小猪的数据结构辅助教程——2.7 线性表中的双向循环链表

数据结构

本节学习路线图与学习要点

学习要点：

1.了解引入双向循环链表的原因
2.熟悉双向循环链表的特点以及存储结构
3.掌握双向循环链表的一些基本操作的实现逻辑
4.掌握逆序输出双向循环链表元素逻辑

1.双向循环链表的引入

2.双向循环链表的存储结构

双向循环链表的特点：

上面也说了，空间换时间，比起循环链表只是多了一个指向前驱的指针
特点的话：
判断空表：L ->next = L -> prior = L;

存储结构：

typedef struct LNode
{
    ElemType data;         //数据域
    struct LNode *prior;   //前驱指针 
    struct LNode *next;   //后继指针
}LNode;  
typedef struct LNode *LinkList; 

双向循环链表的结构图：

3.相关基本操作的代码实现

1）构建空表

Status InitList(LinkList L)
{
    L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    if(!L)exit(ERROR);
    else L ->next = L ->prior = L;
    return OK;
} 

逻辑解析：

很简单，就是头结点自己指自己而已~

2）将表置空

void ClearList(LinkList L)
{
    LinkList p = L ->next;   //指向第一个结点 
    while(p != L)
    {
        p = p ->next;  //指向下一个结点 
        free(p->prior); //释放该结点的前驱结点 
    }
    L ->next = L ->prior = L; //自己指自己 
}

3）判断是否为空表

Status ListEmpty(LinkList L)
{
    return L->next == L && L ->prior == L?TRUE:FALSE;
}

4）销毁表

void DestoryList(LinkList L)
{
    ClearList(L);
    free(L);
    L = NULL;
}

5）获得表长度

int ListLength(LinkList L)
{
    int i = 0;
    LinkList p = L ->next;
    while(p != L)
    {
        i++;
        p = p ->next;
    }
    return i;
} 

6）获得表中第i个元素的值

Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
    int j = 1;
    LinkList p = L ->next;  //指向第一个结点
    while(p != L && j < i)   //指针后移 
    {
        j++;
        p = p ->next;
    } 
    if(p == L || j > i)return ERROR;  //找不到该元素
    e = p ->data;
    return OK;  
}

7）查找表中是否存在满足条件的元素

int LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType)) 
{
    int i = 0;
    LinkList p = L ->next ->next;  //指向第一个结点
    while(p != L ->next)
    {
        i++;
        if(compare(p->data,e))return i;
        p = p ->next; 
    } 
    return 0;   //找不到，返回0 
}

8）获得某个节点的直接前驱

Status BeforeElem(LinkList L,ElemType choose,ElemType *before)
{
    LinkList p = L ->next ->next;  //指向第二个结点
    while(p != L)   //未指向头结点
    {
        if(p ->data == choose)
        {
            before = p ->prior ->data; 
            return OK;
        }
        p = p ->next;
    } 
    return ERROR;
}

9）获得某个节点的直接后继

Status NextElem(LinkList L,ElemType choose,ElemType *behind)
{
    LinkList p = L ->next ->next; //指向第二个结点
    while(p != L)
    {
        if(p ->prior ->data == choose)
        {
            behind = p ->data;
            return OK;
        }
        p = p ->next;
    } 
    return ERROR;
}

10）返回第i个元素的地址

LinkList GetElemAdd(LinkList L,int i)
{
    int j;
    LinkList p = L;
    if(i < 0 || i > ListLength(L))return NULL; //判断i值位置是否合法
    for(j = 1;j < = i;j++)
    {
        p = p ->next;
    } 
    return p;
}   

11）往第i个位置插入元素

Status ListInsert(LinkList L,int i,ElemType e)
{
    LinkList p,q;
    //判断i值是否合法
    if(i < 1 || i > ListLength(L) + 1)return ERROR;
    p =  GetElemAdd(L,i - 1);
    //NULL的话说明，第i个结点的前驱不存在，
    //这里假设头节点为第一个结点的前驱   
    if(!p)return ERROR; 
    q = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    if(!q)return ERROR;
    q ->data = e;  //给新结点赋值
    q ->prior = p;  //新结点的前驱为第i - 1个结点
    q ->next = p ->next; //新结点的后记为第i个结点
    p ->next ->prior = q; //第i个结点前驱指向新结点 
    p ->next = q;  //第i-1个结点的后继指向新结点 
    return OK; 
}

实现逻辑图：

12）删除第i个位置的元素

Status ListDelete(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
    LinkList p;
    if(i < 1)return ERROR; //判断删除位置是否合法
    p = GetElemAdd(L,i);
    if(!p)return ERROR;  //为NULL说明第i个元素不存在
    e = p ->data;
    p ->prior ->next = p ->next; //i-1个结点的后继指向滴i+1个结点
    p ->next ->prior = p ->prior; //第i+1个结点的前驱指向第i - 1个结点
    free(p); //释放第i个结点
    return OK; 
}

实现逻辑图：

嘿嘿，是不是觉得少了个遍历表中元素的基本操作呢，别急，我们下面写个例子，
按正序遍历链表，以及逆序来遍历表中的所有元素~

4.简单例子：正序和逆序遍历表中元素

运行截图：

代码实现：

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int ElemType;  
typedef int Status;
typedef struct LNode
{
    ElemType data;         //数据域
    struct LNode *prior;   //前驱指针 
    struct LNode *next;   //后继指针
}LNode;  
typedef struct LNode *LinkList;
//定义一个创建N个结点的方法
 LinkList ListCreate(int N)
 {
    LinkList p,q,head;
    int i,data;
    q = head;
    head = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); 
    head ->prior = head;
    head ->next = head;
    p = head;
    for(i = 0;i < N;i++)
    {
        printf("请输入第%d个结点的值：",i + 1);
        scanf("%d",&data);
        q = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
        q ->data = data;
        p ->next = q;
        q ->prior = p;
        q ->next = head; 
        head ->prior = q; 
        p = q; 
    }
    return head;
 } 
 //定义一个打印结点数据的方法
 void PrintNode(ElemType e)
 {
    printf("%d\t",e);
 } 
 //定义一个正序输出链表的方法
 void ListTraverse(LinkList L)
 {
    LinkList p = L->next;  //指向首元结点
    while(p!=L)
    {
        PrintNode(p->data);
        p = p ->next;
    } 
    printf("\n");
 } 
 //定义一个逆序输出链表的方法
 void ListTraverseBack(LinkList L)
 {
    LinkList p = L ->prior;  //指向最后一个结点 
    while(p!=L)
    {
        PrintNode(p->data);
        p = p ->prior;
    } 
    printf("\n");
 } 
 int main()
 {
    LinkList p;
    int N = 0;
    printf("请输入双向链表的结点个数：");
    scanf("%d", &N);
    p = ListCreate(N);
    printf("正序打印链表中的结点：\n");
    ListTraverse(p);
    printf("逆序打印链表中的结点：\n");
    ListTraverseBack(p); 
    return 0;
 }

很简单，就不BB了~

5.本节示例代码下载：

https://github.com/coder-pig/Data-structure-auxiliary-tutorial/blob/master/List/list5.c
https://github.com/coder-pig/Data-structure-auxiliary-tutorial/blob/master/List/list6.c