C語言實現雙向非迴圈連結串列（帶頭結點尾結點）的基本操作

阿新 • • 發佈：2019-01-26

我在之前一篇部落格中《C語言實現雙向非迴圈連結串列（不帶頭結點）的基本操作》中詳細實現了不帶頭尾節點的雙向非迴圈連結串列的很多操作。其實同單鏈表一樣，不帶頭結點的連結串列很多操作都是比較麻煩的，常常需要對第一個節點做額外的判斷，提高了出錯的成本。今天我們要來實現帶頭結點尾結點的雙向非迴圈連結串列的操作，雖然額外維護了兩個節點，但是操作的簡便性大大提高了。程式碼上傳至 https://github.com/chenyufeng1991/DoubleLinkedList_HeadList 。

（1）定義帶頭結點尾結點的非迴圈雙向連結串列的節點型別

typedef int elemType;
typedef struct NodeList{

    int element;
    struct NodeList *prior;
    struct NodeList *next;
}Node;

（2）初始化雙鏈表

//1.初始化帶頭結點和尾結點的非迴圈雙向連結串列
void InitialList(Node **pHead,Node **pTail){

    *pHead = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    *pTail = (Node *)malloc(sizeof(Node));

    if (*pHead == NULL || *pTail == NULL) {
        printf("%s函式執行，記憶體分配失敗，初始化雙鏈表失敗\n",__FUNCTION__);
    }else{
        //這個裡面是關鍵，也是判空的重要條件
        (*pHead)->prior = NULL;
        (*pTail)->next = NULL;

        //連結串列為空的時候把頭結點和尾結點連起來
        (*pHead)->next = *pTail;
        (*pTail)->prior = *pHead;

        printf("%s函式執行，帶頭結點和尾節點的雙向非迴圈連結串列初始化成功\n",__FUNCTION__);
    }
}

（3）尾插法建立雙鏈表

//2.建立帶頭結點和尾結點的雙向非迴圈連結串列
void CreateList(Node *pHead,Node *pTail){

    Node *pInsert;
    Node *pMove;
    pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
    pInsert->prior = NULL;
    pInsert->next = NULL;

    scanf("%d",&(pInsert->element));
    pMove = pHead;
    while (pInsert->element > 0) {

        pMove->next = pInsert;
        pInsert->prior = pMove;
        pInsert->next = pTail;
        pTail->prior = pInsert;
        pMove = pInsert;

        pInsert = (Node *)malloc(sizeof(Node));
        memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
        pInsert->prior = NULL;
        pInsert->next = NULL;

        scanf("%d",&(pInsert->element));
    }

    printf("%s函式執行完成，帶頭節點和尾結點的雙向非迴圈連結串列建立成功\n",__FUNCTION__);

}

（4）正序列印連結串列

//3.正序列印連結串列
void PrintList(Node *pHead,Node *pTail){

    Node *pMove;
    pMove = pHead->next;
    while (pMove != pTail) {
        printf("%d ",pMove->element);
        pMove = pMove->next;
    }

    printf("\n%s函式執行，正序列印帶頭結點尾結點的雙向非迴圈連結串列建立成功\n",__FUNCTION__);
}

（5）逆序列印連結串列

//4.逆序列印連結串列
void PrintReverseList(Node *pHead,Node *pTail){

    Node *pMove;
    pMove = pTail->prior;
    while (pMove != pHead) {
        printf("%d ",pMove->element);
        pMove = pMove->prior;
    }

    printf("\n%s函式執行，逆序列印帶頭結點尾結點的雙向非迴圈連結串列建立成功\n",__FUNCTION__);
}

（6）清空節點，使成為空表

//5.清除連結串列中的所有元素，使成為空表
void ClearList(Node *pHead,Node *pTail){

    Node *pMove;
    pMove = pHead->next;

    while (pMove != pTail) {

        pHead->next = pMove->next;
        pMove->next->prior = pHead;
        free(pMove);
        pMove = pHead->next;
    }

    printf("%s函式執行，雙向非迴圈連結串列清空成功\n",__FUNCTION__);
}

（7）計算連結串列長度

//6.計算連結串列的長度
int SizeList(Node *pHead,Node *pTail){

    int i = 0;
    Node *pMove;
    pMove = pHead->next;
    while (pMove != pTail) {
        i++;
        pMove = pMove->next;
    }
    printf("%s函式執行，連結串列的長度為%d\n",__FUNCTION__,i);

    return i;
}

（8）判斷連結串列是否為空

//7.判斷帶頭結點尾結點的雙向非迴圈連結串列是否為空,為空返回1，否則返回0
int IsEmptyList(Node *pHead,Node *pTail){
    if (pHead->next == pTail) {

        printf("%s函式執行，當前連結串列為空\n",__FUNCTION__);
        return 1;
    }

    printf("%s函式執行，當前連結串列不為空\n",__FUNCTION__);
    return 0;
}

（9）返回連結串列中pos位置的元素

//8.返回連結串列中第pos個結點中的元素，若返回-1，表示沒有找到
int GetElement(Node *pHead,Node *pTail,int pos){

    int i = 1;
    Node *pMove;
    pMove = pHead->next;
    while (pMove != pTail) {
        if (i == pos) {
            printf("%s函式執行，第pos=%d位置的元素為%d\n",__FUNCTION__,pos,pMove->element);
            return pMove->element;
        }
        i++;
        pMove = pMove->next;
    }

    printf("%s函式執行，查詢第pos=%d位置元素失敗\n",__FUNCTION__,pos);

    return -1;
}

（10）查詢值為x的節點，如果存在則返回地址

//9.從連結串列中查詢給定值x的第一個元素，並返回data域的記憶體地址，否則返回NULL
int *GetElemAddr(Node *pHead,Node *pTail,int x){

    Node *pMove;
    pMove = pHead->next;
    while (pMove != pTail) {
        if (pMove->element == x) {
            printf("%s函式執行，值為%d的元素記憶體地址為0x%x\n",__FUNCTION__,x,&(pMove->element));
            return &(pMove->element);
        }
        pMove = pMove->next;
    }

    printf("%s函式執行，查詢值為%d的元素地址失敗\n",__FUNCTION__,x);

    return NULL;
}

（11）把pos節點的值改為x

//10.把連結串列中第pos個節點的值修改為x
int ModifyElem(Node *pHead,Node *pTail,int pos,int x){

    int i = 1;
    Node *pMove;
    pMove = pHead->next;
    while (pMove != pTail) {
        if (i == pos) {

            pMove->element = x;
            printf("%s函式執行，修改pos=%d位置值為%d成功\n",__FUNCTION__,pos,x);
            return 1;
        }
        i++;
        pMove = pMove->next;
    }

    printf("%s函式執行，修改pos=%d位置元素失敗\n",__FUNCTION__,pos);

    return -1;
}

（12）表頭插入一個元素

//11.向連結串列的表頭插入一個元素
int InsertHeadList(Node *pHead,Node *pTail,int x){

    Node *pInsert;
    pInsert = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
    pInsert->element = x;
    pInsert->prior = NULL;
    pInsert->next = NULL;

    pInsert->next = pHead->next;
    pHead->next->prior = pInsert;
    pHead->next = pInsert;
    pInsert->prior = pHead;

    printf("%s函式執行，在表頭插入%d成功\n",__FUNCTION__,x);
    return 1;
}

（13）表尾插入一個元素

//12.向連結串列的表尾插入一個元素
int InsertTailList(Node *pHead,Node *pTail,int x){

    Node *pInsert;
    pInsert = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
    pInsert->element = x;
    pInsert->prior = NULL;
    pInsert->next = NULL;

    pTail->prior->next = pInsert;
    pInsert->prior = pTail->prior;
    pInsert->next = pTail;
    pTail->prior = pInsert;

    printf("%s函式執行，在表尾插入%d成功\n",__FUNCTION__,x);

    return 1;
}

（14）測試程式碼

int main(int argc, const char * argv[]) {

    Node *pHead;//頭結點
    Node *pTail;//尾結點

    InitialList(&pHead, &pTail);

    CreateList(pHead, pTail);
    PrintList(pHead, pTail);
    PrintReverseList(pHead,pTail);

    SizeList(pHead, pTail);

    IsEmptyList(pHead,pTail);

    GetElement(pHead, pTail, 2);

    GetElemAddr(pHead, pTail, 5);

    ModifyElem(pHead, pTail, 2, 111);
    PrintList(pHead, pTail);
    
    InsertHeadList(pHead,pTail,100);
    PrintList(pHead, pTail);

    InsertTailList(pHead,pTail,900);
    PrintList(pHead, pTail);
    
    ClearList(pHead,pTail);
    PrintList(pHead, pTail);
    IsEmptyList(pHead,pTail);
    
    return 0;
}

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