双向链表实现队列与循环链表
一、双向链表（double linked list)如图26.5，是在单链表的每个结点中，再设置一个指向其前驱结点的指针域。双向链表的基本操作与单链表基本一样，除了插入和删除的时候需要更改两个指针变量，需要注意的是修改的顺序很重要，插入如图3-14-5，删除如图3-14-6。
链表的delete操作需要首先找到要摘除的节点的前趋，而在单链表中找某个节点的前趋需要从表头开始依次查找，对于n个节点的链表，删除操作的时间复杂度为O(n)。可以想像得到，如果每个节点再维护一个指向前趋的指针，删除操作就像插入操作（这里指只在头部插入）一样容易了，时间复杂度为O(1)。要实现双向链表只需在《图示单链表的插入和删除操作》中代码的基础上改动两个地方。
在linkedlist.h中修改链表节点的结构体定义：
struct node
{
unsigned char item;
link prev, next;
};
在linkedlist.c中修改insert和delete函数：
|
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
void insert(link p)
{ p->next = head; if (head) head->prev = p; head = p; p->prev = NULL; } void delete(link p) { if (p->prev) p->prev->next = p->next; else head = p->next; if (p->next) p->next->prev = p->prev; } |
由于引入了prev指针，insert和delete函数中都有一些特殊情况需要用特殊的代码处理，不能和一般情况用同样的代码处理，这非常不爽，如果在表头和表尾各添加一个Sentinel节点（这两个节点只用于界定表头和表尾，不保存数据），就可以把这些特殊情况都转化为一般情况了。如图26.6
在《队列的链式存储结构》中我们使用单链表实现队列的尾进头出，下面我们演示使用双向链表实现队列的头进尾出。
参考：《Linux C编程 一站式学习》
|
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |
/*************************************************************************
> File Name: doublylinkedlist.h > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:02:35 PM CST ************************************************************************/ #ifndef DOUBLYLINKEDLIST_H #define DOUBLYLINKEDLIST_H typedefstructnode *link; struct node { unsigned char item; link prev; link next; } ; link make_node(unsigned char item); void free_node(link p); link search(unsigned char key); void insert(link p); void deletep(link p); void traverse(void (*visit)(link)); void destroy(void); void enqueue(link p); link dequeue(void); #endif |
|
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 |
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include "doublylinkedlist.h" struct node tailsentinel; struct node headsentinel = {0, NULL, &tailsentinel}; struct node tailsentinel = {0, &headsentinel, NULL}; static link head = &headsentinel; static link tail = &tailsentinel; link make_node(unsigned char item) { link p = malloc(sizeof(*p)); p->item = item; p->prev = p->next = NULL;
printf("make node from Item %d\n", item); return p; } void free_node(link p) { printf("free node ...\n"); free(p); } link search(unsigned char key) { link p; printf("search by key %d\n", key); for (p = head->next; p != tail; p = p->next) if (p->item == key) return p; return NULL; } void insert(link p) { printf("insert node from head ...\n"); p->next = head->next; head->next->prev = p; head->next = p; p->prev = head; } void deletep(link p) { printf("delete node from ptr ...\n"); p->prev->next = p->next; p->next->prev = p->prev; } void traverse(void (*visit)(link)) { link p; printf("doublylinkedlist traverse ...\n"); for (p = head->next; p != tail; p = p->next) visit(p); printf("\n"); } void destroy(void) { link q, p = head->next; printf("destory doublylinkedlist ...\n"); head->next = tail; tail->prev = head; while (p != tail) { q = p; p = p->next; free_node(q); } } void enqueue(link p) { printf("enqueue from head ...\n"); insert(p); } link dequeue(void) { if (tail->prev == head) return NULL; else { link p = tail->prev; printf("dequeue from tail ...\n"); deletep(p); return p; } } |
|
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 |
/*************************************************************************
> File Name: main2.c > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:18:57 PM CST ************************************************************************/ #include<stdio.h> #include "doublylinkedlist.h" void print_item(link p) { printf("print item %d \n", p->item); } int main(void) { link p = make_node(10); insert(p); p = make_node(5); insert(p); p = make_node(90); insert(p); p = search(5); deletep(p); free_node(p); traverse(print_item); destroy(); printf("..................\n"); p = make_node(100); enqueue(p); p = make_node(200); enqueue(p); p = make_node(250); enqueue(p); while ((p = dequeue())) { print_item(p); free_node(p); } return 0; } |
输出为：
解决的error:
关于错误 error C2275: “XXX”: 将此类型用作表达式非法
在移植c++代码到c的时候，经常会出现一个奇怪的错误， error C2275: “XXX”: 将此类型用作表达式非法，这个错误是由于c的编译器要求将变量的定义放在所有函数调用语句之前，而c++没有这样的要求造成的。解决的办法就是把变量的定义全部放在变量的生存块的开始。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
二、将单链表中终端结点的指针端由空指针改为指向头结点，就使整个单链表形成一个环，这种头尾相接的单链表就称为单循环链表，
简称循环链表（circular linked list)。如下图所示。
其实循环链表和单链表的主要差异就在于循环的判断条件上，原来是判断p->next是否为空，现在则是p->next不等于头结点，则循环未结束。
我们在《队列的顺序存储结构（循环队列）》中使用数组实现了环形队列，我们还要“假想”它是首尾相接的，而如果基于链表实现环形队列，我们本来就可以用指针串成首尾相接的。把上面的程序改成双向环形链表也非常简单，只需要将
把doublylinkedlist.c中的
struct node tailsentinel;
struct node headsentinel = {0, NULL, &tailsentinel};
struct node tailsentinel = {0, &headsentinel, NULL};
static link head = &headsentinel;
static link tail = &tailsentinel;
改成：
struct node sentinel = {0, &sentinel, &sentinel};
static link head = &sentinel;
再把doublylinkedlist.c中所有的tail替换成head即可，相当于把head和tail合二为一了。如图26.7：
