数据结构学习笔记(5.线性表之双向循环链表)

在前两节的基础上，实现双向循环链表。

本节知识点：

1.双向循环链表的结构：

上面就是双向循环链表的结构图，对于双向链表的插入有3个位置，A、B、C。

但是在插入第一个元素的时候(其实插入第一个元素的时候，就是循环建立的时候)，有些特殊，所以就画了一个图，如下：

本节代码：

DcLinkList.c：

/*******************************************************************************************************
文件名：DcLinkList.c
头文件：DcLinkList.h 
时间： 2013/08/26
作者： Hao
功能:  可以复用 带有增 删 改 查 功能的双向循环链表
难道： 1.typedef struct Str_DcLinkList DcLinkListNode;  //这个结构体是链表的真身 
		struct Str_DcLinkList   //每一个链表元素的结构都会包含这个结构  因为当给链表元素强制类型 
		{                     //转换成(DcLinkListNode* )的时候  其实就是要开始对每个元素中的 DcLinkListNode进行赋值了 
			DcLinkListNode* next;
		}; 
		这个链表结构在链表元素中起到的作用 是本节的难点 
		2.切记一个问题  就是已经是链表中元素的 千万不要再往链表中添加了 否则链表一定出现无穷的错误 
		3.对于pos值的问题  add、get、del三个函数中 的链表都是 从1开始的到length  0是链表头 
						  在add函数中pos为0的时候是和pos为1的情况是一样的  都是头插法  0~~~~~无穷大 
		                  在get函数中pos为0的时候是获得链表头 地址      0~~~~~length 
						  在del函数中pos为0的时候是无效的 del失败       1~~~~~length 
*******************************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include "DcLinkList.h"

typedef struct str_list_head  //这个是链表头 其实也可以当作一个没有前驱的 链表元素 元素的内容是链表长度 
{
	//DcLinkListNode* next;
	DcLinkListNode head; //这个参数要特别重视 每一个链表元素结构的第一个参数一定是 DcLinkListNode
	                   //因为在寻找链表元素后继的时候 其实就是将链表元素强制类型转换成 DcLinkListNode*  然后给next进行赋值 其实就是给 DcLinkListNode变量赋值 
	DcLinkListNode* slider; 
	int length; //链表长度 
}list_head;

/*******************************************************************************************************
函数名： Creat_DcLinkListHead
函数功能：创建一个链表的链表头 并给链表头分配空间
参数： void
返回值：ret 成功返回链表头地址  失败返回NULL 
*******************************************************************************************************/
DcLinkList* Creat_DcLinkListHead(void)
{
	list_head* ret = NULL;
	ret = (list_head* )malloc( sizeof(list_head)*1 );
	if(NULL != ret) //malloc分配成功 
	{
		ret->length = 0;
		//ret -> next = NULL;
		ret->head.next = NULL;
		ret->head.pre = NULL;
		ret->slider = NULL;
	}
	return (DcLinkList* )ret; 
}

/*******************************************************************************************************
函数名：Destroy_DcLinkListHead
函数功能：释放一个链表头指针 
参数：DcLinkList* head 链表头指针 
返回值： ret 释放成功返回1  释放失败返回0 
*******************************************************************************************************/
int Destroy_DcLinkListHead(DcLinkList* head)
{
	int ret = 0; 
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	if( NULL != lhead )
	{
		free(lhead);
		ret = 1;
	}
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名:Get_Length
函数功能：获得链表的长度 
参数: DcLinkList* head 链表头指针 
返回值： ret 成功返回链表长度  失败返回0 
*******************************************************************************************************/
int Get_Length(DcLinkList* head) 
{
	int ret = 0;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	if( NULL != lhead )
	{
		ret = lhead -> length;
	}	
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名：Clean_DcLinkListHead
函数功能：	清空链表 
参数： DcLinkList* head 链表头指针 
返回值：ret 成功返回1 失败返回0 
*******************************************************************************************************/
int Clean_DcLinkListHead(DcLinkList* head) 
{
	int ret = 0;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	if( NULL != lhead )
	{
		lhead -> length = 0;
		//lhead	 -> next = NULL;
		lhead -> head.next = NULL;
		lhead->head.pre = NULL;
		lhead->slider = NULL;
		ret = 1;
	}	
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名:Add_DcLinkList
函数功能：往链表里面添加一个链表元素 如果pos的值是0(就是链表头)和1(链表的第一元素 链表元素个数是从1开始算的)都是头插法
          pos的值大于链表长度是尾插法  这里面pos值得注意的是 i=1 pos为a的时候 是把链表元素插入第a个元素的位置 
          当i=0 pos为a的时候 是把链表元素插入 第a个元素位置的后面    切忌：这里面0位置是链表头指针 从1开始是链表元素 
参数：   DcLinkList* head链表头指针    DcLinkListNode* Node插入元素的指针(被强制类型转化成DcLinkListNode*)  int pos 插入位置 
         pos的有效值范围是 从0到无穷大  
返回值： ret 插入成功返回1  插入失败返回0 
*******************************************************************************************************/
int Add_DcLinkList(DcLinkList* head, DcLinkListNode* Node, int pos)
{
	int ret = 0;
	int i = 0;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	DcLinkListNode* node = (DcLinkListNode* )head;
	DcLinkListNode* Last = NULL;
	ret=( NULL != node) && ( NULL != Node) && (pos >= 0);
	if(1 == ret)
	{
		for(i=1; ( (i<pos) && (node->next != NULL) ); i++)
		{
			node = node->next;
		}
		Node -> next = node -> next;
		node -> next = Node;
		
		if(NULL != Node->next) 
		{
			Node->next->pre = Node; 
		}
		Node->pre = node;
		
		if(lhead->length == 0)//第一次插入元素的时候把游标 指向这个元素  
		{
			lhead->slider = Node;
		}
		lhead -> length++; //这个一定要在后面调用 lhead->length值的前面更新 
		/*判断是否为头插法  所谓头插法 就是pos为0和1的情况 其实也就是没有进for循环的情况  剩下的无论pos为多少  进入多少次循环都没有头插法*/
		if(node == (DcLinkListNode* )head) 
		{
			Last =(DcLinkListNode* )Get_DcLinkListNode(lhead, lhead->length); //获得链表最后一个元素 
			Last->next = Node; //把头插法的数据连接到 链表的最后一个元素的后面 
			Node->pre = Last;
		}
		
	}
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名：Get_DcLinkListNode
函数功能：获得链表中第pos个元素位置的链表元素 链表是从1开始的  0是链表头   pos为0的时候表示get链表头 
参数： DcLinkList* head链表头指针    int pos获得链表元素的位置  pos的有效取值范围是 1 到  length  0是链表头 
返回值： DcLinkListNode*类型 第pos个链表元素的地址 
*******************************************************************************************************/
DcLinkListNode* Get_DcLinkListNode(DcLinkList* head, int pos)
{
	int ret = 0;
	int i = 0;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	/*本来pos应该是有上限的  但是变成了循环链表pos理论上说就可以无穷大了  但是get函数应该是在链表中有值的情况下才成立的 即(lhead->length>0)*/ 
	ret=( NULL != lhead) && (pos >= 0) && (lhead->length>0); 
	if(1 == ret)
	{
		DcLinkListNode* node = (DcLinkListNode* )head;
		for(i=0; i<pos; i++) //执行 pos次   得到的是第pos位置的node 
		{
			node = node->next;
		}	
		return (DcLinkListNode*)node;
	}
	return NULL;
}

/*******************************************************************************************************
函数名：Del_DcLinkListNode
函数功能：删除链表中第pos位置的链表元素 
参数： DcLinkList* head链表头指针    int pos删除链表元素的位置  pos是删除的链表元素的位置 跟get和add中的
       pos是配套的  有效取值范围依然是 1到 length  在这个函数里面由于不能删除链表头 所以pos为0的时候无效 
返回值： DcLinkListNode* ret这个返回值很重要 因为这个删除仅仅是把链表元素踢出了链表 并没有free开辟的内存
         应该通过这个返回的地址free  释放内存
		 删除成功返回 删除链表元素的地址   删除失败返回 NULL 
*******************************************************************************************************/
DcLinkListNode* Del_DcLinkListNode(DcLinkList* head, int pos)
{
	DcLinkListNode* ret = NULL;
	DcLinkListNode* Last = NULL;
	int i = 0;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	DcLinkListNode* first = lhead->head.next;
	
	if(( NULL != lhead) && (pos > 0) && (lhead->length>0))
	{
		DcLinkListNode* node = (DcLinkListNode* )head;
		for(i=1; i<pos; i++)//执行 pos次   得到的是第pos位置的node  这个方法行不通 
		{                   //因为要想删除第pos位置的node 应该先找到它上一个链表元素 
			node = node->next; //所以这里面i=1 比get函数少执行了一次  得到第pos-1位置的node 
		}
		/*判断是不是 pos为1的 情况删除头节点后面的第一个元素(这个是没有进入for循环的)  跟循环一圈后的情况不一样  */
		/*循环一圈的是进入for循环的情况   此时的node不再是head了 而是链表最后一个元素*/ 
		if(node == (DcLinkListNode* )head)
		{
			Last =(DcLinkListNode* )Get_DcLinkListNode(lhead, lhead->length);
		}
		
		ret = node->next;
		node->next = ret->next;	
		/*判断是不是循环了一圈后回来的情况 */
		if((first == ret) && (NULL == Last))
		{
			Last =(DcLinkListNode* )Get_DcLinkListNode(lhead, lhead->length);
		}
		/*判断是否要删除链表中的第一个元素*/
		if( Last != NULL )
		{
			Last->next = ret->next; 
			lhead->head.next = ret->next;
			ret->next->pre = Last;
		}
		
    	if(1 != lhead->length) //判断删除的值是否为最后一个元素 
		{
			ret->next->pre = ret->pre;
			if(node == (DcLinkListNode* )head)//判断删除的值是否为第一个元素 
			{
				ret->next->pre =  Last;
			} 
			if(lhead->slider == ret) //判断删除的节点是否为游标的位置 
			{
				lhead->slider = ret->next; 
			} 
		} 
		lhead->length--; //这个一定要写在 Get_DcLinkListNode 后面 不然的话 pos就为0了 
		/*判断链表是否 减到了空  如果链表中不再有元素 就把head.next赋值为NULL*/
		/*单向链表不需要这个的原因 是因为单向链表的最后一个元素的next就是NULL 而双向链表没有NULL的了*/
		if(0 == lhead->length)
		{
			lhead->head.next = NULL;
			lhead->head.pre = NULL;
			lhead->slider = NULL; 
		}
		
	}
	return (DcLinkListNode*)ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名： DcLinkList_Slider
函数功能：获得当前游标指向的数据
参数： DcLinkList* head
返回值：成功返回 DcLinkListNode* ret  失败返回NULL 
*******************************************************************************************************/
DcLinkListNode* DcLinkList_Slider(DcLinkList* head)
{
	DcLinkListNode* ret = NULL;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	if( (NULL != lhead)&&(NULL != lhead->slider) )//保证slider是有效的 
	{
		ret = lhead->slider;
	}
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名： DcLinkList_Reset
函数功能：重置游标 让游标指向head头节点后面的第一个元素 
参数： DcLinkList* head
返回值：成功返回 当前游标的指向DcLinkListNode* ret  失败返回NULL 
*******************************************************************************************************/
DcLinkListNode* DcLinkList_Reset(DcLinkList* head)
{
	DcLinkListNode* ret = NULL;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	if(NULL != lhead)
	{
		lhead->slider = lhead->head.next;
		ret = lhead->slider;
	}
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名： DcLinkList_Next
函数功能：使游标指向下一个元素 
参数： DcLinkList* head
返回值：成功返回 前游标的指向DcLinkListNode* ret  失败返回NULL 
*******************************************************************************************************/
DcLinkListNode* DcLinkList_Next(DcLinkList* head)
{
	DcLinkListNode* ret = NULL;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	if((NULL != lhead)&&(NULL != lhead->slider)) //保证游标是有效的 
	{
		ret = lhead->slider;
		lhead->slider = ret->next; 
	}
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名： DLinkList_Pre
函数功能：使游标指向上一个元素 
参数： DLinkList* head
返回值：成功返回 前游标的指向DLinkListNode* ret  失败返回NULL 
*******************************************************************************************************/
DcLinkListNode* DcLinkList_Pre(DcLinkList* head)
{
	DcLinkListNode* ret = NULL;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	if((NULL != lhead)&&(NULL != lhead->slider)) //保证游标是有效的 
	{
		ret = lhead->slider;
		lhead->slider = ret->pre; 
	}
	return ret;
}

/*******************************************************************************************************
函数名： DcLinkList_Del
函数功能：删除链表中的某个指定元素 
参数： DcLinkList* head   DcLinkListNode* node为指定的元素 
返回值：成功返回 删除的链表元素  失败返回NULL 
*******************************************************************************************************/
DcLinkListNode* DcLinkList_Del(DcLinkList* head,DcLinkListNode* node)
{	//这个函数主要是用来删除游标的返回值的 
 
	DcLinkListNode* ret = NULL;
	list_head* lhead = (list_head* )head;
	int i=0; 
	if((NULL != head)&&(NULL != node))
	{
		DcLinkListNode* current = (DcLinkListNode*)lhead;
		for(i=1; i<=lhead->length; i++)
		{
			if(node == current->next)
			{
				ret = current->next;
				break; 
			} 
			current = current->next;
		}
		
		if(NULL == ret)  //说明没有找到node 
		{
			printf("put error!!!\n"); 
		}
		else //找到了node 
		{
			Del_DcLinkListNode(lhead,i); 
		} 
	}	
	return ret;//返回删除的链表元素 
}

DcLinkList.h：

#ifndef __DcLinkList_H__
#define __DcLinkList_H__

typedef void DcLinkList;  //这个是为了 封装方便 
typedef struct Str_DcLinkList DcLinkListNode;  //这个结构体是链表的真身 
struct Str_DcLinkList   //每一个链表元素的结构都会包含这个结构  因为当给链表元素强制类型 
{                     //转换成(DcLinkListNode* )的时候  其实就是要开始对每个元素中的 DcLinkListNode进行赋值了 
	DcLinkListNode* next;
	DcLinkListNode* pre;
};

DcLinkList* Creat_DcLinkListHead(void);

int Destroy_DcLinkListHead(DcLinkList* head);

int Get_Length(DcLinkList* head);

int Clean_DcLinkListHead(DcLinkList* head);

int Add_DcLinkList(DcLinkList* head, DcLinkListNode* Node, int pos);

DcLinkListNode* Get_DcLinkListNode(DcLinkList* head, int pos);

DcLinkListNode* Del_DcLinkListNode(DcLinkList* head, int pos); 

DcLinkListNode* DcLinkList_Del(DcLinkList* head,DcLinkListNode* node);

DcLinkListNode* DcLinkList_Next(DcLinkList* head);

DcLinkListNode* DcLinkList_Pre(DcLinkList* head);

DcLinkListNode* DcLinkList_Reset(DcLinkList* head);

DcLinkListNode* DcLinkList_Slider(DcLinkList* head);
 
#endif

main.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
#include "DcLinkList.h"

typedef struct _tag_str
{
	DcLinkListNode head;
	int i;
}str;

int main()
{
	int i = 0;
	str str1,str2,str3,str4,str5,str6,*strp;
	str1.i=1;
	str2.i=2;
	str3.i=3;
	str4.i=4;
	str5.i=5;
	str6.i=6;
	DcLinkList* head = NULL;
	head = Creat_DcLinkListHead();
	Add_DcLinkList(head, (DcLinkListNode*)&str1, Get_Length(head)+1);
	Add_DcLinkList(head, (DcLinkListNode*)&str2, Get_Length(head)+1);
	Add_DcLinkList(head, (DcLinkListNode*)&str3, Get_Length(head)+1);
	Add_DcLinkList(head, (DcLinkListNode*)&str4, Get_Length(head)+1);
	Add_DcLinkList(head, (DcLinkListNode*)&str5, Get_Length(head)+1);	
	Add_DcLinkList(head, (DcLinkListNode*)&str6, 3);	
	for(i = 1; i<=Get_Length(head); i++)
	{
		strp = (str*)Get_DcLinkListNode(head, i);
		printf("%d\n",strp->i);
	}
	Del_DcLinkListNode(head, 1);
	printf("\n");
	
	for(i = 1+5; i<=Get_Length(head)+5; i++)
	{
		strp = (str*)Get_DcLinkListNode(head, i);
		printf("%d\n",strp->i);
	}	
	
	printf("\n");
	
	DcLinkList_Reset(head);
	for(i = 1; i<=Get_Length(head)*3; i++)
	{
		DcLinkList_Pre(head);
		strp = (str*)DcLinkList_Slider(head);	
		printf("%d\n",strp->i);
	}
	
	i = 6;
	while(i--)
	{
		Del_DcLinkListNode(head, i);	
	}
	
	for(i = 1; i<=Get_Length(head); i++)
	{
		strp = (str*)Get_DcLinkListNode(head, i);
		printf("%d\n",strp->i);
	}
	
	Destroy_DcLinkListHead(head);
	return 0;
}