数据结构与算法——第2章-双向链表(2.7.1)

一 概述

1.什么是双向链表
2.定义双向链表
3.双向链表示例

二 什么是双向链表

一、单链表存在的问题

虽然使用单链表能 100% 解决逻辑关系为 "一对一" 数据的存储问题，
但在解决某些特殊问题时，单链表并不是效率最优的存储结构。
如果算法中需要大量地找某指定结点的前趋结点，使用单链表无疑是灾难性的，
因为单链表更适合 "从前往后" 找，而 "从后往前" 找并不是它的强项。

双向链表（双链表）能够高效率解决类似的问题。

二、双向链表意图

三、双向链表组成

双向链表中各节点包含以下 3 部分信息：
1.指针域：用于指向当前节点的直接前驱节点
2.数据域：用于存储数据元素
3.指针域：用于指向当前节点的直接后继节点

图示

三 定义双向链表

一、双链表的节点结构（C 语言实现）

typedef struct line{
    struct line * prior; // 指向直接前趋
    int data;
    struct line * next;  // 指向直接后继
}line;

二、说明

同单链表相比，双链表仅是各节点多了一个用于指向直接前驱的指针域。
因此，可以在单链表的基础轻松实现对双链表的创建。

与单链表不同，双链表每创建一个新节点都要与其前驱节点建立两次联系：
1.将新节点的 prior 指针指向直接前驱节点
2.将直接前驱节点的 next 指针指向新节点

四 双向链表示例

一、创建双向链表（C 语言实现）

line* initLine(line * head){
    // 创建链表第一个结点(首元结点)
    head=(line*)malloc(sizeof(line));
    head->prior=NULL;
    head->next=NULL;
    head->data=1;
    line * list=head;
    for (int i=2; i<=3; i++) {
        // 创建并初始化一个新结点
        line * body=(line*)malloc(sizeof(line));
        body->prior=NULL;
        body->next=NULL;
        body->data=i;
 
        // 直接前趋结点的 next 指针指向新结点
        list->next=body;
        // 新结点指向直接前趋结点
        body->prior=list;
        list=list->next;
    }
    return head;
}

二、在 main 函数中输出创建的双链表

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
// 节点结构
typedef struct line{
    struct line * prior;
    int data;
    struct line * next;
}line;
 
// 双链表的创建函数
line* initLine(line * head);
// 输出双链表的函数
void display(line * head);
 
int main() {
    // 创建一个头指针
    line * head=NULL;
    // 调用链表创建函数
    head=initLine(head);
    // 输出创建好的链表
    display(head);
    // 显示双链表的优点
    printf("链表中第 4 个节点的直接前驱是：%d",head->next->next->next->prior->data);
    return 0;
}
 
line* initLine(line * head){
    // 创建一个首元节点, 链表的头指针为 head
    head=(line*)malloc(sizeof(line));
    // 对节点进行初始化
    head->prior=NULL;
    head->next=NULL;
    head->data=1;
    // 声明一个指向首元节点的指针, 方便后期向链表中添加新创建的节点
    line * list=head;
    for (int i=2; i<=5; i++) {
        // 创建新的节点并初始化
        line * body=(line*)malloc(sizeof(line));
        body->prior=NULL;
        body->next=NULL;
        body->data=i;
        // 新节点与链表最后一个节点建立关系
        list->next=body;
        body->prior=list;
        // list 永远指向链表中最后一个节点
        list=list->next;
    }
    // 返回新创建的链表
    return head;
}
 
void display(line * head){
    line * temp=head;
    while (temp) {
        // 如果该节点无后继节点, 说明此节点是链表的最后一个节点
        if (temp->next==NULL) {
            printf("%d\n",temp->data);
        }else{
            printf("%d <-> ",temp->data);
        }
        temp=temp->next;
    }
}
 
/*
1 <-> 2 <-> 3 <-> 4 <-> 5
链表中第 4 个节点的直接前驱是：3
*/

五 参考

• CSDN—双向链表