置是否为链表尾部;
    if (p->next == NULL) {
        
        p->next = temp;
        temp->prior = p;
    }else
    {
        //1 将p->next 结点的前驱prior = temp
        p->next->prior = temp;
        //2 将temp->next 指向原来的p->next
        temp->next = p->next;
        //3 p->next 更新成新创建的temp
        p->next = temp;
        //4 新创建的temp前驱 = p
        temp->prior = p;
    }
    
    return  OK;
}

2.4双向链表的删除

当我们要删除一个结点的时候，我们需要找到删除结点的前一个结点和后一个结点，让他们建立联系，然后释放删除的结点就OK了。

图7.png

2.4.1 删除双向链表指定位置上的结点

Status ListDelete(LinkList *L, int i, ElemType *e){
    
    int k = 1;
    LinkList p = (*L);
    
    //1.判断双向链表是否为空,如果为空则返回ERROR;
    if (*L == NULL) {
        return ERROR;
    }
    
  
    //2. 将指针p移动到删除元素位置前一个
    while (k < i && p != NULL) {
        p = p->next;
        k++;
    }
    
    //3.如果k>i 或者 p == NULL 则返回ERROR
    if (k>i || p == NULL) {
        return  ERROR;
    }
    
    //4.创建临时指针delTemp 指向要删除的结点,并将要删除的结点的data 赋值给*e,带回到main函数
    LinkList delTemp = p->next;
    *e = delTemp->data;
    
    //5. p->next 等于要删除的结点的下一个结点
    p->next = delTemp->next;
    
    //6. 如果删除结点的下一个结点不为空,则将将要删除的下一个结点的前驱指针赋值p;
    if (delTemp->next != NULL) {
        delTemp->next->prior = p;
    }
    
    //7.删除delTemp结点
    free(delTemp);
    
    return OK;
    
}

2.4.2 删除双向链表指定的元素

Status LinkListDeletVAL(LinkList *L, int data){
    
    LinkList p = *L;
    
    //1.遍历双向循环链表
    while (p) {
       
        //2.判断当前结点的数据域和data是否相等,若相等则删除该结点
        if (p->data == data) {
            
            //修改被删除结点的前驱结点的后继指针,参考图上步骤1️⃣
            p->prior->next = p->next;
            //修改被删除结点的后继结点的前驱指针,参考图上步骤2️⃣
            if(p->next != NULL){
                p->next->prior = p->prior;
            }
            //释放被删除结点p
            free(p);
            //退出循环
            break;
        }
        
        //没有找到该结点,则继续移动指针p
        p = p->next;
    }
    
    return OK;

2.5 在双向链表中查找元素

int selectElem(LinkList L,ElemType elem){
    
    LinkList p = L->next;
    int i = 1;
    while (p) {
        if (p->data == elem) {
            return i;
        }
        
        i++;
        p = p->next;
    }
    
    return  -1;
}

2.6 在双向链表中更新结点

Status replaceLinkList(LinkList *L,int index,ElemType newElem){
    LinkList p = (*L)->next;
    
    for (int i = 1; i < index; i++) {
        p = p->next;
    }
    
    p->data = newElem;
    return OK;
}

3. 双向循环链表

双向循环链表和双向链表之间的区别在于首结点和尾结点需要做一些处理。
a）空的双向循环链表的前驱和后继都指向自身；
b）对于非空的双向循环链表，首结点的前驱指向尾结点，尾结点的后继指向首结点。

图8.png

#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

//定义结点
typedef struct Node{
    ElemType data;
    struct Node *prior;
    struct Node *next;
}Node;

typedef struct Node * LinkList;

3.1 双向循环链表的创建

Status creatLinkList(LinkList *L){
    
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    if (*L == NULL) {
        return ERROR;
    }
    
    (*L)->next = (*L);
    (*L)->prior = (*L);
    
    //新增数据
    LinkList p = *L;
    for(int i=0; i < 10;i++){
        
        //1.创建1个临时的结点
        LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        temp->data = i;
        
        //2.为新增的结点建立双向链表关系
        //① temp 是p的后继
        p->next = temp;
        //② temp 的前驱是p
        temp->prior = p;
        //③ temp的后继是*L
        temp->next = (*L);
        //④ p 的前驱是新建的temp
        p->prior = temp;
        //⑤ p 要记录最后的结点的位置,方便下一次插入
        p = p->next;
        
    }
    
    return OK;
   
}

3.2 双向循环链表插入

双向循环链表的插入和双向链表的插入基本相同，不同的区别是当插入结点是最后一个结点的时候，需要改变尾结点的后继和首结点的前驱。

Status LinkListInsert(LinkList *L, int index, ElemType e){
   
    //1. 创建指针p,指向双向链表头
    LinkList p = (*L);
    int i = 1;
    
    //2.双向循环链表为空,则返回error
    if(*L == NULL) return ERROR;
   
    //3.找到插入前一个位置上的结点p
    while (i < index && p->next != *L) {
        p = p->next;
        i++;
    }
    
    //4.如果i>index 则返回error
    if (i > index)  return ERROR;
    
    //5.创建新结点temp
    LinkList temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    
    //6.temp 结点为空,则返回error
    if (temp == NULL) return ERROR;
    
    //7.将生成的新结点temp数据域赋值e.
    temp->data = e;
    
    //8.将结点temp 的前驱结点为p;
    temp->prior = p;
    //9.temp的后继结点指向p->next;
    temp->next = p->next;
    //10.p的后继结点为新结点temp;
    p->next = temp;
    
    //如果temp 结点不是最后一个结点
    if (*L != temp->next) {
        
        //11.temp节点的下一个结点的前驱为temp 结点
        temp->next->prior = temp;
    }else{

        (*L)->prior = temp;
        
    }
    
    return OK;
}

3.3双向循环链表删除

双向循环链表的删除和双向链表的删除的逻辑是一样，当删除到只剩下一个有效结点了，需要进行释放。

Status LinkListDelete(LinkList *L,int index,ElemType *e){
    
    int i = 1;
    LinkList temp = (*L)->next;
    
    if (*L == NULL) {
        return  ERROR;
    }
    
    //①.如果删除到只剩下首元结点了,则直接将*L置空;
    if(temp->next == *L){
        free(*L);
        (*L) = NULL;
        return OK;
    }
    
    //1.找到要删除的结点
    while (i < index) {
        temp = temp->next;
        i++;
    }

    //2.给e赋值要删除结点的数据域
    *e = temp->data;
    
    //3.修改被删除结点的前驱结点的后继指针
    temp->prior->next = temp->next;
    //4.修改被删除结点的后继结点的前驱指针
    temp->next->prior = temp->prior;
    //5. 删除结点temp
    free(temp);
    
    return OK;
    
}

最后编辑于：2020.04.10 17:31:22

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沈念sama阅读 43,558评论 1赞 300
护林员之死
正文独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋以下内容为张勋视角年9月15日...
茶点故事阅读 36,007评论 2赞 325
白月光启示录
正文我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
茶点故事阅读 38,117评论 1赞 334
活死人
序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
沈念sama阅读 33,756评论 4赞 324
日本核电站爆炸内幕
正文年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
茶点故事阅读 39,324评论 3赞 307
男人毒药：我在死后第九天来索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
开封第一讲书人阅读 30,315评论 0赞 19
一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
文/苍兰香墨我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。一阵脚步声响...
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情欲美人皮
我被黑心中介骗来泰国打工，没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。一个月前我还...
沈念sama阅读 45,578评论 2赞 355
代替公主和亲
正文我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
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