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双向循环链表及各功能函数设计

2024-04-24 21:53 由 Rice_rice 发表于 #其他

双向循环链表

/**

* @file name: 双向链表接口设计

* @brief

* @author ni456xinmie@163.com

* @date 2024/04/24

* @version 1.0 ：版本

* @property ：

* @note

* CopyRight (c) 2023-2024 ni456xinmie@163.com All Right Reseverd

*/

构造双向循环链表的结点

// 指的是双向循环链表中的结点有效数据类型，用户可以根据需要进行修改
typedef int DataType_t;

// 构造双向循环链表的结点,链表中所有结点的数据类型应该是相同的
typedef struct DoubleLinkedList
{
	DataType_t data;			   // 结点的数据域
	struct DoubleLinkedList *prev; // 直接前驱的指针域
	struct DoubleLinkedList *next; // 直接后继的指针域

} DoubleCirLList_t;

功能函数：创建空双向循环链表

DoubleCirLList_t *DoubleCirLList_Create(void)
{
	// 1.创建一个头结点并对头结点申请内存
	DoubleCirLList_t *Head = (DoubleCirLList_t *)calloc(1, sizeof(DoubleCirLList_t));
	if (NULL == Head)
	{
		perror("Calloc memory for Head is Failed");
		exit(-1);
	}
	// 2.对头结点进行初始化，头结点是不存储数据域，指针域指向自身即可，体现“循环”
	Head->prev = Head;
	Head->next = Head;
	// 3.把头结点的地址返回即可
	return Head;
}

功能函数：创建新的结点，并对新结点进行初始化（数据域 + 指针域）

DoubleCirLList_t *DoubleCirLList_NewNode(DataType_t data)
{
	// 1.创建一个新结点并对新结点申请内存
	DoubleCirLList_t *New = (DoubleCirLList_t *)calloc(1, sizeof(DoubleCirLList_t));
	if (NULL == New)
	{
		perror("Calloc memory for NewNode is Failed");
		return NULL;
	}
	// 2.对新结点的数据域和指针域（2个）进行初始化,指针域指向结点自身，体现“循环”
	New->data = data;
	New->prev = New;
	New->next = New;
	return New;
}

功能函数：在头部插入新元素

bool DoubleCirLList_HeadInsert(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t data)
{
	DoubleCirLList_t *new = DoubleCirLList_NewNode(data);
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next;
	if (Head->next == Head) // empty list 链表为空的情况
	{
		Head->next = new;
		return true;
	}
	Phead->prev->next = new; // normal situation 普通情况
	new->prev = Phead->prev;
	new->next = Phead;
	Phead->prev = new;
	Head->next = new;
	return true;
}

功能函数：在尾部插入新元素

bool DoubleCirLList_TailInsert(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t data)
{
	DoubleCirLList_t *new = DoubleCirLList_NewNode(data);
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next->prev; // 临时记录尾节点的位置
	if (Head->next == Head)						// judge is the null 链表为空的情况
	{
		Head->next = new;
		return true;
	}
	new->prev = Phead; // as the normal situation,insert the last node 普通情况，在尾部插入节点
	Phead->next = new;
	new->next = Head->next;
	Head->next->prev = new;
	return true;
}

功能函数：在指定位置插插入新元素

bool DoubleCirLList_DestInsert(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t destval, DataType_t data)
{
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next; // 临时记录当前节点的位置
	// DataType_t i = Head->data;
	DoubleCirLList_t *new = DoubleCirLList_NewNode(data);
	if (Head->next == Head) // judge the empty list 链表为空的情况
	{
		printf("The list is empty.\n");
		return false;
	}
	while (destval != Phead->data) // as the normal situation,find the destval找到目标值
	{
		Phead = Phead->next;
		if (Phead == Head->next)
		{
			printf("There is no destination value.\n"); // 遍历完成以后仍找不到目标值，就退出
			return false;
		}
	}
	new->next = Phead->next; // 如果存在目标值，则进行插入操作,因为是循环，因此头插，尾插都能包络
	Phead->next->prev = new;
	new->prev = Phead;
	Phead->next = new;
	return true;
}

功能函数：删除首元素

bool DoubleCirLList_HeadDel(DoubleCirLList_t *Head)
{
	// 对链表的首结点的地址进行备份
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next;
	if (Head->next == Head) // 判断当前链表是否为空，为空则直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	if (Head->next->next == Head->next) // 判断当前链表是否仅一个元素
	{
		Head->next = Head;
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		free(Phead);
	}
	else // delete the head 普通情况，则进行删除首节点操作
	{
		Phead->prev->next = Phead->next;
		Phead->next->prev = Phead->prev;
		Head->next = Phead->next;
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		free(Phead);
	}
	return true;
}

功能函数：删除尾元素

bool DoubleCirLList_TailDel(DoubleCirLList_t *Head)
{
	// 对链表的尾结点的地址进行备份
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next->prev;
	if (Head->next == Head) // 判断当前链表是否为空，为空则直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	if (Head->next->next == Head->next) // 判断当前链表是否仅一个元素
	{
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		Head->next == Head;
		free(Phead);
	}
	else
	{
		Phead->prev->next = Head->next; // 普通情况下，删除尾节点
		Head->next->prev = Phead->prev;
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		free(Phead);
	}
	return true;
}

功能函数：删除目标值元素

bool DoubleCirLList_MidDel(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t destval)
{
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next; // 对链表的当前结点的地址进行备份
	if (Head->next == Head)				  // 判断当前链表是否为空，为空则直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	while (Phead->data != destval) // find the specific node找到指定值的节点
	{
		Phead = Phead->next;
		if (Phead == Head->next)
		{
			printf("There is no destination value.\n"); // 遍历完成以后仍找不到目标值，就退出
			return false;
		}
	}
	if (Phead == Head->next) // 删除目标值位于首节点时
	{
		if (Phead->next == Head->next) // 链表仅单个元素时
		{
			Head->next = Phead;
			Phead->prev = NULL;
			Phead->next = NULL;
		}
		else // 链表不止单个元素时
		{
			Phead->prev->next = Phead->next;
			Phead->next->prev = Phead->next;
			Head->next = Phead->next;
			Phead->prev = NULL;
			Phead->next = NULL;
		}
		free(Phead);
	}
	else // 如果存在目标值，且目标值不位于首节点时，进行删除操作
	{
		Phead->prev->next = Phead->next;
		Phead->next->prev = Phead->prev;
		Phead->prev = NULL;
		Phead->next = NULL;
		free(Phead);
	}
	return true;
}

功能函数：遍历链表

bool DoubleCirLList_Print(DoubleCirLList_t *Head)
{
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next; // 对链表头结点的地址进行备份
	if (Head->next == Head)				  // 判断当前链表是否为空，为空则直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	// 从首结点开始遍历
	do
	{
		// 输出头结点的直接后继的数据域
		printf("data = %d  ", Phead->data);
		Phead = Phead->next;
	} while (Phead != Head->next);
	return true;
}

主函数，测试各功能块：

int main(int argc, char const *argv[])
{
	DoubleCirLList_t *H = DoubleCirLList_Create();
	DoubleCirLList_TailInsert(H, 10);
	DoubleCirLList_TailInsert(H, 20);
	DoubleCirLList_HeadInsert(H, 30);
	DoubleCirLList_HeadInsert(H, 50);
	DoubleCirLList_DestInsert(H, 30, 40);
	DoubleCirLList_Print(H); // 测试插入功能函数
	printf("1\n");
	DoubleCirLList_HeadDel(H);
	DoubleCirLList_Print(H); // 测试删除首元素
	printf("2\n");
	DoubleCirLList_TailDel(H);
	DoubleCirLList_Print(H); // 测试删除尾元素
	printf("3\n");
	DoubleCirLList_MidDel(H, 10);
	DoubleCirLList_Print(H); // 测试删除目标元素
	printf("3\n");
	return 0;
}

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