双向链表的C语言实现与基本操作（一）

本文的主要目录：

一、双向链表的基本概念

二、双向链表的简单实现

一、双向链表的基本概念

双向链表和上一节博客中的单向链表相比，只是在结点元素中多了一个指向前一个结点元素的指针。为什么需要双向链表，因为在实际的工程项目当中，有时候为了提高单向链表访问结点元素的效率，需要在链表结点元素中增加一个指向前驱的指针，提高对链表元素结点的访问速度。

一个基本的双向链表结点的C语言表示如下：

/* 双向链表结点元素 */struct dList{    struct dList *next;    struct dList *prev;};

二、双向链表的基本实现

       在上一节单向链表实现的基础上来实现这个双向链表。

1、表示链表的结构体定义如下：

/* 定义一个表示链表的结构体指针 */struct list {int id;/* 标识这个元素方便查找 */char data[20];/* 链表中包含的元素 */struct list *next;/* 指向下一个结点的指针 */struct list *prev;/* 指向前一个结点的指针 */};

2、因为是双向链表所以定义了两个全局链表结点，一个用来指向链表头部，一个用来指向链表尾部

/* 定义一个链表头部 */static struct list *list_head = NULL;/* 定义一个链表尾部 */static struct list *list_tail = NULL;

3、头结点容易找到，但尾结点相对难一点，所以实现了一个找到尾结点元素的方法，并把尾结点的指针赋值给前面定义的全局尾部结点指针list_tail。

/**通过链表的头部找到链表的尾部  *head:链表的头部的地址  *返回值:返回链表尾部的地址  */static struct list *find_list_tail(struct list **head){struct list *temp = *head;struct list *p = NULL;/* 判断链表是否为空 */if(NULL == temp)/* 为空 */{return NULL;}else/* 不为空 */{while(temp){p = temp;temp = temp->next;if(NULL == temp) return p;}}return NULL;}

这个函数的思路是通过头结点找到尾结点，首先判断链表是否为空，不为空时对链表进行遍历，返回下一个结点为空的上一个结点，该结点即使结点的尾部。（注意：在使用这个函数获得尾结点指针时，必须在每次插入结点元素后重新获得，因为链表尾部结点是会随着结点的插入而发生变化）

4、仿照上一节单向链表遍历元素的方法，现在实现从尾部开始遍历结点元素的方法，把结点元素的内容倒序打印出来，原理和之前函数的实现类似。

/** 遍历一个链表，打印链表中每个元素所包含的数据  * tail : 表示要遍历的链表的尾部的指针  */static void list_print_tail(struct list **tail){struct list *temp;temp = *tail;printf("list information form tail:\n");while(temp){printf("\tlist %d : %s\n", temp->id, temp->data);temp = temp->prev;}}

5、在main函数中实现如下功能：动态分配是个元素并把元素加入到链表当中，先从链表头部打印结点元素数据，再从尾部打印结点元素数据。

/* 主函数，程序的入口 */int main(int argc, char *argv[]){int i = 0;struct list *lists = NULL;/* 分配10个元素 */lists = malloc(sizeof(struct list) * 10);if(NULL == lists){printf("malloc error!\n");return -1;}/* 将分配的10个元素依次填充数据并加入到链表当中 */for(i = 0; i < 10; i++){lists[i].id = list_id++;sprintf(lists[i].data, "TECH-PRO - %d", i);list_add(&list_head, &lists[i]);}/* 从头部遍历链表，把链表中每个元素的信息都打印出来 */list_print_head(&list_head);/* 找到链表尾部 */list_tail = find_list_tail(&list_head);/* 从尾部遍历链表，把链表中每个元素的信息都打印出来 */list_print_tail(&list_tail);return 0;}

编译运行结果如下所示：


对于双向链表的基本操作（插入元素，删除元素，修改元素，查看元素）放在下一篇博客中来讲。

附录：本篇文章实现的完整的双向链表的基本实现的代码如下所示：

/* 包含的头文件 */#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>/* 定义一个表示链表的结构体指针 */struct list {int id;/* 标识这个元素方便查找 */char data[20];/* 链表中包含的元素 */struct list *next;/* 指向下一个结点的指针 */struct list *prev;/* 指向前一个结点的指针 */};/* 定义一个链表头部 */static struct list *list_head = NULL;/* 定义一个链表尾部 */static struct list *list_tail = NULL;/* 为了保证每一个链表元素的id不同，特意把id定义成一个全局静态变量 */static int list_id = 0;/**将指定元素插入到聊表尾部  * head: 表示要插入元素的链表的头部的地址  *list    : 表示要插入到链表中的元素  */static void list_add(struct list **head, struct list *list){struct list *temp;/* 判断链表是否为空 */if(NULL == *head){/* 为空 */*head = list;(*head)->next = NULL;(*head)->prev = NULL;}else{/* 不为空 */temp = *head;while(temp){/* 将新结点插入到链表尾部 */if(NULL == temp->next){temp->next = list;list->next = NULL;list->prev = temp;return;}temp = temp->next;}}}/**通过链表的头部找到链表的尾部  *head:链表的头部的地址  *返回值:返回链表尾部的地址  */static struct list *find_list_tail(struct list **head){struct list *temp = *head;struct list *p = NULL;/* 判断链表是否为空 */if(NULL == temp)/* 为空 */{return NULL;}else/* 不为空 */{while(temp){p = temp;temp = temp->next;if(NULL == temp) return p;}}return NULL;}/** 遍历一个链表，打印链表中每个元素所包含的数据  * head : 表示要遍历的链表的头部的指针  */static void list_print_head(struct list **head){struct list *temp;temp = *head;printf("list information form head:\n");while(temp){printf("\tlist %d : %s\n", temp->id, temp->data);temp = temp->next;}}/** 遍历一个链表，打印链表中每个元素所包含的数据  * tail : 表示要遍历的链表的尾部的指针  */static void list_print_tail(struct list **tail){struct list *temp;temp = *tail;printf("list information form tail:\n");while(temp){printf("\tlist %d : %s\n", temp->id, temp->data);temp = temp->prev;}}/* 主函数，程序的入口 */int main(int argc, char *argv[]){int i = 0;struct list *lists = NULL;/* 分配10个元素 */lists = malloc(sizeof(struct list) * 10);if(NULL == lists){printf("malloc error!\n");return -1;}/* 将分配的10个元素依次填充数据并加入到链表当中 */for(i = 0; i < 10; i++){lists[i].id = list_id++;sprintf(lists[i].data, "TECH-PRO - %d", i);list_add(&list_head, &lists[i]);}/* 从头部遍历链表，把链表中每个元素的信息都打印出来 */list_print_head(&list_head);/* 找到链表尾部 */list_tail = find_list_tail(&list_head);/* 从尾部遍历链表，把链表中每个元素的信息都打印出来 */list_print_tail(&list_tail);return 0;}