双向链表的C语言实现与基本操作（二）

本文的主要内容目录：

一、链表结点元素的添加

二、链表结点元素的删除

三、链表结点元素的更改

四、链表结点元素的查询

在上一篇博文中已经对双向链表的实现做了比较详细地阐述，在一篇文章来说一说双向链表的四个基本操作：增、删、改、查。在讲基本操作之前，再来看看链表结点元素的结构体的实现，它是整个数据结构的核心。

/* 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 */};

一、链表结点元素的添加

本文所实现的链表结点元素的添加是在链表尾部来添加结点元素的，当然读者也可以根据对我实现的这个函数进行修改，使其可以在任何指定的位置添加元素。

算法的具体实现函数如下：

/**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;}}}

先判断链表是否为空，如果为空直接返回NULL，否者对链表进行遍历找到链表的尾部，然后将要插入的结点元素插入到链表尾部，具体实现参考上面这个函数。

进行结点元素的添加测试，在main函数中添加如下代码：

/* 定义一个临时的链表结点元素 */struct list temp_list;/* 对临时定义的结点元素进行赋值并加入到链表当中 */temp_list.id = list_id++;sprintf(temp_list.data, "temp_list node!");list_add(&list_head, &temp_list);/* 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);

编译运行结果如下：

二、链表结点元素的删除

对链表结点元素的删除，主要是根据链表结点的id进行的，id是一个整形值，是一个静态全局变量，每次赋值时都让其自增加1，这样可以保证加入到链表的结点元素拥有唯一的id号。这个全局的id定义如下：

static int list_id = 0;

结点元素删除的算法实现如下：

/**将指定元素从链表尾部删除  * head: 表示要删除元素的链表的头部的地址  *id      : 表示要删除元素的标识  *返回值  : 0-成功，-1-失败  */static int list_del(struct list **head, int id){struct list *temp, *p;temp = *head;if(NULL == temp){/* 链表为空 */printf("链表为空!\n");return -1;}else{/* 判断匹配的元素是否为链表头部的元素 */if(id == temp->id)/* 是链表头部 */{*head = temp->next;if(NULL != *head)(*head)->prev = NULL;return 0;}else/* 不是链表头部 */{while(temp->next){p = temp;temp = temp->next;if(id == temp->id){p->next = temp->next;if(NULL != temp->next)temp->next->prev = p;return 0;}}return -1;}}return -1;}

先判断链表是否为空，为空直接返回-1，表示删除失败。如果不为空，判断是否为链表头部，如果是直接将链表结点的下一个元素赋值给链表头部；如果不是链表头部，这对链表进行遍历，根据id找到要删除的元素并将其从链表中移除。具体细节见上面函数的实现。

对删除操作进行测试，在main函数中添加如下代码：

/* 删除链表中开始位置、中间位置、尾部的元素 */list_del(&list_head, 0);list_del(&list_head, 5);list_del(&list_head, 10);/* 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);

编译运行结果如下所示：

三、链表结点元素的更改

对链表结点元素的更改也是根据id号进行的，通过遍历链表找到匹配的id号然后对其的数据进行修改，实现相对容易，实现函数如下所示：

/**将指定id的元素所定义的内容进行修改  * head: 表示要改变元素的链表的头部的地址  *id      : 表示要改变元素的标识  *content : 表示要改变的内容  *返回值  : 0-成功，-1-失败  */static int list_chg(struct list **head, int id, char *content){struct list *temp;temp = *head;/* 将链表的头部赋值给临时聊表变量 */while(temp)/* 对链表进行轮询 */{if(id == temp->id){memset(temp->data, 0, sizeof(temp->data));sprintf(temp->data, "%s", content);temp->data[strlen(content)] = '\0';return 0;}temp = temp->next;}return -1;}

对更改结点元素的函数进行测试，在main函数中添加如下代码：

/* 改变id为4的元素所对应的值为 "change!!!" */list_chg(&list_head, 4, "change!!!");/* 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);

编译运行结果如下所示：

四、链表结点元素的查看
结点元素的查询也是根据id号进行的，查询相对容易实现，通过对链表进行遍历即可实现，具体实现函数如下所示：

/**将指定id的元素所定义的内容进行查找  * head: 表示要查询元素的链表的头部的地址  *id      : 表示要查询元素的标识  *返回值  : 0-成功，-1-失败  */static int list_query(struct list **head, int id){struct list *temp;temp = *head;/* 将链表的头部赋值给临时聊表变量 */while(temp)/* 对链表进行轮询 */{if(id == temp->id){printf("list %d : %s\n", temp->id, temp->data);return 0;}temp = temp->next;}/* 没有找到元素 */printf("not finding!\n");return -1;}

对查询函数进行测试，在main函数中添加如下代码：

/* 查询链表中id为4的元素结点的内容 */list_query(&list_head, 4);

编译运行结果如下所示：

至此，双向链表的基本操作增、删、该、查都说完了，不过实现的较为简单，希望看到我博文的人多多指教，谢谢。

附录：本文所涉及的双向链表的实现与基本操作的完整代码如下所示。

/* 包含的头文件 */#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <string.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;}}}/**将指定元素从链表尾部删除  * head: 表示要删除元素的链表的头部的地址  *id      : 表示要删除元素的标识  *返回值  : 0-成功，-1-失败  */static int list_del(struct list **head, int id){struct list *temp, *p;temp = *head;if(NULL == temp){/* 链表为空 */printf("链表为空!\n");return -1;}else{/* 判断匹配的元素是否为链表头部的元素 */if(id == temp->id)/* 是链表头部 */{*head = temp->next;if(NULL != *head)(*head)->prev = NULL;return 0;}else/* 不是链表头部 */{while(temp->next){p = temp;temp = temp->next;if(id == temp->id){p->next = temp->next;if(NULL != temp->next)temp->next->prev = p;return 0;}}return -1;}}return -1;}/**将指定id的元素所定义的内容进行修改  * head: 表示要改变元素的链表的头部的地址  *id      : 表示要改变元素的标识  *content : 表示要改变的内容  *返回值  : 0-成功，-1-失败  */static int list_chg(struct list **head, int id, char *content){struct list *temp;temp = *head;/* 将链表的头部赋值给临时聊表变量 */while(temp)/* 对链表进行轮询 */{if(id == temp->id){memset(temp->data, 0, sizeof(temp->data));sprintf(temp->data, "%s", content);temp->data[strlen(content)] = '\0';return 0;}temp = temp->next;}return -1;}/**将指定id的元素所定义的内容进行查找  * head: 表示要查询元素的链表的头部的地址  *id      : 表示要查询元素的标识  *返回值  : 0-成功，-1-失败  */static int list_query(struct list **head, int id){struct list *temp;temp = *head;/* 将链表的头部赋值给临时聊表变量 */while(temp)/* 对链表进行轮询 */{if(id == temp->id){printf("list %d : %s\n", temp->id, temp->data);return 0;}temp = temp->next;}/* 没有找到元素 */printf("not finding!\n");return -1;}/**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]);}/* 找到链表尾部 */list_tail = find_list_tail(&list_head);/* 删除链表中开始位置、中间位置、尾部的元素 */list_del(&list_head, 0);list_del(&list_head, 5);list_del(&list_head, 10);/* 改变id为4的元素所对应的值为 "change!!!" */list_chg(&list_head, 4, "change!!!");/* 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);/* 查询链表中id为4的元素结点的内容 */list_query(&list_head, 4);return 0;}