引言
数据结构之路在链表章节,前面介绍过单链表,今天我们来介绍最复杂的链表——双向链表(Double Linked List)
链表的分类
虽然有这么多的链表的结构,但是我们实际中 最常用 还是 两种结构 : 单链表 和 双向带头循环链表
1. 无头单向非循环链表 :结构简单,一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的 子结构 ,如 哈希桶、图的邻接表 等等。另外这种结构在 笔试面试 中出现很多。
2. 带头双向循环链表 :结构最复杂,一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构,都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂,但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势, 实现 反而 简单 了,后面我们代码实现了就知道了。
前面我们讲的单链表,就是无头单向非循环链表,而现在讲的双向链表,就是带头双向循环链表。
双向链表的结构
注意: 这里的 “带头” 跟前面我们说的“头节点”是两个概念,实际前面的在单链表阶段称呼不严谨,但是为了同学们更好的理解就直接称为单链表的头节点。
带头链表里的头节点,实际为“哨兵位” ,哨兵位节点 不存储任何有效元素 ,只是站在这里“放哨的”
“哨兵位”存在的意义:
遍历循环链表避免死循环
双向链表的实现
定义
与单链表不同,一个节点里有两个指针,分别指向前节点和后节点,实现双向
创建新节点
创建新节点与单链表大致相同,抽离成函数方便创建节点
初始化
双向链表与单链表很大区别,就是在于初始化,创建哨兵位,而哨兵位不存储有效数据,所有这里存入-1,并让prev和next指针都指向自身
打印
首先assert断言,因为phead指向哨兵位,一定不为空,其次因为双向循环链表里没有NULL,所有停止条件就看哨兵位,当cur指针的下一个为哨兵位时,就代表走到尾部了
尾插
双向循环结构在空链表插入时,带来了极大的便利。因为prev指针的存在,使得找尾十分方便,不用遍历链表,直接访问哨兵位的上一个节点即可
如果是单链表,是不是还要讨论空链表的特殊情况啊?但是,在双向循环链表中,上述代码就可包含所有情况。因为哨兵位的存在,使得链表一定不为空。
同时,因为哨兵位的存在,我们不用传二级指针了,只用对结构体进行操作。怎么样,有没有发现双向链表的巨大优势?
运行结果
头插
头插时,要注意的就是要先链接后一个节点,再链接前一个节点
运行结果
判断链表是否为空
删除值得注意的是,不能删除哨兵位,要不然后续都无法对链表进行操作,所以专门写个函数来判断除了哨兵位链表是否为空,再用assert断言返回值
如果phead和phead->next相等,则为空,返回1,即为真 ;不相等,则不为空,返回0,即为假
尾删
经历过单链表,双向链表的尾删就显得太简单了。找尾tail直接往phead的上一位,同时创建tailPrev,在释放尾部节点后,双向链接哨兵位
运行结果
头删
同样,双向链表的头删也很简单。 找头first往phead的下一位,再创建second,在释放头部空间后,双向链接哨兵位
运行结果