8.C语言数据结构双向链表基本操作

前面学习了如何创建一个双向链表，本节学习有关双向链表的一些基本操作，即如何在双向链表中添加、删除、查找或更改数据元素。

本节知识基于已熟练掌握双向链表创建过程的基础上，我们继续上节所创建的双向链表来学习本节内容，创建好的双向链表如图 1 所示：

图 1 双向链表示意图

双向链表添加节点

根据数据添加到双向链表中的位置不同，可细分为以下 3 种情况：

添加至表头

将新数据元素添加到表头，只需要将该元素与表头元素建立双层逻辑关系即可。

换句话说，假设新元素节点为 temp，表头节点为 head，则需要做以下 2 步操作即可：

temp->next=head; head->prior=temp;
将 head 移至 temp，重新指向新的表头；

例如，将新元素 7 添加至双链表的表头，则实现过程如图 2 所示：

图 2 添加元素至双向链表的表头

添加至表的中间位置

同单链表添加数据类似，双向链表中间位置添加数据需要经过以下 2 个步骤，如图 3 所示：

新节点先与其直接后继节点建立双层逻辑关系；
新节点的直接前驱节点与之建立双层逻辑关系；

图 3 双向链表中间位置添加数据元素

添加至表尾

与添加到表头是一个道理，实现过程如下（如图 4 所示）：

找到双链表中最后一个节点；
让新节点与最后一个节点进行双层逻辑关系；

图 4 双向链表尾部添加数据元素

因此，我们可以试着编写双向链表添加数据的 C 语言代码，参考代码如下：

line* insertLine(line* head, int data, int add)
{//新建数据域为data的节点line* temp = (line*)malloc(sizeof(line));temp->data = data;temp->prior = NULL;temp->next = NULL;//插入到链表头，要特殊考虑if (add == 1) {temp->next = head;head->prior = temp;head = temp;}else{line* body = head;//找到要插入位置的前一个节点for (int i=1; i < add - 1; i++) {body = body->next;}//判断条件为真，说明插入位置为链表尾if (body->next == NULL) {body->next = temp;temp->prior = body;}else {body->next->prior = temp;temp->next = body->next;body->next = temp;temp->prior = body;}}return head;
}

双向链表删除节点

双链表删除结点时，只需遍历链表找到要删除的结点，然后将该节点从表中摘除即可。

例如，从图 1 基础上删除元素 2 的操作过程如图 5 所示：

图 5 双链表删除元素操作示意图

双向链表删除节点的 C 语言实现代码如下：

//双链表删除指定元素
line* delLine(line* head, int data)
{line* temp = head;//遍历链表while (temp) {//判断当前节点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该节点if (temp->data == data) {temp->prior->next = temp->next;temp->next->prior = temp->prior;free(temp);return head;}temp = temp->next;}//程序执行至此处，表示查找失败return -1;
}

双向链表查找节点

通常，双向链表同单链表一样，都仅有一个头指针。因此，双链表查找指定元素的实现同单链表类似，都是从表头依次遍历表中元素。

C 语言实现代码为：

//head为原双链表，elem表示被查找元素
int selectElem(line* head, int elem)
{//新建一个指针t，初始化为头指针headline* t = head;int i = 1;while (t){if (t->data == elem) {return i;}i++;t = t->next;}//程序执行至此处，表示查找失败return -1;
}

双向链表更改节点

更改双链表中指定结点数据域的操作是在查找的基础上完成的。实现过程是：通过遍历找到存储有该数据元素的结点，直接更改其数据域即可。

实现此操作的 C 语言实现代码如下：

//更新函数，其中，add表示更改节点在双链表中的位置，newElem为新数据的值
line* amendElem(line* p, int add, int newElem)
{line* temp = p;//遍历到被更改数据节点for (int i = 1; i < add; i++){temp = temp->next;}temp->data = newElem;return p;
}

总结

这里给出双链表中对数据进行 "增删查改" 操作的完整实现代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct line {struct line* prior;//指向直接前趋int data;struct line* next;//指向直接后续
}line;line* initLine(line* head)
{head = (line*)malloc(sizeof(line));//创建链表第一个节点（首元节点）head->prior = NULL;head->next = NULL;head->data = 1;line* list = head;for (int i = 2; i <= 5; i++) {//创建并初始化一个新节点line* body = (line*)malloc(sizeof(line));body->prior = NULL;body->next = NULL;body->data = i;list->next = body;//直接前趋节点的next指针指向新节点body->prior = list;//新节点指向直接前趋节点list = list->next;}return head;
}void display(line* head)
{line* temp = head;while (temp) {//如果该节点无后续节点，说明此节点是链表的最后一个节点if (temp->next == NULL) {printf("%d\n", temp->data);}else {printf("%d<->", temp->data);}temp = temp->next;}
}line* insertLine(line* head, int data, int add)
{//新建数据域为data的节点line* temp = (line*)malloc(sizeof(line));temp->data = data;temp->prior = NULL;temp->next = NULL;//插入到链表头，要特殊考虑if (add == 1) {temp->next = head;head->prior = temp;head = temp;}else{line* body = head;//找到要插入位置的前一个节点for (int i=1; i < add - 1; i++) {body = body->next;}//判断条件为真，说明插入位置为链表尾if (body->next == NULL) {body->next = temp;temp->prior = body;}else {body->next->prior = temp;temp->next = body->next;body->next = temp;temp->prior = body;}}return head;
}//head为原双链表，elem表示被查找元素
int selectElem(line* head, int elem)
{//新建一个指针t，初始化为头指针headline* t = head;int i = 1;while (t){if (t->data == elem) {return i;}i++;t = t->next;}//程序执行至此处，表示查找失败return -1;
}//更新函数，其中，add表示更改节点在双链表中的位置，newElem为新数据的值
line* amendElem(line* p, int add, int newElem)
{line* temp = p;//遍历到被更改数据节点for (int i = 1; i < add; i++){temp = temp->next;}temp->data = newElem;return p;
}//双链表删除指定元素
line* delLine(line* head, int data)
{line* temp = head;//遍历链表while (temp) {//判断当前节点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该节点if (temp->data == data) {temp->prior->next = temp->next;temp->next->prior = temp->prior;free(temp);return head;}temp = temp->next;}//程序执行至此处，表示查找失败return -1;
}int main()
{line* head = NULL;//创建双链表head = initLine(head);display(head);//在表中第3的位置插入元素7head = insertLine(head, 7, 3);display(head);//表中删除元素2head = delLine(head, 2);display(head);printf("元素3的位置是：%d\n", selectElem(head, 3));//表中第三个节点中的数据改为存储6head = amendElem(head, 3, 6);display(head);return 0;
}

程序执行结果为：