双向链表
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概念及简介:
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单链表是指结点中只有一个指向其后继的指针,具有单向性,但是有时需要搜索大量数据的时候,就需要多次进行从头开始的遍历,这样的搜索就不是很高效了。
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在单链表的基础上,对于每一个结点设计一个前驱结点,前驱结点与前一个结点相互连接,构成一个链表,就产生了双向链表的概念了。
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双向链表可以简称为双链表,是链表的一种,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。
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双向链表的节点设计
对于每一个结点而言,有:
其中,DATA表示数据,其可以是简单的类型也可以是复杂的结构体;
pre代表的是前驱指针,它总是指向当前结点的前一个结点,如果当前结点是头结点,则pre指针为空;
next代表的是后继指针,它总是指向当前结点的下一个结点,如果当前结点是尾结点,则next指针为空
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双向链表的插入操作
如图所示:
对于每一次的双向链表的插入操作,首先需要创建一个独立的结点,并通过malloc操作开辟相应的空间;
其次我们选中这个新创建的独立节点,将其的pre指针指向所需插入位置的前一个结点;
同时,其所需插入的前一个结点的next指针修改指向为该新的结点,该新的结点的next指针将会指向一个原本的下一个结点,而修改下一个结点的pre指针为指向新结点自身,这样的一个操作我们称之为双向链表的插入操作。
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双向链表的删除操作
如图:
删除操作的过程是:选择需要删除的结点->选中这个结点的前一个结点->将前一个结点的next指针指向自己的下一个结点->选中该节点的下一个结点->将下一个结点的pre指针修改指向为自己的上一个结点。
在进行遍历的时候直接将这一个结点给跳过了,之后,我们释放删除结点,归还空间给内存,这样的操作我们称之为双链表的删除操作。
循环链表:
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循环链表的概念:
对于单链表以及双向链表,就像一个小巷,无论怎么走最终都能从一端走到另一端,顾名思义,循环链表则像一个有传送门的小巷,当你以为你走到结尾的时候,其实这就是开头。
循环链表和非循环链表其实创建的过程唯一不同的是,非循环链表的尾结点指向空(NULL),而循环链表的尾指针指向的是链表的开头。
通过将单链表的尾结点指向头结点的链表称之为循环单链表(Circular linkedlist)
一个完整的循环单链表如图:
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循环链表结点设计(以单循环链表为例):
对于循环单链表的结点,可以完全参照于单链表的结点设计,如图:
data表示数据;
next表示指针,它总是指向自身的下一个结点,对于只有一个结点的存在,这个next指针则永远指向自身,对于一个链表的尾部结点,next永远指向开头。
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循环链表的创建操作
如图所示:
通过逐步的插入操作,创建一个新的节点,将原有链表尾结点的next指针修改指向到新的结点,新的结点的next指针再重新指向头部结点,然后逐步进行这样的插入操作,最终完成整个单项循环链表的创建。
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循环链表的插入操作
如图,对于插入数据的操作,可以创建一个独立的结点,通过将需要插入的结点的上一个结点的next指针指向该节点,再由需要插入的结点的next指针指向下一个结点的方式完成插入操作。
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循环链表的删除操作
如下图所示,循环单链表的删除操作是先找到需要删除的结点,将其前一个结点的next指针直接指向删除结点的下一个结点即可。
需要注意的是尾结点,因为删除尾节点后,尾节点前一个结点就成了新的尾节点,这个新的尾节点需要指向的是头结点而不是空。
单链表、双链表、循环单链表、循环双链表的对比
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单链表:拥有指向下一节点的指针。查找元素需要从头结点遍历
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双链表:拥有指向上一节点和下一节点的指针。相对于单链表,在找当前节点的前一节点时比较方便,占用空间比单链表大。
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单循环链表:单链表中,从一已知结点出发,只能访问到该结点及其后续结点,无法找到该结点之前的其它结点。而在单循环链表中,从任一结点出发都可访问到表中所有结点,这一优点使某些运算在单循环链表上易于实现。
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双循环链表:可以从任何结点开始任意向前向后双向访问。
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单链表和单循环链表:只能在当前结点后插入和删除。
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双链表:可以在当前结点前面或者后面插入,可以删除前趋和后继(包括结点自己)。
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存储:单链表和单循环链表存储密度大于双链表。