C语言类的双向链表详解

2024-04-02 19:04:59 936人浏览安东尼

摘要

目录前言双向链表的定义双向链表的创建节点的创建双向链表节点查找双向链表的插入双向链表的节点删除双向链表的删除总结前言链表（linked list)是一种这样的数据结构，其中的各对象

前言

链表（linked list)是一种这样的数据结构，其中的各对象按线性排列。数组的线性顺序是由数组下标决定的，然而于数组不同的是，链表的各顺序是由链表中的指针决定的。

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。

双向链表的定义

双链表（doubly linked list)的每一个元素都是一个对象，每一个对象都有一个数据域和两个指针front和tail。对象中还可以包含其他辅助数据。设L为链表的一个元素，L.front指向他在链表中的后继元素，L.tail指向他的前继元素。

我们可以定义一个结构体封装这些数据

typedef struct node
{
	int data;
	struct Node* front;
	struct Node* tail;
}NODE, * LPNODE;

双向链表的创建

在c++中，我们以类的形式封装了双向链表。在类中，我们定义了两个指针，一个是指向链表的头部 frontNode，一个是指向了链表的尾部 tailNode，另外我们还加入了 curSize属性，记录节点的个数。在对象创建的过程就是链表创建的过程，我们只需要在类的构造函数中初始化参数即可。

class duplexHead {
public:
	duplexHead() {
		frontNode = NULL;
		tailNode = NULL;
		curSize = 0;
	}
 
	LPNODE createNode(int data);
	LPNODE seachNode(int data);
	void push_front(int data);
	void push_back(int data);
	void push_appoin(int posData, int data);
	void pop_front();
	void pop_back();
	void pop_appoin(int posData);
	void printByFront();
	void printByTail();
 
protected:
 
	LPNODE frontNode;
	LPNODE tailNode;
	int curSize;
 
};

节点的创建

在上面，我们已经知道双向链表的单体长啥样了，我们只需要给他的单体分配空间然后初始化他的参数即可。

LPNODE duplexHead::createNode(int data)
{
	LPNODE newNode = new NODE;
	assert(newNode);
	newNode->front = nullptr;
	newNode->tail = nullptr;
	newNode->data = data;
	return newNode;
}

双向链表节点查找

链表的查找我们可以定义一个函数LPNODE seachNode（int data)，当满足查找条件时，我们就返回当前节点的链表。在实际操作过程中，链表的数据域可能会有多个数据，可能要比较int 类型，可能要比较string类型等多种变化，这是我们可以在参数列表预留一个函数指针 (int) (*comparData)(LPNODE data),以应对多种需求。当然，在这里为了演示方便，我们就用一个int 类型的数据代替了。

 
LPNODE duplexHead::seachNode(int data)
{
	if (!curSize)
	{
		printf("链表为空，无法查找");
		return;
	}
	LPNODE preNode = frontNode;
	LPNODE curNode = frontNode;
	while (curNode != NULL && curNode->data != data)
	{
		preNode = curNode;
		curNode = preNode->tail;
	}
	if (curNode == nullptr)
	{
		printf("链表中没有该数据");
		return nullptr;
	}
 
	return curNode;
 
}

双向链表的插入

插入节点，我们分为头部插入和尾部插入以及指定位置插入。而这三种插入，都可分为3步。

（1）创建新节点

（2）找到插入位置

（3）插入

我们就以制定位置插入为例，如图所示，我们只需把原来相连的两个节点断开，然后再分别用指针拼接起来，当然我们也可以调用我们的seachNode来查找位置，这样就更方便一些了。

void duplexHead::push_appoin(int posData, int data)
{
 
	if (curSize == 0)
		return;
	if (frontNode->data == posData)
	{
		push_front(data);
	}
	else
	{
		LPNODE preNode = frontNode;
		LPNODE curNode = frontNode;
		while (curNode != NULL && curNode->data != posData)
		{
			preNode = curNode;
			curNode = preNode->tail;
		}
		if (curNode == NULL)
		{
			printf("未找到指定位置，无法插入！\n");
		}
		else
		{
			LPNODE newNode = createNode(data);
			preNode->tail = newNode;
			newNode->tail = curNode;
			curNode->front = newNode;
			newNode->front = preNode;
			curSize++;
		}
	}
}

双向链表的节点删除

删除节点我们也可以分为头部删除，尾部删除，指定数据删除。他与插入节点几乎是一样的

（1）找到删除位置

（2）删除

我们就以指定数据删除为例，我们通过while或者seachNode来查找到要删除的节点，然后把他的front 指向的位置和tail指向的位置记住，就可以直接删除节点了。删除完了节点要记得把前后段的链表连接上即可。

 
void duplexHead::pop_appoin(int posData)
{
	if (frontNode == NULL || curSize == 0)
	{
		printf("链表为空无法删除！");
		return;
	}
	if (frontNode->data == posData)
	{
		pop_front();
		return;
	}
	LPNODE preNode = frontNode;
	LPNODE curNode = frontNode;
	while (curNode != NULL && curNode->data != posData)
	{
		preNode = curNode;
		curNode = preNode->tail;
	}
	if (curNode == NULL)
	{
		printf("未找到指定位置无法删除！\n");
	}
	else
	{
		if (tailNode == curNode)
		{
			pop_back();
		}
		else
		{
			preNode->tail = curNode->tail;
			//curNode->tail是不是不空
			//当删除的表尾时候，curNode->tail等于空
			curNode->tail->front = preNode;
			free(curNode);
			curNode = NULL;
			curSize--;
		}
	}
}

双向链表的删除

于双向链表的创建一样，我们可以把双向链表的删除放在析构函数中，实现创建和删除自动化，当对象被创建，双向链表就被创建，当对象消亡，双向链表就删除了。

duplexHead::~duplexHead()
{
	if (!frontNode)return;
	LPNODE pmove ;
	
 
	while (!pmove)
	{
		pmove = frontNode->tail;
		delete frontNode->tail;
		frontNode = pmove;
	}
 
}