双向循环链表实现插入、删除和遍历功能接口 

/**********************************************************************************
 *          
 *          file name:  004_双向循环链表.c
 *          author   :  A13326981379@163.com
 *          date     :  2024/04/25
 *          function :  设计双向循环链表的接口
 *          note     :  None
 *          
 *          CopyRight (c) 2024-2024  A13326981379@163.com    All Right Reseverd
 *      
 * *******************************************************************************/

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


//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

}DoubleLList_t;

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirLList_Create
 *     @brief        :  创建一个空双向循环链表，空链表应该有一个头结点，对链表进行初始化
 *     @param        :  无
 *     @retval       :
 *              @head:  返回头节点
 *     @date         :  2024/04/25
 *     @version      ： 1.0 
 *     @note         :  该函数定义头节点并初始化头节点,再返回头节点
 * 
 *
 *
 * *******************************************************************************/

DoubleLList_t * DoubleCirLList_Create(void)
{
	//1.创建一个头结点并对头结点申请内存
	DoubleLList_t *Head = (DoubleLList_t *)calloc(1,sizeof(DoubleLList_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;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirLList_NewNode
 *     @brief        :  创建新的结点，并对新结点进行初始化（数据域 + 指针域）
 *     @param        :  
 *                      @data:传将来的数据
 *     @retval       :
 *                      @New : 返回新数据的节点
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 该函数将传进来的数据创建新节点并初始化，返回新节点
 * 
 *
 * *******************************************************************************/

DoubleLList_t * DoubleCirLList_NewNode(DataType_t data)
{
	//1.创建一个新结点并对新结点申请内存
	DoubleLList_t *New = (DoubleLList_t *)calloc(1,sizeof(DoubleLList_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;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirHeadInsert
 *     @brief        :  将数据插入链表的头部
 *     @param        :  
 *                      @data:传将来的数据
 *                      @head:头节点
 *     @retval       :无
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 无
 * 
 *
 * *******************************************************************************/

void DoubleCirHeadInsert(DoubleLList_t *head,DataType_t data)
{
    DoubleLList_t *New = DoubleCirLList_NewNode(data);
    //如果插入的数据没有数据
    if (NULL == New)
    {
        printf("can not insert new node\n");
		return;
    }
    //如果为空链表
    if (head->next == head)
    {
        head->next = New;
        New->next  = New;
        New->prev  = New;
        return;
    }
    //如果不为空链表
    DoubleLList_t *tmp = head->next; //遍历尾节点并备份给tmp
    while (tmp->next != head->next)
    {
        tmp = tmp->next;
    }
    New->prev = tmp;
    New->next = head->next;
    tmp->next = New;
    head->next->prev = New;
    head->next = New;
    return;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirTailInsert
 *     @brief        :  将数据插入链表的尾部
 *     @param        :  
 *                      @data:传将来的数据
 *                      @head:头节点
 *     @retval       :无
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 无
 * 
 *
 * *******************************************************************************/

void DoubleCirTailInsert(DoubleLList_t *head,DataType_t data)
{
    DoubleLList_t *New = DoubleCirLList_NewNode(data);
    //如果插入的数据是空的情况
    if (NULL == New)
    {
        printf("can not insert new node\n");
		return;
    }
    //如果为空链表
    if (head->next == head)
    {
        head->next = New;
        New->next  = New;
        New->prev  = New;
        return;
    }
    //如果不为空链表
    DoubleLList_t *tmp = head->next; //遍历尾节点并备份给tmp
    while (tmp->next != head->next)
    {
        tmp = tmp->next;
    }
    New->next = tmp->next;
    New->prev = tmp;
    tmp->next = New;
    head->next->prev = New;
    return;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirDestvalInsert
 *     @brief        :  将数据插入链表指定数据后的位置
 *     @param        :  
 *                      @data   :传将来的数据
 *                      @destval:指定数据
 *                      @head   :头节点
 *     @retval       :无
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 该函数是将数据插入指定数据的直接后继节点
 * 
 *
 * *******************************************************************************/

void DoubleCirDestvalInsert(DoubleLList_t *head,DataType_t destval,DataType_t data)
{
    DoubleLList_t *New = DoubleCirLList_NewNode(data);
    //如果插入的数据是空的情况
    if (NULL == New)
    {
        printf("can not insert new node\n");
		return;
    }
    //如果为空链表
    if (head->next == head)
    {
        printf("链表为空！找不到指定数据!\n");
        return;
    }
    //如果不为空链表
    DoubleLList_t *tmp = head; //给头节点备份给tmp
    while (head->next->prev != tmp)//遍历尾节点并备份给tmp
    {
        tmp = tmp->next;
        //插入指定位置的后面
        if (tmp->data == destval)
        {
            New->next = tmp->next;
            New->prev = tmp;
            tmp->next->prev = New;
            tmp->next = New;
            return;
        }
    }
    //特殊情况，此时tmp遍历到尾节点，判断尾节点是否和指定位置的数据一样，一样插入，不一样则显示找不到该数据
    if (tmp->data == destval)
    {
        New->next = head->next;
        New->prev = tmp;
        head->prev = New;
        tmp->next = New; 
    }
    else
        printf("该链表中没有指定的数据！\n");
    return ;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirHeadDel
 *     @brief        :  将数据从头部删除
 *     @param        :  
 *                      @head:头节点
 *     @retval       :无
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 当链表删除掉为最后一个元素时需要重新对头节点做初始化,所以链表删掉只剩一个元素时做特殊处理
 * 
 *
 * *******************************************************************************/

void DoubleCirHeadDel(DoubleLList_t *head)
{
    //如果为空链表
    if (head->next == head)
    {
        printf("The Link is empty! can not delete!");
        return;
    }
    //如果不为空链表
    DoubleLList_t *tmp = head->next; //备份首节点的位置方便后续找到首节点
    DoubleLList_t *phead = head;
    //当删除为最后一个节点时(特殊处理)
    if (tmp->next == head->next)
    {
        head->next = head;
        head->prev = head;
        tmp->next = NULL;
        tmp->next = NULL;
        free(tmp);
        return;
    }
    while (head->next->prev != phead)//遍历尾节点并备份给tmp
    {
        phead = phead->next;
    }
    phead->next = tmp->next;
    tmp->next->prev = phead;
    head->next = tmp->next;
    tmp->next = NULL;
    tmp->prev = NULL;
    free(tmp);
    return ;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirTailDel
 *     @brief        :  将数据从尾部删除
 *     @param        :  
 *                      @head   :头节点
 *     @retval       :无
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 当链表删除掉为最后一个元素时需要重新对头节点做初始化,所以链表删掉只剩一个元素时做特殊处理
 * 
 *
 * *******************************************************************************/

void DoubleCirTailDel(DoubleLList_t *head)
{
    //如果为空链表
    if (head->next == head)
    {
        printf("The Link is empty! can not delete!");
        return;
    }
    //如果不为空链表
    DoubleLList_t *tmp = head->next; //备份首节点的位置方便后续找到首节点
    DoubleLList_t *phead = head;
    //当删除为最后一个节点时(特殊处理)
    if (tmp->next == head->next)
    {
        head->next = head;
        head->prev = head;
        tmp->next = NULL;
        tmp->next = NULL;
        free(tmp);
        return;
    }
    while (head->next->prev != phead)//遍历尾节点并备份给tmp
    {
        phead = phead->next;
    }
    phead->prev->next = tmp;
    tmp->prev = phead->prev;
    phead->next = NULL;
    phead->prev = NULL;
    free(phead);
    return ;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirDestvalDel
 *     @brief        :  将数据从指定数据位置删除
 *     @param        :  
 *                      @head   :头节点
 *                      @destval:指定的数据
 *     @retval       :无
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 当链表删除掉为最后一个元素时需要重新对头节点做初始化,所以链表删掉只剩一个元素时做特殊处理
 *                    当链表遍历到最后一个元素还没找到目标值时,分两种情况,最后一个元素是目标值和最后一个元素不是目标值
 *                    如果最后一个元素是目标值,则进行特殊尾删操作,如果最后一个元素不是目标值,则输出:该链表中没有找到需要删除的数据!并结束函数
 *
 * *******************************************************************************/

void DoubleCirDestvalDel(DoubleLList_t *head,DataType_t destval)
{
    //如果为空链表
    if (head->next == head)
    {
        printf("The Link is empty! can not delete!");
        return;
    }
    //如果不为空链表
    DoubleLList_t *tmp = head->next; //备份首节点的位置方便后续找到首节点
    DoubleLList_t *phead = head->next;
    //当删除为最后一个节点时(特殊处理)
    if (tmp->next == head->next)
    {
        head->next = head;
        head->prev = head;
        tmp->next = NULL;
        tmp->next = NULL;
        free(tmp);
        return;
    }
    while (tmp->data != destval)//条件为判断首节点是否和指定数据相同，不相同进入循环遍历下一个
    {
        tmp = tmp->next;
        // 如果在尾节点
        if (tmp->next == phead)
        {
            if (tmp->data != destval)
            {
                printf("该链表中没有找到需要删除的数据!\n");
                return;
            }
            tmp->prev->next = phead;
            phead->prev = tmp->prev;
            tmp->next = NULL;
            tmp->prev = NULL;
            free(tmp);
            return;
        }
    }
    // 如果在头节点
    if (tmp->data == head->next->data)
    {
        while (phead->next != head->next) // 遍历尾节点并备份给phead
        {
            phead = phead->next;
        }
        phead->next = tmp->next;
        tmp->next->prev = phead;
        head->next = tmp->next;
        tmp->next = NULL;
        tmp->prev = NULL;
        free(tmp);
        return;
    }
    tmp->prev->next = tmp->next;
    tmp->next->prev = tmp->prev;
    tmp->next = NULL;
    tmp->prev = NULL;
    free(tmp);
    return;
}

/* *********************************************************************************
 *
 *          
 *     @function name:	DoubleCirLinkPrintf
 *     @brief        :  将数据从链表中打印出来
 *     @param        :  
 *                      @head   :头节点
 *     @retval       :
 *                      无
 *     @date         : 2024/04/25
 *     @version      ：1.0 
 *     @note         : 无
 * 
 *
 * *******************************************************************************/

void DoubleCirLinkPrintf(DoubleLList_t *head)
{
    //对单向循环链表的头结点的地址进行备份
	DoubleLList_t *Phead = head;
	
	//判断当前链表是否为空，为空则直接退出
	if (head->next == head)
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return;
	}
    while (head->next->prev != Phead)
    {
        Phead = Phead->next;
        printf("data = %d\n",Phead->data);
    }
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
	DoubleLList_t *head = DoubleCirLList_Create();
    //头插
    printf("头插法:\n");
    DoubleCirHeadInsert(head,1);
    DoubleCirHeadInsert(head,2);
    DoubleCirHeadInsert(head,3);
    DoubleCirHeadInsert(head,4);
    DoubleCirLinkPrintf(head);

    printf("\n");
    //尾插法
    printf("尾插法:\n");
    DoubleCirTailInsert(head,8);
    DoubleCirTailInsert(head,9);
    DoubleCirTailInsert(head,10);
    DoubleCirLinkPrintf(head);

    printf("\n");
    //指定插法
    printf("指定插法:\n");
    DoubleCirDestvalInsert(head,4,12);
    DoubleCirDestvalInsert(head,8,20);
    DoubleCirDestvalInsert(head,10,50);
    DoubleCirDestvalInsert(head,7,12);
    DoubleCirLinkPrintf(head);

    printf("\n");
    //头删法
    printf("头删法:\n");
    DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    // DoubleCirHeadDel(head);
    DoubleCirLinkPrintf(head);

    printf("\n");
    //尾删法
    printf("尾删法:\n");
    DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    // DoubleCirTailDel(head);
    DoubleCirLinkPrintf(head);

    printf("\n");
    //指定删法
    printf("指定删法:\n");
    // DoubleCirDestvalDel(head,12);
    // DoubleCirDestvalDel(head,10);
    // DoubleCirDestvalDel(head,8);
    // DoubleCirDestvalDel(head,3);
    // DoubleCirDestvalDel(head,1);
    // DoubleCirDestvalDel(head,2);
    // DoubleCirDestvalDel(head,20);
    // DoubleCirDestvalDel(head,9);
    DoubleCirDestvalDel(head,10);
    DoubleCirLinkPrintf(head);

    return 0;
}
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