雙向迴圈連結串列及各功能函式設計(C語言)

Rice_rice發表於2024-04-24
函式C語言

雙向迴圈連結串列

/**

* @file name: 雙向連結串列介面設計

* @brief

* @author ni456xinmie@163.com

* @date 2024/04/24

* @version 1.0 ：版本

* @property ：

* @note

* CopyRight (c) 2023-2024 ni456xinmie@163.com All Right Reseverd

*/

構造雙向迴圈連結串列的結點

// 指的是雙向迴圈連結串列中的結點有效資料型別，使用者可以根據需要進行修改
typedef int DataType_t;

// 構造雙向迴圈連結串列的結點,連結串列中所有結點的資料型別應該是相同的
typedef struct DoubleLinkedList
{
	DataType_t data;			   // 結點的資料域
	struct DoubleLinkedList *prev; // 直接前驅的指標域
	struct DoubleLinkedList *next; // 直接後繼的指標域

} DoubleCirLList_t;

功能函式：建立空雙向迴圈連結串列

DoubleCirLList_t *DoubleCirLList_Create(void)
{
	// 1.建立一個頭結點並對頭結點申請記憶體
	DoubleCirLList_t *Head = (DoubleCirLList_t *)calloc(1, sizeof(DoubleCirLList_t));
	if (NULL == Head)
	{
		perror("Calloc memory for Head is Failed");
		exit(-1);
	}
	// 2.對頭結點進行初始化，頭結點是不儲存資料域，指標域指向自身即可，體現“迴圈”
	Head->prev = Head;
	Head->next = Head;
	// 3.把頭結點的地址返回即可
	return Head;
}

功能函式：建立新的結點，並對新結點進行初始化（資料域 + 指標域）

DoubleCirLList_t *DoubleCirLList_NewNode(DataType_t data)
{
	// 1.建立一個新結點並對新結點申請記憶體
	DoubleCirLList_t *New = (DoubleCirLList_t *)calloc(1, sizeof(DoubleCirLList_t));
	if (NULL == New)
	{
		perror("Calloc memory for NewNode is Failed");
		return NULL;
	}
	// 2.對新結點的資料域和指標域（2個）進行初始化,指標域指向結點自身，體現“迴圈”
	New->data = data;
	New->prev = New;
	New->next = New;
	return New;
}

功能函式：在頭部插入新元素

bool DoubleCirLList_HeadInsert(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t data)
{
	DoubleCirLList_t *new = DoubleCirLList_NewNode(data);
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next;
	if (Head->next == Head) // empty list 連結串列為空的情況
	{
		Head->next = new;
		return true;
	}
	Phead->prev->next = new; // normal situation 普通情況
	new->prev = Phead->prev;
	new->next = Phead;
	Phead->prev = new;
	Head->next = new;
	return true;
}

功能函式：在尾部插入新元素

bool DoubleCirLList_TailInsert(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t data)
{
	DoubleCirLList_t *new = DoubleCirLList_NewNode(data);
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next->prev; // 臨時記錄尾節點的位置
	if (Head->next == Head)						// judge is the null 連結串列為空的情況
	{
		Head->next = new;
		return true;
	}
	new->prev = Phead; // as the normal situation,insert the last node 普通情況，在尾部插入節點
	Phead->next = new;
	new->next = Head->next;
	Head->next->prev = new;
	return true;
}

功能函式：在指定位置插插入新元素

bool DoubleCirLList_DestInsert(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t destval, DataType_t data)
{
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next; // 臨時記錄當前節點的位置
	// DataType_t i = Head->data;
	DoubleCirLList_t *new = DoubleCirLList_NewNode(data);
	if (Head->next == Head) // judge the empty list 連結串列為空的情況
	{
		printf("The list is empty.\n");
		return false;
	}
	while (destval != Phead->data) // as the normal situation,find the destval找到目標值
	{
		Phead = Phead->next;
		if (Phead == Head->next)
		{
			printf("There is no destination value.\n"); // 遍歷完成以後仍找不到目標值，就退出
			return false;
		}
	}
	new->next = Phead->next; // 如果存在目標值，則進行插入操作,因為是迴圈，因此頭插，尾插都能包絡
	Phead->next->prev = new;
	new->prev = Phead;
	Phead->next = new;
	return true;
}

功能函式：刪除首元素

bool DoubleCirLList_HeadDel(DoubleCirLList_t *Head)
{
	// 對連結串列的首結點的地址進行備份
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next;
	if (Head->next == Head) // 判斷當前連結串列是否為空，為空則直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	if (Head->next->next == Head->next) // 判斷當前連結串列是否僅一個元素
	{
		Head->next = Head;
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		free(Phead);
	}
	else // delete the head 普通情況，則進行刪除首節點操作
	{
		Phead->prev->next = Phead->next;
		Phead->next->prev = Phead->prev;
		Head->next = Phead->next;
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		free(Phead);
	}
	return true;
}

功能函式：刪除尾元素

bool DoubleCirLList_TailDel(DoubleCirLList_t *Head)
{
	// 對連結串列的尾結點的地址進行備份
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next->prev;
	if (Head->next == Head) // 判斷當前連結串列是否為空，為空則直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	if (Head->next->next == Head->next) // 判斷當前連結串列是否僅一個元素
	{
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		Head->next == Head;
		free(Phead);
	}
	else
	{
		Phead->prev->next = Head->next; // 普通情況下，刪除尾節點
		Head->next->prev = Phead->prev;
		Phead->next = NULL;
		Phead->prev = NULL;
		free(Phead);
	}
	return true;
}

功能函式：刪除目標值元素

bool DoubleCirLList_MidDel(DoubleCirLList_t *Head, DataType_t destval)
{
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next; // 對連結串列的當前結點的地址進行備份
	if (Head->next == Head)				  // 判斷當前連結串列是否為空，為空則直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	while (Phead->data != destval) // find the specific node找到指定值的節點
	{
		Phead = Phead->next;
		if (Phead == Head->next)
		{
			printf("There is no destination value.\n"); // 遍歷完成以後仍找不到目標值，就退出
			return false;
		}
	}
	if (Phead == Head->next) // 刪除目標值位於首節點時
	{
		if (Phead->next == Head->next) // 連結串列僅單個元素時
		{
			Head->next = Phead;
			Phead->prev = NULL;
			Phead->next = NULL;
		}
		else // 連結串列不止單個元素時
		{
			Phead->prev->next = Phead->next;
			Phead->next->prev = Phead->next;
			Head->next = Phead->next;
			Phead->prev = NULL;
			Phead->next = NULL;
		}
		free(Phead);
	}
	else // 如果存在目標值，且目標值不位於首節點時，進行刪除操作
	{
		Phead->prev->next = Phead->next;
		Phead->next->prev = Phead->prev;
		Phead->prev = NULL;
		Phead->next = NULL;
		free(Phead);
	}
	return true;
}

功能函式：遍歷連結串列

bool DoubleCirLList_Print(DoubleCirLList_t *Head)
{
	DoubleCirLList_t *Phead = Head->next; // 對連結串列頭結點的地址進行備份
	if (Head->next == Head)				  // 判斷當前連結串列是否為空，為空則直接退出
	{
		printf("current linkeflist is empty!\n");
		return false;
	}
	// 從首結點開始遍歷
	do
	{
		// 輸出頭結點的直接後繼的資料域
		printf("data = %d  ", Phead->data);
		Phead = Phead->next;
	} while (Phead != Head->next);
	return true;
}

主函式，測試各功能塊：

int main(int argc, char const *argv[])
{
	DoubleCirLList_t *H = DoubleCirLList_Create();
	DoubleCirLList_TailInsert(H, 10);
	DoubleCirLList_TailInsert(H, 20);
	DoubleCirLList_HeadInsert(H, 30);
	DoubleCirLList_HeadInsert(H, 50);
	DoubleCirLList_DestInsert(H, 30, 40);
	DoubleCirLList_Print(H); // 測試插入功能函式
	printf("1\n");
	DoubleCirLList_HeadDel(H);
	DoubleCirLList_Print(H); // 測試刪除首元素
	printf("2\n");
	DoubleCirLList_TailDel(H);
	DoubleCirLList_Print(H); // 測試刪除尾元素
	printf("3\n");
	DoubleCirLList_MidDel(H, 10);
	DoubleCirLList_Print(H); // 測試刪除目標元素
	printf("3\n");
	return 0;
}

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