线性表之带头双向循环链表

一、本章重点

1. 带头双向循环链表介绍
2. 带头双向循环链表常用接口实现
3. 实现接口总结
4. 在线oj训练与详解

二、带头双向循环链表介绍

2.1什么是带头双向循环链表？

• 带头：存在一个哨兵位的头节点，该节点是个无效节点，不存储任何有效信息，但使用它可以方便我们头尾插和头尾删时不用判断头节点指向NULL的情况，同时也不需要改变头指针的指向，也就不需要传二级指针了。
• 双向：每个结构体有两个指针，分别指向前一个结构体和后一个结构体。
• 循环：最后一个结构体的指针不再指向NULL，而是指向第一个结构体。（单向）
• 第一个结构体的前指针指向最后一个结构体，最后一个结构体的后指针指向第一个结构体（双向）。

图解

** **2.2最常用的两种链表结构

• 更具有无头，单双向，是否循环组合起来有8种结构，但最长用的还是无头单向非循环链表和带头双向循环链表
• 无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
• ** 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。**

三、带头双向循环链表常用接口实现

3.1结构体创建

typedef int DataType;
typedef struct DListNode
{
    DataType data;
    DListNode* prev;
    DListNode* next;
}DListNode;

**3.2带头双向循环链表的初始化 **

void DListInint(DListNode** pphead)
{
    *pphead = (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));
    (*pphead)->next = (*pphead);
    (*pphead)->prev = (*pphead);
}

** 或者使用返回节点的方法也能实现初始化**

DListNode* DListInit()
    {
        DListNode* phead = (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));
        phead->next = phead;
        phead->prev = phead;
        return phead;
    }

** 3.3创建新节点**

DListNode* BuyDListNode(DataType x)
{
    DListNode* temp = (DListNode*)malloc(sizeof(DListNode));
    if (temp == NULL)
    {
        printf("malloc fail\n");
        exit(-1);
    }
    temp->prev = NULL;
    temp->next = NULL;
    temp->data = x;
    return temp;
}

** 3.4尾插**

void DListPushBack(DListNode* phead,DataType x)
{
    DListNode* newnode = BuyDListNode(x);
    DListNode* tail = phead->prev;
    tail->next = newnode;
    newnode->prev = tail;
    newnode->next = phead;
    phead->prev = newnode;
}

** 3.5打印链表**

void DListNodePrint(DListNode* phead)
{
    DListNode* cur = phead->next;
    while (cur != phead)
    {
        printf("%d->", cur->data);
        cur = cur->next;
    }
    printf("NULL\n");
}

** 3.6头插**

void DListNodePushFront(DListNode* phead, DataType x)
{
    DListNode* next = phead->next;
    DListNode* newnode = BuyDListNode(x);
    next->prev = newnode;
    newnode->next = next;
    newnode->prev = phead;
    phead->next = newnode;
}

** 3.7尾删**

void DListNodePopBack(DListNode* phead)
{
    if (phead->next == phead)
    {
        return;
    }
    DListNode* tail = phead->prev;
    DListNode* prev = tail->prev;
    prev->next = phead;
    phead->prev = prev;
    free(tail);
    tail = NULL;
}

** 3.8头删**

void DListNodePopFront(DListNode* phead)
{
    if (phead->next == phead)
    {
        return;
    }
    DListNode* firstnode = phead->next;
    DListNode* secondnode = firstnode->next;
    secondnode->prev = phead;
    phead->next = secondnode;
    free(firstnode);
    firstnode = NULL;
}

** 3.9查找data（返回data的节点地址）**

DListNode* DListNodeFind(DListNode* phead, DataType x)
{
    DListNode* firstnode = phead->next;
    while (firstnode != phead)
    {
        if (firstnode->data == x)
        {
            return firstnode;
        }
        firstnode = firstnode->next;
    }
    return NULL;
}

******************************************************************************************************************************** ******************************************************************************************************************************** ** 3.10在pos位置之前插入节点**

void DListNodeInsert(DListNode* pos, DataType x)
{
    DListNode* prev = pos->prev;
    DListNode* newnode = BuyDListNode(x);
    newnode->next = pos;
    newnode->prev = prev;
    prev->next = newnode;
    pos->prev = newnode;
}

3.11删除pos位置的节点

void DListNodeErase(DListNode* pos)
{
    DListNode* prev = pos->prev;
    DListNode* next = pos->next;
    prev->next = next;
    next->prev = prev;
    free(pos);
    pos = NULL;
}

四、实现接口总结

1. 多画图：能给清晰展示变化的过程，有利于实现编程。
2. 小知识：head->next既可表示前一个结构体的成员变量，有可表示后一个结构体的地址。当head->next作为左值时代表的是成员变量，作右值时代表的是后一个结构体的地址。对于链表来说理解这一点非常重要。
3. 实践：实践出真知
4. 带头双向循环链表：相比于单链表，它实现起来更简单，不用向单链表一样分情况讨论链表的长度。虽然结构较复杂，但使用起来更简单，更方便。

五、在线oj训练与详解

5.1链表的中间结点（力扣）

给定一个头结点为

head

的非空单链表，返回链表的中间结点。

如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

输入：[1,2,3,4,5]
输出：此列表中的结点 3 (序列化形式：[3,4,5])
返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意，我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans，这样：
ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.

来源：力扣（LeetCode）

** 思路：快慢指针**

取两个指针，初始时均指向head，一个为快指针（fast）一次走两步，另一个为慢指针（slow）一次走一步，当快指针满足fast==NULL（偶数个节点）或者fast->next==NULL（奇数个节点）时，slow指向中间节点，返回slow即可。

struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{
    struct ListNode* fast=head;
    struct ListNode* slow=head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
    }
    return slow;
}