编程技术扫盲 --- 带头双向循环链表结构

后端

2023-12-22 18:40:08

前言

前面学习了单链表的结构，并且做了些许单链表的 OJ 练习，相信大家已经对单链表的结构了如指掌。因此，本章带来了与单链表同源的但拥有不同的结构的链表 --- 带头双向循环链表供大家学习。

可能大家听到「带头」和「双向」就明白了，但是「循环」这个概念理解起来可能有点困难。本文将结合实例给大家详细讲解这一概念。

什么是「循环」链表？

环形队列是一种先进先出的队列，其中数组的最后一个元素链接到第一个元素，形成一个环路。当队列已满时，队列的队尾指向队头，形成一个环形结构。环形队列在某些场景下比普通队列更具优势，例如当队列需要不断地循环使用时。

双向循环链表也是如此，只不过它将双向链表的结构与环形队列的结构结合起来，形成了一个既可以双向遍历，又可以循环遍历的链表结构。

带头双向循环链表的结构

带头双向循环链表的结构与单链表非常相似，但它在每个节点中添加了两个额外的指针：prev 指针指向该节点的前一个节点，next 指针指向该节点的下一个节点。此外，带头双向循环链表还具有一个特殊的头节点，该节点不存储任何数据，但它将整个链表连接成一个环路。

带头双向循环链表的结构如下图所示：

+---+-----+-----+-----+-----+
|   |     |     |     |     |
+---+-----+-----+-----+-----+
|head| prev | data | next | null|
+---+-----+-----+-----+-----+

head：头节点，不存储任何数据，但它将整个链表连接成一个环路。
prev：指向该节点的前一个节点的指针。
data：存储该节点的数据。
next：指向该节点的下一个节点的指针。

带头双向循环链表的操作

带头双向循环链表的操作与单链表的操作非常相似，但它具有双向和循环的特点，因此在某些操作上有所不同。

1. 插入节点

在带头双向循环链表中插入节点，有以下几种情况：

在头部插入节点：将新节点的 prev 指针指向头节点，将新节点的 next 指针指向头节点的 next 指针，将头节点的 next 指针指向新节点，将新节点的 next 指针指向头节点。
在尾部插入节点：将新节点的 prev 指针指向尾节点，将新节点的 next 指针指向头节点，将尾节点的 next 指针指向新节点，将头节点的 prev 指针指向新节点。
在中间插入节点：找到要插入节点的前一个节点，将新节点的 prev 指针指向该节点，将新节点的 next 指针指向该节点的 next 指针，将该节点的 next 指针指向新节点，将新节点的 prev 指针指向该节点。

2. 删除节点

在带头双向循环链表中删除节点，有以下几种情况：

删除头节点：将头节点的 next 指针指向头节点的 next 指针的 next 指针，将头节点的 prev 指针指向头节点的 prev 指针的 prev 指针。
删除尾节点：将尾节点的 prev 指针指向尾节点的 prev 指针的 prev 指针，将尾节点的 next 指针指向尾节点的 next 指针的 next 指针。
删除中间节点：找到要删除节点的前一个节点和后一个节点，将该节点的前一个节点的 next 指针指向该节点的 next 指针，将该节点的 next 指针指向该节点的后一个节点，将该节点的后一个节点的 prev 指针指向该节点的 prev 指针。