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循环双链表算法库构建

news 来源：原创 2024/5/5 19:16:59

学习贺老师数据结构数据结构之自建算法库——循环双链表_数据结构编写一个程序linklist.cpp-CSDN博客

模仿单链表逻辑,实现双链表, 大差不差

v1.0: 实现基本功能

V1.0

1.主要功能:

//(1)头插法建立循环双链表
void Create_Double_CyclicList_Head(DoubleLinkList_Cyclic *&L,ElemType Array_used[],int Array_number);
//(2)尾插法建立双链表
void Create_Double_CyclicList_Tail(DoubleLinkList_Cyclic *&L,ElemType Array_used[],int Array_number);
//(3)输出循环双链表
void Display_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L);
//(4)初始化循环双链表
void Init_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L);
//(5)销毁循环双链表
void Destroy_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L);
//(6)判断循环双链表是否为空
bool  Empty_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L);
//(7)求循环双链表数据元素个数(不包括头结点)
int Length_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L);//(8) 查找特定元素值,在循环双链表中的位置
int SpecificValue_Location_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L, ElemType specific_value);//(9) 取出循环双链表中 特定位置的元素值
bool SpecificLocate_Value_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L, int specific_locate,ElemType &get_value);//(10) 把特定的节点值, 插入到循环双链表特定位置
bool InsertElement_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L, int specific_locate, ElemType insert_value);
//(11) 删除特定位置的节点值
bool Delete_SpecificLocate_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L, int specific_locate, ElemType &delete_value);

2. 循环双链表头文件

Cyclic_DoubleLinkList.h

#ifndef CYCLIC_DOUBLELINKLIST_H_INCLUDED
#define CYCLIC_DOUBLELINKLIST_H_INCLUDED#include <stdio.h>
#include <malloc.h>typedef int ElemType;//循环双链表基本运算函数
typedef struct  Double_Cyclic_Node  //定义循环双链表节点类型
{ElemType data;struct Double_Cyclic_Node *prior;//指向前驱节点struct Double_Cyclic_Node *next; //指向后继节点}DoubleLinkList_Cyclic;//(1)头插法建立循环双链表
void Create_Double_CyclicList_Head(DoubleLinkList_Cyclic *&L,ElemType Array_used[],int Array_number);
//(2)尾插法建立双链表
void Create_Double_CyclicList_Tail(DoubleLinkList_Cyclic *&L,ElemType Array_used[],int Array_number);
//(3)输出循环双链表
void Display_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L);
//(4)初始化循环双链表
void Init_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L);
//(5)销毁循环双链表
void Destroy_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L);
//(6)判断循环双链表是否为空
bool  Empty_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L);
//(7)求循环双链表数据元素个数(不包括头结点)
int Length_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L);//(8) 查找特定元素值,在循环双链表中的位置
int SpecificValue_Location_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L, ElemType specific_value);//(9) 取出循环双链表中 特定位置的元素值
bool SpecificLocate_Value_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L, int specific_locate,ElemType &get_value);//(10) 把特定的节点值, 插入到循环双链表特定位置
bool InsertElement_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L, int specific_locate, ElemType insert_value);
//(11) 删除特定位置的节点值
bool Delete_SpecificLocate_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L, int specific_locate, ElemType &delete_value);#endif // CYCLIC_DOUBLELINKLIST_H_INCLUDED

3. 循环双链表库函数

Cyclic_DoubleLinkList.cpp

#include "Cyclic_DoubleLinkList.h"/**************************************************
(1)函数名: Create_Double_CyclicList_Head
功  能: 头插法建立循环双链表
参  数: (1)DoubleLinkList_Cyclic *&L: 要建立并传回去的循环双链表指针地址(2)ElemType Array_used[]: 要使用的数组数据(3)int Array_number: 数组的长度
注 意: ①我们是按照双链表方法建立,最后找到尾指针,再形成闭环
思 路:  (1)创建头结点(2)头结点置空(3)根据数据创建新节点,并利用头插法插入(4)查找尾结点(5)形成闭环
返回值: 无
**************************************************/void Create_Double_CyclicList_Head(DoubleLinkList_Cyclic *&L,ElemType Array_used[],int Array_number)
{int counter;DoubleLinkList_Cyclic *newnode,*tailnode;L = (DoubleLinkList_Cyclic*)malloc(sizeof(DoubleLinkList_Cyclic)); //创建头结点L->next = NULL;for(counter = 0; counter < Array_number; counter++){newnode = (DoubleLinkList_Cyclic*)malloc(sizeof(DoubleLinkList_Cyclic));  //创建新节点newnode->data = Array_used[counter];//将newnode插在原开始结点之前,头结点之后newnode->next = L->next;if(L->next != NULL){L->next->prior = newnode;}//解决新节点和头结点之间的链接L->next = newnode;newnode->prior = L;}tailnode = L;while(tailnode->next != NULL) //①查找尾结点, 从而将其指向头结点{tailnode = tailnode->next;}tailnode->next = L;         // 尾结点的next域指向头结点L->prior = tailnode;        //头结点的prior域指向尾结点形成闭环
}/**************************************************
(2)函数名: Create_CyclicList_Tail
功  能: 尾插法建立双链表
参  数: (1)DoubleLinkList_Cyclic *&L: 要建立并传回去的循环双链表指针地址(2)ElemType Array_used[]: 要使用的数组数据(3)int Array_number: 数组的长度
注 意:   我们是按照双链表建立的方法进行建立,最后尾指针指向头结点即可
思 路:   (1)定义新节点,尾指针节点,数组遍历序号(2)创建头结点,并置空后继指针(3)按照数组顺序,新建节点,并利用尾插法插入链表尾部(4)插入完成,尾指针指向头结点
返回值:   无
**************************************************/
void Create_Double_CyclicList_Tail(DoubleLinkList_Cyclic *&L,ElemType Array_used[],int Array_number)
{int counter;DoubleLinkList_Cyclic *newNode,*tailNode;L = (DoubleLinkList_Cyclic*)malloc(sizeof(DoubleLinkList_Cyclic));L->next = NULL; //末尾再构建循环链表tailNode = L;for(counter = 0; counter < Array_number; counter++){newNode = (DoubleLinkList_Cyclic*)malloc(sizeof(DoubleLinkList_Cyclic));newNode->data = Array_used[counter];tailNode->next = newNode;   //尾结点已经是末尾,目前不用考虑后继,最后再考虑newNode->prior = tailNode;tailNode = newNode;         //尾结点后移}tailNode->next = L;             //构建循环双链表L->prior = tailNode;
}/**************************************************
(3)函数名: Display_CyclicList
功  能: 输出展示循环双链表
参  数:(1)DoubleLinkList_Cyclic *L:要展示的循环双链表
注 意:①因为是循环双链表,所以结束条件是, 指针指向头结点
思 路:  (1)定义遍历节点(2)判断是否为空(L == L->next)(3)从数据节点开始遍历输出(4)不结束接着遍历输出
返回值: 无
**************************************************/
void Display_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L)
{DoubleLinkList_Cyclic *showNode;showNode = L->next;if(showNode == L){printf("Hey, it it Empty!\n");}while(showNode != L) //①{printf("%d",showNode->data);printf(" ");showNode = showNode->next;}printf("\n");
}/**************************************************
(4)函数名: Init_CyclicList
功  能: 初始化循环双链表
参  数: DoubleLinkList_Cyclic *&L:要初始化的循环双链表指针地址
返回值: 无
**************************************************/
void Init_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L)
{L = (DoubleLinkList_Cyclic*)malloc(sizeof(DoubleLinkList_Cyclic));L->next = L;//初始化头结点前驱和后继指针指向自己L->prior = L;
}/**************************************************
(5)函数名: Destroy_CyclicList
功  能: 释放循环双链表的节点空间,
参  数: DoubleLinkList_Cyclic *&L:要销毁的循环双链表
注 意: ①防止野指针被函数利用后, 飘飞②防止遍历指针信息被删除后,找不到后继信息③循环双链表,结束条件是 尾指针指向头结点
思 路:   (1)定义遍历指针和后继指针(2)规划好nowNode和backNode关系(3) nowNode遍历删除,backNode后移,直到backNode == L,退出(4)接着释放nowNode,并且防止野指针飘飞,①
返回值:  无
**************************************************/
void Destroy_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L)
{DoubleLinkList_Cyclic *nowNode;DoubleLinkList_Cyclic *backNode;     //②nowNode = L;backNode = nowNode->next;while(backNode != L)          //③{free(nowNode);nowNode = backNode;backNode = backNode->next;}free(nowNode);L->next = L->prior = L; //①防止被滥用后,野指针飘飞}/**************************************************
(6)函数名: Empty_CyclicList
功  能: 判断循环双链表是否为空
参  数: DoubleLinkList_Cyclic *L:要参与判断的循环双链表
返回值: bool:是否为空? true:false
**************************************************/
bool  Empty_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L)
{return (L->next == L && L->prior == L);
}/**************************************************
(7)函数名: Length_CyclicList
功  能: 求循环双链表数据元素个数(不包括头结点)
参  数: DoubleLinkList_Cyclic *L :要参与计算的循环双链表
注  意: ① 结束条件:尾指针指向头结点
返回值:  int: 循环双链表数据元素个数
**************************************************/
int Length_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L)
{int counter = 0;DoubleLinkList_Cyclic *nowNode = L;while(nowNode->next != L)       //①{counter++;nowNode = nowNode->next;}return counter;
}/**************************************************
(8)函数名:SpecificValue_Location_CyclicList
功  能:找特定元素值,在循环双链表中的位置
参  数:(1)DoubleLinkList_Cyclic *L:  需要查找的循环双链表(2)ElemType specific_value:   要查找的元素值
注 意: ① 从 L->next开始,即第一个数据元素开始查找,其位置counter伴随②跳出有两种情况:1,找到 2,超范围指向头结点
返回值: int: 返回特定元素值的 位置(0:未找到 , 1~n: 找到)
**************************************************/
int SpecificValue_Location_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L, ElemType specific_value)
{int counter = 1;DoubleLinkList_Cyclic *nowNode = L->next;      //①while((nowNode != L) && (nowNode->data != specific_value)){counter++;nowNode = nowNode->next;}if(nowNode == L)    //②如果指向头结点,则未找到{return 0;}else{return counter;}}/**************************************************
(9)函数名:SpecificLocate_Value_CyclicList
功  能:取出循环双链表中 特定位置的元素值
参  数:(1)DoubleLinkList_Cyclic *L: 要进行遍历查找的循环双链表(2)int specific_locate: 要定位的特定位置(3)ElemType &get_value: 传回对应的节点数据
注  意:①循环链表,超范围条件是nowNode = L,如果从头开始,nowNode = L,counter = 0,就会默认到头所以从第 L->next开始算,② 从① 开始算的前提是,L有后继节点,也就是L不是空表③ L不是空表, 但是所给位置,超出循环链表长度,仍返回错误④ ②和③其实可以归为一类,都是长度不足,但是为了做区分, 分开了
思  路:(1)定义当前节点和位置序号  (2)从第一个数据节点开始(3) 空表直接跳出          (4)通过对比位置信息 和 检测 节点循环链表是否超范围(5)传回特定位置信息  或者 超范围标志false
返回值:  bool: 是否找到特定位置,并传回节点数据? true:false
**************************************************/
bool SpecificLocate_Value_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *L, int specific_locate,ElemType &get_value)
{int counter = 1;bool result;DoubleLinkList_Cyclic *nowNode;nowNode = L->next;//①从第一个节点开始遍历查找if(nowNode == L || specific_locate <= 0) //②空表和非法性判断{result == false;printf("Empty table or illegal location !");}else{while(counter < specific_locate && nowNode != L){counter++;nowNode = nowNode->next;}if(nowNode == L)   //③{result = false;printf("Length overrun!\n");}else{get_value = nowNode->data;result = true;}}return result;}/**************************************************
(10)函数名: InsertElement_CyclicList
功  能:特定的节点值，插入到循环双链表特定位置
参  数:(1)DoubleLinkList_Cyclic *&L:要插入的循环双链表(2)int specific_locate: 要插入的特定位置(3)ElemType insert_value: 要插入的特定值
思  路: (1)定义遍历节点nowNode,新节点newNode   (2)从头开始遍历,到特定位置(3) 不管是否为空表,第一个位置都可以插入成功,单独摘出(4)  后续遍历nowNode从 nowNode = L->next开始,只能插入到第2~n个位置(5)  查找第(specific_locate-1 )个位置{是否超范围? true:false},将新节点插入其后(6)返回成功
注  意:  ①因为我们 判断nowNode是否结束, 是直接判断 nowNode ?= L, 所以初始不能 nowNode = L
返回值:  bool:插入是否成功? true:false
**************************************************/
bool InsertElement_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L, int specific_locate, ElemType insert_value)
{int counter;bool result;DoubleLinkList_Cyclic *nowNode,*newNode;nowNode = L;//(3)if(specific_locate <= 0){result = false;printf("Illegal location!\n");}elseif(specific_locate == 1)//只插入到第一个节点(头插法){newNode = (DoubleLinkList_Cyclic*)malloc(sizeof(DoubleLinkList_Cyclic));newNode->data = insert_value;newNode->next = nowNode->next;nowNode->next->prior = newNode;nowNode->next = newNode;newNode->prior = nowNode;result = true;}else{nowNode = L->next;counter = 1;        //因为nowNode最低指向 L->next,所以只能插如第2~n个位置while(counter < (specific_locate-1) && nowNode != L)//①找到第(specific_locate-1)个元素{counter++;nowNode = nowNode->next;}if(nowNode == L){result = false;printf("Position overrun!\n");}else{newNode = (DoubleLinkList_Cyclic*)malloc(sizeof(DoubleLinkList_Cyclic));newNode->data = insert_value;newNode->next = nowNode->next;nowNode->next->prior = newNode;   //新节点和后续节点nowNode->next = newNode;newNode->prior = nowNode;   //新节点和前驱节点result = true;}}return result;}/**************************************************
(11)函数名: Delete_SpecificLocate_CyclicList
功  能: 删除特定位置的节点值
参  数: (1)DoubleLinkList_Cyclic *&L: 要删除节点的循环双链表(2)int specific_locate: 要删除的特定位置(3)ElemType &delete_value: 删除节点的值
注  意:   ① 删除节点,至少需要一个节点②后面删除的是 2~n个节点③由于找到删除节点的前一个节点(specific_locate-1),前一个在范围内,但删除节点不一定,所以也要判断删除节点是否存在
思  路: (1)范围控制(注意事项)(2)找到要删除的节点的前一个位置,(3)删除节点
返回值:   无
**************************************************/
bool Delete_SpecificLocate_Double_CyclicList(DoubleLinkList_Cyclic *&L, int specific_locate, ElemType &delete_value)
{int counter;bool result;DoubleLinkList_Cyclic *nowNode,*deleteNode;nowNode = L;if(L->next == L){result = false;printf("Empty cyclic double linked list !\n");}elseif(specific_locate <= 0){result = false;printf("Illegal location!\n");}elseif(specific_locate == 1)//①至少有一个节点{deleteNode = L->next;//存储要删除的节点delete_value = deleteNode->data;L->next = deleteNode->next;deleteNode->next->prior = L;delete_value = deleteNode->data;//杀鸡取卵free(deleteNode);result = true;}else{//②后面就是删除第 2~n个节点nowNode = L->next;//此时我们只能删除nowNode后面的节点,也就是第二个节点counter = 1;while(counter < (specific_locate-1) && nowNode != L) //还是要找到第 specific_locate-1 个节点{counter++;nowNode = nowNode->next;}if(nowNode == L){result = false;printf("(1)delete Position out of range !\n");}else{deleteNode = nowNode->next;if(deleteNode == L){result = false;printf("(2)delete Position out of range !\n");}else{delete_value = deleteNode->data;nowNode->next = deleteNode->next;nowNode->next->prior = nowNode;free(deleteNode);result = true;}}}return result;
}

4. main.cpp测试函数

main.cpp

#include <stdio.h>
#include "Cyclic_DoubleLinkList.h"int main()
{ElemType elem;DoubleLinkList_Cyclic *L1,*L2;ElemType A[] = {1,2,3,4,5,6,7,8};Create_Double_CyclicList_Head(L1,A,8);Display_Double_CyclicList(L1);printf("L1长度是%d\n",Length_Double_CyclicList(L1));Create_Double_CyclicList_Tail(L2,A,8);Display_Double_CyclicList(L2);printf("L2长度是%d\n",Length_Double_CyclicList(L2));elem = 8;printf("%d在L1中是第%d个元素\n",elem,SpecificValue_Location_Double_CyclicList(L1,elem));//    Init_Double_CyclicList(L2);if(SpecificLocate_Value_Double_CyclicList(L2,5,elem)){printf("L2中第5个元素是%d\n",elem);}elem = 99;if(InsertElement_Double_CyclicList(L1,5,elem)){printf("成功在L1中第5个位置,插入%d\n",elem);Display_Double_CyclicList(L1);}if(Delete_SpecificLocate_Double_CyclicList(L1,5,elem)){printf("成功删除在L1中第5个位置的%d\n",elem);Display_Double_CyclicList(L1);}return 0;
}