数据结构中的带头双向循环链表详解

后端

2023-11-09 07:07:04

双向链表：全面解析，从概念到实现

前言

在数据结构的宝库中，链表扮演着举足轻重的角色。双向链表是一种独特的链表类型，因其结点的双向连接性而脱颖而出。本文将深入探讨双向链表，从概念到实现，带领你领略其强大的特性。

什么是双向链表？

双向链表中的结点不仅指向下一个结点，还指向前一个结点。这种双向链接允许数据以双向方式遍历，极大地提高了算法的效率。

双向链表的分类

双向链表有四种主要类型：

普通双向链表： 每个结点指向下一个和前一个结点。
带头双向链表： 头结点指向第一个结点，尾结点指向最后一个结点。
带尾双向链表： 头结点指向第一个结点，尾结点指向最后一个结点，且尾结点包含数据。
循环双向链表： 最后一个结点指向第一个结点，形成一个环状结构。

双向链表的初始化

struct Node {
    int data;
    Node *next, *prev;
};

void InitList(Node *&head, Node *&tail) {
    head = new Node;
    tail = new Node;
    head->next = tail;
    tail->prev = head;
}

InitList 函数创建了双向链表的头结点和尾结点，并建立了它们的双向链接。

双向链表的插入操作

双向链表提供了两种插入操作：头插和尾插。

头插： 将新结点插入链表的头部，更新头结点和新结点的指针。

void InsertHead(Node *&head, Node *p) {
    p->next = head->next;
    head->next->prev = p;
    head->next = p;
    p->prev = head;
}

尾插： 将新结点插入链表的尾部，更新尾结点和新结点的指针。

void InsertTail(Node *&head, Node *p) {
    p->next = head;
    head->prev->next = p;
    head->prev = p;
    p->prev = head->prev;
}

双向链表的删除操作

类似地，双向链表也提供了删除操作：

删除结点： 删除指定位置的结点，更新相邻结点的指针。

void DeleteNode(Node *&head, Node *p) {
    p->prev->next = p->next;
    p->next->prev = p->prev;
    delete p;
}

双向链表的打印

要打印双向链表，可以使用以下函数：

void PrintList(Node *head) {
    Node *p = head->next;
    while (p != head) {
        cout << p->data << " ";
        p = p->next;
    }
    cout << endl;
}

双向链表的应用

双向链表因其在以下场景中的出色表现而广受欢迎：