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一、概述
二、双向链表
三、双向链表实现步骤
从上面知道了双向链表的相关概念和一些特点，接下来开始实现双向链表，这里使用带有头结点的双向链表进行讲解，从初始化双向链表、插入数据、删除数据、查找数据、销毁双向链表5个操作进行说明，需要注意的是，双向链表的插入、删除操作需要改变两个指针域；其他操作基本和单链表一致。
📌3.1 c语言定义双向链表结点
为了和前几篇文章的链表做比较，双向链表结构体也尽量定义相似的。
typedef int elemtype;
typedef struct _doublelistnode
{
elemtype data;
struct _doublelistnode *prior; // 前驱指针
struct _doublelistnode *next; // 后驱指针
}doublelistnode;
typedef doublelistnode* doublelinklist;
📌3.2 双向链表初始化
因为带有头结点，初始化时就需要分配一个头结点的内存空间，且头指针会一直指向头结点。
双向链表初始化算法思路如下：
1、分配一个结点的存储空间作为头结点，并将头指针指向头结点；
2、让头结点的 prior指针 和 next指针 都指向null，头结点的数据填一个无效值；
3、将头指针返回给函数调用者。
c语言实现代码如下：
doublelinklist listinit()
{
doublelinklist list = (doublelinklist)malloc(sizeof(doublelistnode));
list->prior = null;
list->next = null;
list->data = -1;
return list;
}
📌3.3 双向链表插入数据
双向链表插入数据大致分为两个步骤：首先，找到插入位置n的前一个结点；其次，是插入新结点，可以：先连接新结点、再指向新结点的顺序。
先连接新结点：是先把新结点的两个指针域分别连接当前结点和下个结点，new->prior = cur;、new->next = cur->next;
再指向新结点：将当前节点的的指针域指向新节点，与旧节点断开，cur->next->prior = new;、cur->next = new;
双向链表在第n个位置插入数据的算法思路：
1、定义一个结点指针cur指向头结点，用来遍历链表；
2、定义一个变量cur_i，用来表示当前结点的序号，初始化为0表示当前指向头结点；
3、将cur指针不断往后移动，直到下个位置就是插入位置n，即当cur_i==(n-1)跳出循环;
4、若结束循环后是当前结点无效，说明链表长度不够；
5、否则，说明当前结点cur的下个位置就是插入位置n，分配存储空间给新结点new；
6、把值填进新节点的数据域，用新结点prior指向当前结点，next指向当前节点的下个节点；
7、再将下个结点的prior指向新结点，当前结点的next指向新结点，完成插入操作。
c语言实现代码如下：
int listinsert(doublelinklist list, int data, int n)// 将node插入到第n位,n从1开始
{
if(list==null || n<1) // 判断参数有效性
return -1;
doublelistnode* cur = list; // cur指向当前结点，初始化指向头结点
int cur_i=0; // cur_i表示当前结点的序号,0-头结点
while(cur && cur_i<(n-1))// 当前结点有效，且不是插入位置的前一个结点，就后移一个
{
cur = cur->next;
cur_i++;
}
if(!cur) // 当前结点无效，说明已经移动到最后
{
printf("[%s %d]error din't have no.%d\n", __function__,__line__, n);
return -1; // 链表没有 n 那么长
}
doublelistnode* new = (doublelistnode*)malloc(sizeof(doublelistnode));
new->data = data;
new->prior = cur;
new->next = cur->next;
if(cur->next) // 在最后一个结点插入时，cur->next==null
cur->next->prior = new;
cur->next = new;
return 0;
}
📌3.4 双向链表删除数据
双向链表删除结点也是需要改变两个指针域，大致步骤如下，首先，找到删除位置n的前一个结点；其次，“把前一个结点的next指针域指向删除结点del的下个结点”，“再把下个结点的prior指针域指向删除结点del的前个结点”，这样就删除了下一个结点。
双向链表删除第n个数据的算法思路：
1、定义一个结点指针cur指向头结点，用来遍历链表；
2、定义一个变量cur_i，用来表示下个结点的序号，初始化为0表示当前指向头结点；
3、将cur指针不断往后移动，直到下个位置就是删除位置n，即当cur_i==(n-1)跳出循环;
4、若结束循环后是最后一个结点(cur->next==null)，说明链表长度不够；
5、否则，说明下个结点(cur->next)就是删除位置n的结点delete，赋值delete = cur->next；
6、将前一个结点的next指针域指向 del 的下个结点 ，delete->prior->next = delete->next;
7、将下一个结点的prior指针域指向 del 的前个结点 ，delete->next->prior = delete->prior;;
8、最后释放delete结点的内存，完成删除操作。
c语言实现代码如下，删除结点更关注的是下个结点(cur->next)的有效性：
// 删除第n个结点，且将删除的值通过data传出
int listdelete(doublelinklist list, int *data, int n)
{
if(list==null || data==null || n<1)
return -1;
doublelistnode* cur = list; // cur指向当前结点，初始化指向头结点
int cur_i=0; // cur_i表示当前结点的序号,0-头结点
while(cur->next && cur_i<(n-1))
{// 下个结点有效，且当前位置不是删除位置的前一个，就后移一个
cur = cur->next;
cur_i++;
}
if(!cur->next) // 下个结点无效，说明已经移动到最后
{
printf("[%s %d]error din't have no.%d\n", __function__,__line__, n);
return -1; // 链表没有 n 那么长
}
doublelistnode *delete = cur->next;
delete->prior->next = delete->next;
delete->next->prior = delete->prior;
free(delete);
return 0;
}
📌3.5 双向链表查找数据
查找数据时，将指针指向第一个结点而非头结点，下面函数中list是头指针，指向头结点，双向链表非空时，list->next就是第一个结点；双向链表为空时，list->next == null。双向链表 和 单链表 查找数据的算法是一样的。
双向链表查找第n个数据的算法思路：
1、定义一个结点指针cur指向第一个结点(list->next)，用来遍历链表；
2、定义一个变量cur_i，用来表示当前结点的序号，初始化为1(第一步指向的就是第一个结点)；
3、若当前结点有效，且当前位置不是查找位置n，就继续后移，直到最后结点或cur_i==n跳出循环;
4、若结束循环后，当前结点无效，说明已经移动到最后，链表长度不够；
5、否则，说明当前结点(cur)就是查找位置n的结点；返回结点数据*data = cur->data。
c语言实现代码如下：
int listfind(doublelinklist list, int *data, int n)
{
if(list==null || data==null || n<1)
return -1;
doublelistnode* cur = list->next;// 指向第一个节点
int cur_i=1; // i表示当前结点的序号
while(cur && cur_i<n) // 当前结点有效，且当前位置不是查找位置n，就往后移动一个
{
cur = cur->next;
cur_i++;
}
if(!cur) // 当前结点无效，说明已经移动到最后
{
printf("[%s %d]error din't have no.%d\n", __function__,__line__, n);
return -1; // 链表没有 n 那么长
}
*data = cur->data;
printf("[%s %d]find no.%d = %d\n", __function__,__line__, n,*data);
return 0;
}
📌3.6 双向链表的销毁
双向链表销毁的算法思路：
1、定义一个结点指针cur指向第一个结点，用来遍历链表；
2、定义一个结点指针next，保存下个结点地址；
3、当前指针不是指向最后一个结点的指针域就后移，进入循环：
3.1、先保存下个结点地址，因为下个结点本来保存在cur->next，直接free(cur)会丢掉下个结点；
3.2、删除当前结点，释放内存
3.3、将当前指针指向前面保存好的下个结点。
4、结束循环后，已经删除完所有节点，此时需要将头结点的两个指针域都指向null，表示空链表。
c语言实现代码如下：
void listdestroy(doublelinklist list)
{
doublelistnode* cur = list->next; // 指向第一个节点
doublelistnode* next = null; // 用于保存下个结点地址
while(cur) // 当前结点有效，就往后移动
{
next = cur->next; // 保存下个结点地址
//printf("[%s %d]delete %d\n", __function__,__line__, cur->data);
free(cur); // 删除当前结点、并释放内存
cur = next; // 将当前结点指针指向下个结点
}
list->prior = null;
list->next = null;
}
四、双向链表完整代码
代码只是为了更好地了解循环链表，实现过程可能存在不足，有发现的，欢迎指正，谢谢！！！
代码已在ubuntu编译通过，可执行。
// doublelist.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef int elemtype;
typedef struct _doublelistnode
{
elemtype data;
struct _doublelistnode *prior; // 前驱指针
struct _doublelistnode *next; // 后驱指针
}doublelistnode;
typedef doublelistnode* doublelinklist;
doublelinklist listinit()
{
doublelinklist list = (doublelinklist)malloc(sizeof(doublelistnode));
list->prior = null;
list->next = null;
list->data = -1;
return list;
}
int listinsert(doublelinklist list, int data, int n)// 将node插入到第n位,n从1开始
{
if(list==null || n<1) // 判断参数有效性
return -1;
doublelistnode* cur = list; // cur指向当前结点，初始化指向头结点
int cur_i=0; // cur_i表示当前结点的序号,0-头结点
while(cur && cur_i<(n-1))// 当前结点有效，且不是插入位置的前一个结点，就后移一个
{
cur = cur->next;
cur_i++;
}
if(!cur) // 当前结点无效，说明已经移动到最后
{
printf("[%s %d]error din't have no.%d\n", __function__,__line__, n);
return -1; // 链表没有 n 那么长
}
doublelistnode* new = (doublelistnode*)malloc(sizeof(doublelistnode));
new->data = data;
new->prior = cur;
new->next = cur->next;
if(cur->next) // 在最后一个结点插入时，cur->next==null
cur->next->prior = new;
cur->next = new;
return 0;
}
// 删除第n个结点，且将删除的值通过data传出
int listdelete(doublelinklist list, int *data, int n)
{
if(list==null || data==null || n<1)
return -1;
doublelistnode* cur = list; // cur指向当前结点，初始化指向头结点
int cur_i=0; // cur_i表示当前结点的序号,0-头结点
while(cur->next && cur_i<(n-1))
{// 下个结点有效，且当前位置不是删除位置的前一个，就后移一个
cur = cur->next;
cur_i++;
}
if(!cur->next) // 下个结点无效，说明已经移动到最后
{
printf("[%s %d]error din't have no.%d\n", __function__,__line__, n);
return -1; // 链表没有 n 那么长
}
doublelistnode *delete = cur->next;
delete->prior->next = delete->next;
delete->next->prior = delete->prior;
free(delete);
return 0;
}
int listfind(doublelinklist list, int *data, int n)
{
if(list==null || data==null || n<1)
return -1;
doublelistnode* cur = list->next;// 指向第一个节点
int cur_i=1; // i表示当前结点的序号
while(cur && cur_i<n) // 当前结点有效，且当前位置不是查找位置n，就往后移动一个
{
cur = cur->next;
cur_i++;
}
if(!cur) // 当前结点无效，说明已经移动到最后
{
printf("[%s %d]error din't have no.%d\n", __function__,__line__, n);
return -1; // 链表没有 n 那么长
}
*data = cur->data;
printf("[%s %d]find no.%d = %d\n", __function__,__line__, n,*data);
return 0;
}
void listdestroy(doublelinklist list)
{
doublelistnode* cur = list->next; // 指向第一个节点
doublelistnode* next = null; // 用于保存下个结点地址
while(cur) // 当前结点有效，就往后移动
{
next = cur->next; // 保存下个结点地址
//printf("[%s %d]delete %d\n", __function__,__line__, cur->data);
free(cur); // 删除当前结点、并释放内存
cur = next; // 将当前结点指针指向下个结点
}
list->prior = null;
list->next = null;
}
void listprintf(doublelinklist list)
{
doublelistnode* cur = list->next;// 指向第一个节点
printf("list:[");
while(cur)
{
printf("%d,",cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("]\n");
}
int main()
{
doublelinklist list=listinit();
int data=0;
printf("linklist is empty !!! \n");
listinsert(list, 2, 2); // 空链表时，验证插入
listdelete(list, &data, 1); // 空链表时，验证删除
listfind(list, &data, 1); // 空链表时，验证查询
listdestroy(list); // 空链表时，验证销毁
printf("\ninsert 3 data\n");
// 正常插入3个数据
listinsert(list, 1, 1);
listinsert(list, 2, 2);
listinsert(list, 3, 3);
listprintf(list);
printf("\n验证错误值\n");
listinsert(list, 5, 5); // 验证插入
listdelete(list, &data, 4); // 验证删除
listfind(list, &data, 4); // 验证查询
printf("\n正常操作\n");
// 正常操作
listfind(list, &data, 2);
printf("delete 2,now\n");
listdelete(list, &data, 2);
listprintf(list);
printf("insert 4 to 2,now\n");
listinsert(list, 4, 2);
listprintf(list);
printf("destroy ,now\n");
listdestroy(list);
listprintf(list);
return 0;
}
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