双向链表

单链表结点中只有一个指向其后继的指针，使得单链表只能从前往后依次遍历，要访问某个结点的前驱（插入、删除操作时），只能从头开始遍历，访问前驱的时间复杂度为O(N)。为了克服这个缺点，引入了双链表。

循环链表

循环单链表和单链表的区别在于，表中最后一个结点的指针不是NULL,而改为指向头结点，从而整个链表形成一个环，如图所示。

在循环单链表中，表尾结点d3的next域指向d1，故表中没有指针域为NULL的结点，因此，循环单链表的判空条件不是头结点的指针是否为空，而是它是否等于头指针d1。

带头双向循环链表的增删查改

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

typedef int LTDataType;

typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;

//创建返回链表的头结点
ListNode* BuyLTNode(LTDataType x);

//初始化双向链表
ListNode* ListInit();

//销毁双向链表
void ListDestory(ListNode* phead);

//打印双向链表
void ListPrint(ListNode* phead);

//判断链表是否为空
bool LTEmpty(ListNode* phead);

//查找双向链表
ListNode* LTFind(ListNode* phead, LTDataType x);

//双向链表的头插
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x);

//双向链表的尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x);

//双向链表的头删
void ListPopFront(ListNode* phead);

//双向链表的尾删
void ListPopBack(ListNode* phead);

//双向链表在pos位置之前的插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);

//双向链表删除pos位置的结点
void ListErase(ListNode* pos);

双向链表的头插

#include  "list.h"

//创建返回链表的头结点
ListNode* BuyLTNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("newnode malloc fail");
		return NULL;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;
	return newnode;
}

//初始化双向链表
ListNode* ListInit() 
{
	ListNode* phead = BuyLTNode(-1);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;
	return phead;
}

//销毁双向链表
void ListDestory(ListNode* phead) 
{
	assert(phead);

	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(phead);
}

//打印双向链表
void ListPrint(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	printf("sentinel《==》");
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d《==》", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

//判断链表是否为空
bool LTEmpty(ListNode* phead)
{
	assert(phead);

	return phead->next == phead;//等于就是空
}

//查找双向链表
ListNode* LTFind(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

//双向链表的头插
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	/*
	ListInsert(phead->next,x);//使用 Insert 进行头插
	*/
	ListNode* newnode = BuyLTNode(x);
	ListNode* frist = phead->next;
	
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;

	newnode->next = frist;
	frist->prev = newnode;

	/*newnode->next = phead->next;
	phead->next->prev = newnode;
	newnode->prev = phead;
	phead->next = newnode;*/
}

//双向链表的尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	/*
	ListInsert(phead->prev,x);//使用 Insert 进行尾插
	*/
	ListNode* newnode = BuyLTNode(x);
	ListNode* tail = phead->prev;

	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
	newnode->prev = tail;
	tail->next = newnode;
}

//双向链表的头删
void ListPopFront(ListNode* phead) 
{
	assert(phead);
	assert(!LTEmpty(phead));//断言条件尽量不写在一起，不然无法判断是其中哪个条件出错

	/*
	ListErase(phead->next);//使用 Erase 进行头删
	*/
	ListNode* frist = phead->next;
	ListNode* fristnext = frist->next;//增加代码的可读性
	free(frist);
	phead->next = fristnext;
	fristnext->prev = phead;

	/*if (frist != phead){
		frist->next->prev = phead;
		phead->next = frist->next;
		free(frist);}*/
}

//双向链表的尾删
void ListPopBack(ListNode* phead)
{
	assert(phead);
	assert(!LTEmpty(phead));
	/*
	ListErase(phead->prev);//使用 Erase 进行尾删
	*/
	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* tailprev = tail->prev;
	free(tail);
	tailprev->next = phead;
	phead->prev = tailprev;

	/*if (tail != phead){
		phead->prev = tail->prev;
		tail->prev->next = phead;
		free(tail);}*/
}

//双向链表在pos位置之前的插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x) {
	assert(pos);

	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* newnode = BuyLTNode(x);
	prev->next = newnode;
	newnode->prev = prev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

//双向链表删除pos位置的结点
void ListErase(ListNode* pos) {
	assert(pos);
	//注意，当pos传递为phead的值时，即哨兵位值时，会出现错误。
	//可将phead传递进来，使pos！=phead，，，否则就干脆不判断，出现错误时再解决
    
	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* next = pos->next;
	prev->next = next;
	next->prev = prev;
	free(pos);
}

#include  "list.h"

void test1()
{
	ListNode* plist = ListInit();
	ListPushFront(plist, 1);
	ListPushFront(plist, 1);
	ListPushFront(plist, 2);
	ListPushFront(plist, 2);
	ListPushFront(plist, 3);
	ListPushFront(plist, 3);
	ListPushBack(plist, 11);
	ListPushBack(plist, 22);
	ListPrint(plist);
	
	ListPopFront(plist);
	ListPopBack(plist);
	ListPrint(plist);

	ListNode* pos = LTFind(plist,3);
	ListInsert(pos, 33);
	pos = LTFind(plist, 1);
	ListErase(pos);
	ListPrint(plist);

	ListDestory(plist);
    plist = NULL;
}

int main()
{
	test1();
	return 0;
}

顺序表和链表比较

顺序表的优点：

1.尾插尾删效率不错，
2.下标的随机访问
3.CPU高速缓存命中率会更高（物理空间时连续的）

顺序表的缺点：

1.前面部分插入删除数据，效率低O(N)，需要依次挪动数据，物理空间是连续的。
2.连续的物理空间，空间不够，需要扩容。
a.扩容是需要付出代价的
b.一般伴随着空间浪费

链表的优点：

1.任意位置插入删除，O(1)。ex：带头双向循环链表
2.按需申请空间

链表的缺点：

1.不支持下标的随机访问
2.CPU高速缓存命中率会更低