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前面我们学习了单链表#xff0c;它解决了顺序表中插入删除需… ✨✨ 欢迎大家来到贝蒂大讲堂✨✨ 养成好习惯先赞后看哦~ 所属专栏数据结构与算法 贝蒂的主页Betty’s blog 1. 前言
前面我们学习了单链表它解决了顺序表中插入删除需要挪动大量数据的缺点。但同时也有仍需改进的地方比如说我们有时候需要寻找某个节点的前一个节点对于单链表而言只能遍历这样就可能造成大量时间的浪费。为了解决这个问题我们就要学习今天的主角——带头双向循环链表。 2. 双向链表的功能 初始化顺序表中的数据。对顺序表进行尾插(末尾插入数据)。对顺序表进行头插(开头插入数据)。对顺序表进行头删(开头删除数据)。对顺序表进行尾删(末尾删除数据)。对顺序表就像查找数据。对顺序表数据进行修改。任意位置的删除和插入数据。打印顺序表中的数据。销毁顺序表。 3. 双向链表的定义
双向链表的定义结构体需要包含三个成员一个成员存储数值一个成员存储前一个节点的地址最后一个成员存储下一个节点的地址。
typedef int LTDataType;
typedef struct DoubleList
{struct DoubleList* prev;//指向前一个节点LTDataType data;struct DoubleList* next;//指向下一个节点
}DListNode;4. 双向链表的功能
4.1 初始化双向链表
在初始化双向链表时我们需要创建一个头节点也就是我们常说的哨兵位头节点。
(1) 创建头结点
DListNode* DLNodeCreat(LTDataType x)
{DListNode* newnode (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));if (newnode NULL){perror(malloc fail:);return NULL;}newnode-prev NULL;newnode-next NULL;newnode-data x;return newnode;
}(2) 初始化
初始化将头节点的前后指针都指向自己并将数值至为-1。
DListNode* InitDList()
{DListNode* phead DLNodeCreat(-1);phead-prev phead;phead-next phead;return phead;
}(3) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度固定创造一个节点空间复杂度为O(1)。
4.2 双向链表尾插
因为我们实现的双向链表存在头节点所以我们不需要像实现单链表一样先判断链表是否为空。
(1) 代码实现
void DListPushBack(DListNode* ptr, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* tail ptr-prev;DListNode* newnode DLNodeCreat(x);tail-next newnode;newnode-prev tail;ptr-prev newnode;newnode-next ptr;
}(2) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度固定创造一个节点空间复杂度为O(1)。
4.3 双向链表头插
因为带头双向循环链表的特性即使只有头节点进行头插代码实现也是相同的。
(1) 代码实现
void DListPushFront(DListNode* ptr, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* next ptr-next;DListNode* newnode DLNodeCreat(x);ptr-next newnode;newnode-prev ptr;newnode-next next;next-prev newnode;
}(2) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度固定创造一个节点空间复杂度为O(1)。
4.4 双向链表尾删
有了循环找尾节点也十分容易双向链表尾删自然并不困难。但是需要防止删除头节点。
(1) 代码实现
void DListPopBack(DListNode* ptr)
{assert(ptr);assert(ptr-next ! ptr);//放置删除头节点DListNode* tail ptr-prev;DListNode* tailprev tail-prev;free(tail);tail NULL;tailprev-next ptr;ptr-prev tailprev;
}(2) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
4.5 双向链表头删
头删与尾删一样都需要防止删除头节点。
(1) 代码实现
void DListPopFront(DListNode* ptr)
{assert(ptr);assert(ptr-next ! ptr);DListNode* phead ptr-next;DListNode* pheadnext phead-next;free(phead);ptr-next pheadnext;pheadnext-prev ptr;
}(2) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
4.6 双向链表查找
和单链表一样我们也可以对双向链表进行查找。如果找到就返回该节点的地址否则返回NULL。
(1) 代码实现
DListNode* DListFind(DListNode* ptr, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){if (cur-data x){return cur;}cur cur-next;}return NULL;
}(2) 复杂度分析
时间复杂度可能需要遍历整个链表时间复杂度为O(N)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
4.7 修改双向链表
我们可以结合双向链表的查找对双向链表进行修改。
(1) 代码实现
void DListModify(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x)
{assert(ptr);assert(ptr ! pos);//防止对头节点操作DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){if (cur pos){cur-data x;}cur cur-next;}
}(2) 复杂度分析
时间复杂度可能需要遍历整个链表时间复杂度为O(N)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
4.8 双向链表指定插入数据
随机插入数据可以分为向前插入与向后插入。
(1) 向前插入
void DListInsertF(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* newnode DLNodeCreat(x);DListNode* prev pos-prev;newnode-prev prev;newnode-next pos;prev-next newnode;pos-prev newnode;
}(2) 向后插入
void DListInsertB(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* newnode DLNodeCreat(x);DListNode* next pos-next;newnode-prev pos;newnode-next next;next-prev newnode;pos-next newnode;
}(3) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
4.9 指定位置删除数据
任意删除也需要放置删除头节点并且因为其特点只需要一个参数就能完成该操作。
(1) 代码实现
void DListErase(DListNode* pos)
{assert(pos);assert(pos ! pos-next);pos-prev-next pos - next;pos-next-prev pos-prev;free(pos);pos NULL;
}(2) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
4.10 打印双向链表
打印双向链表只需将循环之前的数据全部打印即可。
(1) 代码实现
void DLTPrint(DListNode* ptr)
{assert(ptr);printf(guard);DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){printf(%d, cur-data);cur cur-next;}printf(\n);
}(2) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
4.11 销毁双向链表
(1) 代码实现
void DListDestroy(DListNode* ptr)
{assert(ptr);DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){DListNode* next cur-next;free(cur);cur next;}free(ptr);
}(2) 复杂度分析
时间复杂度没有其他额外的时间消耗时间复杂度为O(1)。空间复杂度没有额外的空间消耗空间复杂度为O(1)。
5. 完整代码
5.1 DList.h
#includestdio.h
#includestdlib.h
#includeassert.h
typedef int LTDataType;
typedef struct DoubleList
{struct DoubleList* prev;//指向前一个节点LTDataType data;struct DoubleList* next;//指向下一个节点
}DListNode;
DListNode* InitDList();//初始化
void DListPushBack(DListNode* ptr, LTDataType x);//尾插
void DLTPrint(DListNode* ptr);//打印
void DListPushFront(DListNode* ptr, LTDataType x);//头插
void DListPopBack(DListNode* ptr);//尾删
void DListPopFront(DListNode* ptr);//头删
DListNode*DListFind(DListNode* ptr, LTDataType x);//查找
void DListModify(DListNode* ptr, DListNode* pos);//修改
void DListInsertF(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x);//任意位置之前插入
void DListInsertB(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x);//任意位置之后插入
void DListErase(DListNode* pos);//任意位置删除
void DListDestroy(DListNode* ptr);//销毁双向链表5.2 DList.c
#includeDoubleList.h
DListNode* DLNodeCreat(LTDataType x)
{DListNode* newnode (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));if (newnode NULL){perror(malloc fail:);return NULL;}newnode-prev NULL;newnode-next NULL;newnode-data x;return newnode;
}
DListNode* InitDList()
{DListNode* phead DLNodeCreat(-1);phead-prev phead;phead-next phead;return phead;
}
void DListPushBack(DListNode* ptr, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* tail ptr-prev;DListNode* newnode DLNodeCreat(x);tail-next newnode;newnode-prev tail;ptr-prev newnode;newnode-next ptr;
}
void DListPushFront(DListNode* ptr, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* next ptr-next;DListNode* newnode DLNodeCreat(x);ptr-next newnode;newnode-prev ptr;newnode-next next;next-prev newnode;
}
void DListPopBack(DListNode* ptr)
{assert(ptr);assert(ptr-next ! ptr);//放置删除头节点DListNode* tail ptr-prev;DListNode* tailprev tail-prev;free(tail);tail NULL;tailprev-next ptr;ptr-prev tailprev;
}
void DListPopFront(DListNode* ptr)
{assert(ptr);assert(ptr-next ! ptr);DListNode* phead ptr-next;DListNode* pheadnext phead-next;free(phead);ptr-next pheadnext;pheadnext-prev ptr;
}
DListNode* DListFind(DListNode* ptr, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){if (cur-data x){return cur;}cur cur-next;}return NULL;
}
void DListModify(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x)
{assert(ptr);assert(ptr ! pos);//防止对头节点操作DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){if (cur pos){cur-data x;}cur cur-next;}
}
void DListInsertF(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* newnode DLNodeCreat(x);DListNode* prev pos-prev;newnode-prev prev;newnode-next pos;prev-next newnode;pos-prev newnode;
}
void DListInsertB(DListNode* ptr, DListNode* pos, LTDataType x)
{assert(ptr);DListNode* newnode DLNodeCreat(x);DListNode* next pos-next;newnode-prev pos;newnode-next next;next-prev newnode;pos-next newnode;
}
void DListErase(DListNode* pos)
{assert(pos);assert(pos ! pos-next);pos-prev-next pos - next;pos-next-prev pos-prev;free(pos);pos NULL;
}
void DLTPrint(DListNode* ptr)
{assert(ptr);printf(guard);DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){printf(%d, cur-data);cur cur-next;}printf(\n);
}
void DListDestroy(DListNode* ptr)
{assert(ptr);DListNode* cur ptr-next;while (cur ! ptr){DListNode* next cur-next;free(cur);cur next;}free(ptr);
}
