双向链表及相关函数实现_编写双向链表的插入操作函数。

双向链表

双向链表也叫双链表，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，双向链表比起单链表有天生的优势
不熟悉单链表的同学们可以参考这篇文章（链表及相关函数实现），看完之后在和双向链表的操作进行对比，高下立见

DLinklist.c

#pragma once 
// 双向带环链表

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>
#include <errno.h>

typedef char Datatype;

typedef struct DLinkNode {
    Datatype data;
    struct DLinkNode* prev;
    struct DLinkNode* next;
}DLinkNode;


// 初始化双链表
void DLinklistInit(DLinkNode** phead); 

// 双链表头插
void DLinklistPushfront(DLinkNode* head, Datatype value);

// 双链表尾插
void DLinklistPushback(DLinkNode* head, Datatype value);

// 双链表头删
void DLinklistPopfront(DLinkNode* head);

// 双链表尾删
void DLinklistPopback(DLinkNode* head);

// 双链表中查找一个元素，返回节点的地址
DLinkNode* DlinklistFind(DLinkNode* head, Datatype to_find);

// 在指定元素位置之前插入元素
void DLinklistInsert(DLinkNode* head, DLinkNode* pos, Datatype value);

// 在指定元素位置之后插入元素
void DLinklistInsertAfter(DLinkNode* head, DLinkNode* pos, Datatype value);

// 删除指定位置元素
void DLinklistErase(DLinkNode* head, DLinkNode* pos);

// 删除指定元素
void DLinklistRemove(DLinkNode* head, Datatype value);

// 删除制定所有元素
void DLinklistRemoveAll(DLinkNode* head, Datatype value);

// 求双向表长度
size_t DLinklistSize(DLinkNode* head);

// 双向表是否为空
int DLinklistEmpty(DLinkNode* head);
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DLinklist.c

#include "main.h"

//创建节点
DLinkNode* Creat(Datatype value) {
    DLinkNode* creat = malloc(sizeof(DLinkNode));
    creat->data = value;
    creat->prev = NULL;
    creat->next = NULL;
    return creat;
}

//销毁节点
void Destroy(DLinkNode* node) {
    free(node);
    node = NULL;
}

//初始化双链表
void DLinklistInit(DLinkNode** phead) {
    //非法输入
    if(phead == NULL) {
        perror("DLinklistInit");
        exit(1);
    }
    *phead = Creat(0);
    (*phead)->next = *phead;
    (*phead)->prev = *phead;
}

//双链表头插
void DLinklistPushfront(DLinkNode* head, Datatype value) {
    //非法输入
    if(head == NULL) {
        perror("pushfront");
        return;
    }

    DLinkNode* new_node = Creat(value);
    DLinkNode* tmp = head->next;

    new_node->prev = head;
    head->next = new_node;
    new_node->next = tmp;
    tmp->prev = new_node;

}

//双链表尾插
void DLinklistPushback(DLinkNode* head, Datatype value) {
    //非法输入
    if(head == NULL) {
        perror("pushback");
        return;
    }

    DLinkNode* new_node = Creat(value);
    DLinkNode* tmp = head->prev;

    new_node->next = head;
    head->prev = new_node;
    new_node->prev = tmp;
    tmp->next = new_node;
}

//双链表头删
void DLinklistPopfront(DLinkNode* head) {
    //非法输入
    if(head == NULL) {
        perror("popfront");
        return;
    }

    DLinkNode* tmp = head->next;

    head->next = tmp->next;
    tmp->next->prev = head;
    Destroy(tmp);

}

//双链表尾删
void DLinklistPopback(DLinkNode* head) {
    //非法输入
    if(head == NULL) {
        perror("popback");
        return;
    }

    DLinkNode* tmp = head->prev;

    tmp->prev->next = head;
    head->prev = tmp->next;
//  tmp->prev->next = head;
//  head->prev = tmp;
//  Destroy(tmp);
}

//双链表中查找一个元素，返回节点的地址
DLinkNode* DlinklistFind(DLinkNode* head, Datatype to_find) {
    //非法输入
    if(head == NULL) {
        perror("find");
        return;
    }

    DLinkNode* cur = head->next;
    while(cur != head) {
        if(cur->data == to_find) {
            return cur;
        }
        cur = cur->next;
    }
    return NULL;
}

//在指定元素位置之前插入元素
void DLinklistInsert(DLinkNode* head, DLinkNode* pos, Datatype value) {
    //非法输入
    if(head==NULL && pos==NULL) {
        perror("insert");
        return;
    }

    DLinkNode* pos_prev = pos->prev;
    DLinkNode* new_node = Creat(value);

    new_node->next = pos;
    pos->prev = new_node;
    new_node->prev = pos_prev;
    pos_prev->next = new_node;
}

//在指定元素位置之后插入元素
void DLinklistInsertAfter(DLinkNode* head, DLinkNode* pos, Datatype value) {
    //非法输入
    if(head==NULL && pos==NULL) {
        perror("insert after");
        return;
    }

    DLinkNode* pos_after = pos->next;
    DLinkNode* new_node = Creat(value);

    new_node->next = pos_after;
    pos_after->prev = new_node;
    new_node->prev = pos;
    pos->next = new_node;
}

// 删除指定位置元素
void DLinklistErase(DLinkNode* head, DLinkNode* pos) {
    //非法输入
    if(head==NULL && pos==NULL) {
        perror("erase");
        return;
    }

    DLinkNode* to_erase = pos;
    to_erase->prev->next = to_erase->next;
    to_erase->next->prev = to_erase->prev;
    Destroy(to_erase);
}

// 删除指定元素
void DLinklistRemove(DLinkNode* head, Datatype value) {
    //非法输入
    if(head==NULL) {
        perror("erase");
        return;
    }

    DLinkNode* cur = head->next;
    while(cur != head) {
        if(cur->data == value) {
            DLinklistErase(head, cur);
            return;
        }
        cur = cur->next;
    }
}

// 删除制定所有元素
void DLinklistRemoveAll(DLinkNode* head, Datatype value) {
    //非法输入
    if(head==NULL) {
        perror("erase all");
        return;
    }

    DLinkNode* cur = head->next;
    while(cur != head) {
        if(cur->data == value) {
            DLinklistErase(head, cur);
        }
        cur = cur->next;
    }
}

// 求双向表长度
size_t DLinklistSize(DLinkNode* head) {
    //非法输入
    if(head==NULL) {
        perror("size");
        return;
    }

    size_t count = 0;
    DLinkNode* cur = head->next;
    while(cur != head) {
        count++;
        cur = cur->next;
    }
    return count;
}

// 双向链表是否为空
int DLinklistEmpty(DLinkNode* head) {
    //非法输入
    if(head==NULL) {
        perror("empty");
        return;
    }
    if(head->next == head) {
        return 0;
    }
    return 1;
}





/* ****************************************************************
 * ***************************** Teae *****************************
 * ****************************************************************/

// 函数头打印函数
#define FUNCTION() printf("===================================== %s =====================================\n", __FUNCTION__)

// 双链表打印函数
void print(DLinkNode* head, const char* msg){
    // 非法输入
    if(head == NULL) {
        perror("print");
        exit(1);
    }
    printf("%s\n", msg);
    DLinkNode* cur = head->next;
    // 正序打印
    printf("正序打印：\n");  
    while(cur != head) {
        printf("[%c | %p] ", cur->data, cur);
        cur = cur->next;
    }
    printf("\n");
    // 逆序打印
    printf("逆序打印：\n");  
    cur = head->prev;
    while(cur != head) {
        printf("[%c | %p] ", cur->data, cur);
        cur = cur->prev;
    }
    printf("\n");
}



// 头插测试
void TestPushfront() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);

    DLinklistPushfront(head, 'a');
    DLinklistPushfront(head, 'b');
    DLinklistPushfront(head, 'c');
    DLinklistPushfront(head, 'd');

    print(head, "依次头插 a,b,c,d");

}

// 尾插测试
void TestPushback() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);

    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'd');

    print(head, "依次尾插 a,b,c,d");

}

// 头删测试
void TestPopfront() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "依次尾插 a,b,c,d");

    DLinklistPopfront(head);
    DLinklistPopfront(head);
    print(head, "头删两个");

    DLinklistPopfront(head);
    DLinklistPopfront(head);
    print(head, "再头删两个");

    DLinklistPopfront(head);
    print(head, "头删空双向表");

}

// 尾删测试
void TestPopback() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "依次头插 a,b,c,d");

    DLinklistPopback(head);
    DLinklistPopback(head);
    print(head, "头删两个");

    DLinklistPopback(head);
    DLinklistPopback(head);
    print(head, "再头删两个");

    DLinklistPopback(head);
    print(head, "头删空双向表");

}

//查找一个元素返回节点地址测试
void TestFind() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "依次头插 a,b,c,d");

    DLinkNode* ret = DlinklistFind(head, 'a');
    printf("address is %p, data is %c\n", ret, ret->data);
}

//指定元素之前插入
void TestInsert() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "依次头插 a,b,c,d");

    DLinkNode* pos = DlinklistFind(head, 'd');
    DLinklistInsert(head, pos, 'X');
    print(head, "在元素 d 之前插入元素 X");
}

//指定元素之后插入
void TestInsertAfter() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "依次头插 a,b,c,d");

    DLinkNode* pos = DlinklistFind(head, 'd');
    DLinklistInsertAfter(head, pos, 'X');
    print(head, "在元素 d 之后插入元素 X");
}

//删除指定位置元素测试
void TestErase() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "依次头插 a,b,c,d");

    DLinkNode* pos = DlinklistFind(head, 'a');
    DLinklistErase(head, pos);
    print(head, "删除a");
}
//删除指定元素
void TestRemove() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "c, a, d, c, b, c, a, d");

    DLinklistRemove(head, 'a');
    print(head, "删除第一次出现的元素a");
}
//删除指定所有元素
void TestRemoveAll() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "c, a, d, c, b, c, a, d");

    DLinklistRemoveAll(head, 'a');
    print(head, "删除所有的的元素a");


}

//链表长度测试
void TestSize() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'b');
    DLinklistPushback(head, 'c');
    DLinklistPushback(head, 'a');
    DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "c, a, d, c, b, c, a, d");

    size_t len = DLinklistSize(head);
    printf("the length of doublie linklist is %d\n", len);
}

//删除链表测试
void TestEmpty() {
    FUNCTION();
    DLinkNode* head;
    DLinklistInit(&head);
//  DLinklistPushback(head, 'c');
//  DLinklistPushback(head, 'a');
//  DLinklistPushback(head, 'd');
//  DLinklistPushback(head, 'c');
//  DLinklistPushback(head, 'b');
//  DLinklistPushback(head, 'c');
//  DLinklistPushback(head, 'a');
//  DLinklistPushback(head, 'd');
    print(head, "c, a, d, c, b, c, a, d");

    int ret = DLinklistEmpty(head);
    printf("%d\n", ret);
}


int main() {
    TestPushfront();
    TestPushback();
    TestPopfront();
    TestPopback();
    TestFind();
    TestInsert();
    TestInsertAfter();
    TestErase();
    TestRemove();
    TestRemoveAll();
    TestSize();
    TestEmpty();

    return 0;
}
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测试函数部分采用的是单元测试模式
函数命名方式遵守的是 C++ STL 风格
以上代码实现环境Centos6.5，如有纰漏，请各位斧正