双向链表C语言实现

双向链表实现（带头结点版）

双向链表的实现与单链表类似，在这里使用C语言实现，主要包括头插法插入节点，删除节点以及创建空链表

抽象数据结构ADT定义

双向链表与单链表的区别在于多了一个指向上一个节点的指针prev

typedef struct _Node {
    int data;
    struct _Node* next;
    struct _Node* prev;
}Node;

typedef Node* Link;

创建空链表

基于上次单链表的demo中碰到的问题，为了避免使用二级指针，使用带头结点的头指针方式实现，因此创建一个新的空链表代码如下：

Link CreateLink() {
    //使用malloc函数返回一个不存放内容的头结点head
    Link head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    if(head == NULL)
    {
        printf("Link create error\n");
        exit(1);
    }
    head->next = NULL;
    head->prev = NULL;
    return head;
}

插入新节点--头插法

带头结点的链表的实现逻辑与单链表略有不同，首先是函数的参数，只需传入指向头结点的指针Link head和值int value。最主要的还是插入新节点的逻辑，假设原链表顺序为head->A，我们需要插入新节点B：

(1) 首先是设置B的next和prev指针，next指向A，prev指向头结点

(2) 接着依次断开head与A之间的next和prev指针，并插入新节点B。在这里需要考虑两种情况：

• 如果链表是空的，也就是只有一个头结点，这时A=NULL，如果想改变节点A的指针prev指向新节点B显然不现实，此时则不需要对A节点的prev指针设置
• 如果链表非空也就是head->A->...->NULL的情况，此时头插法设置A的prev指向新节点B
• 最后设置头结点head的next指向新节点B，头插法结束

/*新增节点--头插法*/
int Insert(Link head, int value) {
    Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    Node* cur = head;
    temp->data = value;

    if(head == NULL) {
        return -1;
    }

    //设置新节点的首尾指针
    temp->next = cur->next;
    temp->prev = cur;
    //断开原链表的链接，并链接新节点
    if(cur->next != NULL)
    {
        cur->next->prev = temp;
    }
    cur->next = temp;

    return 1;
}

删除指定下标的节点

删除节点的逻辑都是相同的，先遍历至该节点处或该节点的前一个节点，由于是双向链表，因此两种都可以，这里是直接遍历到要删除的节点处

(1) 链表判空

(2) 遍历到要删除的节点处

(3) 修改前一个节点的next指向下一个节点，下一个节点的prev指向前一个节点

(4) 最后将当前节点的指针回收即可完成删除

/*删除指定下标节点*/
int Delete(Link head, int index) {
    int i = 0;
    //从第一个节点开始，注意不是头结点，而是head->next
    Node* cur = head->next;

    if(head == NULL || cur == NULL)
        return -1;
    
    //遍历到要删除的节点，因此条件为(i < index - 1)
    while(cur && i < index - 1) 
    {
        cur = cur->next;
        i++;
    }
    cur->prev->next = cur->next;
    if(cur->next != NULL)
        cur->next->prev = cur->prev;
    cur->next = NULL;
    cur->prev = NULL;

    return 1;
}

完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct _Node {
    int data;
    struct _Node* next;
    struct _Node* prev;
}Node;

typedef Node* Link;

Link CreateLink() {
    Link head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    if(head == NULL)
    {
        printf("Link create error\n");
        exit(1);
    }
    head->next = NULL;
    head->prev = NULL;
    return head;
}

/*新增节点--头插法*/
int Insert(Link head, int value) {
    Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    Node* cur = head;
    temp->data = value;

    if(head == NULL) {
        return -1;
    }

    //设置新节点的首尾指针
    temp->next = cur->next;
    temp->prev = cur;
    //断开原链表的链接，并链接新节点
    if(cur->next != NULL)
    {
        cur->next->prev = temp;
    }
    cur->next = temp;

    return 1;
}
/*删除指定下标节点*/
int Delete(Link head, int index) {
    int i = 0;
    Node* cur = head->next;

    if(head == NULL || cur == NULL)
        return -1;
    
    while(cur && i < index - 1) 
    {
        cur = cur->next;
        i++;
    }
    cur->prev->next = cur->next;
    if(cur->next != NULL)
        cur->next->prev = cur->prev;
    cur->next = NULL;
    cur->prev = NULL;

    return 1;
}

/*打印链表*/
void Print(Link head) {
    Node* node = head->next;
    if(head == NULL) {
        printf("head is null\n");
        return;
    }
    while (node != NULL)
    {
        printf("%d\n", node->data);
        node = node->next;
    }
    return;
}



int main() {
    int flag = 0;
    Node* head = CreateLink();
    Insert(head, 1);
    Insert(head, 2);
    Insert(head, 3);
    Insert(head, 4);
    Print(head);
    flag = Delete(head, 2);
    if(flag < 0) printf("delete error\n");
    Print(head);
    return 0;
}