单向链表和双向链表的原理及其相关实现

其实要解决一个问题得从以下几个方面入手？即在日常生活中的几大“w”，链表是什么？它有什么作用？怎么实现？在日常生活中有哪些实际应用？只要解决了这些问题，那么链表这个问题就会很清晰明了了。

（一）什么是链表？

链表是线性表的一种，所谓的线性表包含顺序线性表和链表，顺序线性表是用数组实现的，在内存中有顺序排列，通过改变数组大小实现。而链表不是用顺序实现的，用指针实现，在内存中不连续。意思就是说，链表就是将一系列不连续的内存联系起来，将那种碎片内存进行合理的利用，解决空间的问题。

所以，链表允许插入和删除表上任意位置上的节点，但是不允许随即存取。链表有很多种不同的类型：单向链表、双向链表及循环链表。

1、那么先从单向链表着手，先看看单向链表的模拟图：

单向链表包含两个域，一个是信息域，一个是指针域。也就是单向链表的节点被分成两部分，一部分是保存或显示关于节点的信息，第二部分存储下一个节点的地址，而最后一个节点则指向一个空值。

2、双向链表：

从上图可以很清晰的看出，每个节点有2个链接，一个是指向前一个节点（当此链接为第一个链接时，指向的是空值或空列表），另一个则指向后一个节点（当此链接为最后一个链接时，指向的是空值或空列表）。意思就是说双向链表有2个指针，一个是指向前一个节点的指针，另一个则指向后一个节点的指针。

3、循环链表：

循环链表就是首节点和末节点被连接在一起。循环链表中第一个节点之前就是最后一个节点，反之亦然。

参考：http://zh.wikipedia.org/wiki/链表

（二）链表有什么作用？

链表本质上就是一种数据结构，主要用来动态放置数据。也可用来构建许多数据结构，比如堆栈、队列及它们的派生。

（三）链表的实现？

1、单向链表的实现

（1）单向链表的创建过程：

第一步：定义节点的数据结构；

第二步：创建一个空表。

第三步：利用malloc（）向系统申请分配一个节点。

第四步：将新节点的指针成员赋值为空。若是空表，将新节点连接到表头；若是非空表，将新节点连接到表尾。

第五步：判断是否有后续节点，如有则转入第三步，否则结束。

（2）单向链表的输出过程：

第一步：找到表头。

第二步：若为非空表，则输出节点的值成员，是空表则退出。

第三步：跟踪链表，找到下一节点的地址。

第四步：转到第二步。

#include <stdio.h>#include <conio.h>struct date//申明结构体{char str;date *prior; date *next;//用来指向下一个结构体指针};int main(){date *pS,*pE,*head;//定义三个结构体指针,head用来保存链头,pE保存链尾date *Rhead = NULL;//定义读取结构体指针pE = head;//刚开始没有任何结点,指向表头char temp;scanf("%c",&temp);if(temp != '#') {head = new date;//新建结点head->str = temp;//给新结点赋值数据head->prior = NULL;head->next = NULL;pS = head; } scanf("%c",&temp);    while (temp != '#'){pS = new date;//新建结点pS->str = temp;//给新结点赋值数据pS->prior = pE;pS->next = NULL;//让指向下一个为空(新结点,也就是新链尾)pE->next = pS;//把新结点连接到链尾pE = pS;//新结点成为了新的链尾}printf("\n刚才输入的是:\n");Rhead = head;//取得链头/*当然也可以直接用head不过这样就会改变其值,而无法再次查找链表切忌链头的重要性,只要找不到链头,整条链表就没用!*/while (Rhead != NULL)//循环到链尾{printf("%c",Rhead->str);if (Rhead!=NULL){Rhead = Rhead->next;//让其指向下一个链表}}printf("\n");getch();return 0;}

以上程序代码参考http://blog.csdn.net/duke56/article/details/5764614，比起其他实现，这个很直观明了。

2、双向链表的实现

#include"stdio.h"#include"stdlib.h"typedef int DataType;//双向链表中数据的类型typedef struct DNode{DataType element;struct DNode *prior,*next;}DNode,*DoubleList;//定义双向链表中一个节点DoubleList createDList()//创建双向链表{DoubleList head,p1,p2;DataType data;    scanf("%d",&data);if(data!=0)//初始化头结点{head=(DoubleList)malloc(sizeof(DNode));head->element=data;            //         headhead->prior=NULL;      //----------------------head->next=NULL;       //|prior| data |  next |p1=head;               // -----------------------}                              //         p1else                       {return NULL;//如果是0的话，直接跳出去，后面的工作一律不再进行}scanf("%d",&data);while(data!=0)                                       {                                            //        head             p2                 p2=(DoubleList)malloc(sizeof(DNode));//-----------------   -----------------    p2->element=data;                    //|prior|data|next|-->|prior|data|next| p2->prior=p1;                        //-----------------    -----------------  p2->next=NULL;                       //                           p1p1->next=p2;                                                              p1=p2;                               scanf("%d",&data);                   //其实p1的作用就是为了把后面的}                                            //节点依次连接到双向链表的尾部return head;                             }                                            DoubleList delDList(DoubleList head,DataType data)//删除链表某个节点，该节点的值等于data{DoubleList p;if(head==NULL){return NULL;}if(data==0){printf("please input the data which will be deleted!\n");scanf("%d",&data);}p=head;//让p指向头结点，p在双向链表上移动，完成相应的操作while(p!=NULL&& p->element!=data)//用p->element!=data而不是p->element=data，{                                //是想让p在循环的控制下，在双向链表上不断移动p=p->next;}if(p!=NULL){if(p==head)//如果第一次的时候就跳出来的话，p肯定指向的是head{head=p->next;//删除头结点head->prior=NULL;free(p);}else{if(p->next==NULL)//已经找到最后一个节点了才找到{(p->prior)->next=NULL;free(p);}else //中间某个节点上找到了要删除的节点{p->prior->next=p->next; //语句1  1和2次序很关键，绝对不能颠倒p->next->prior=p->prior;//语句2free(p);}}}else{printf("we can not find the element that you want to find!\n");}return head;}void printDList(DoubleList head){DoubleList p=head;while(p!=NULL){printf("%d\t",p->element);p=p->next;}printf("\n");}void freeDList(DoubleList head){DoubleList p;if(head==NULL){return;}while(head!=NULL){p=head->next;free(head);head=p;}}int main(void){DoubleList head;printf("please input the interge,and create the Doublelist! \n");head=createDList();printf("print the Doublelist you have created!\n");printDList(head);printf("delete the Doublelist!\n");head=delDList(head,0);//delDList()函数有返回值printf("print the Doublelist you have deleted!\n");printDList(head);freeDList(head);}

以上经Cfree5验证通过了的。