双向链表（C语言版）

1. 双向链表的结构

注意：这里的“带头”跟单链表的“头结点”是两个概念，实际上在单链表阶段称呼不太严谨，但是为了更好地理解就直接称为单链表的头结点。带头链表里的头结点，实际为“哨兵位”，哨兵位结点不存储任何有效元素，只是站在这里“放哨的”。

“哨兵位”存在的意义：

遍历循环链表避免死循环。

2. 双向链表的实现

2.1 双向链表结构体

typedef int LTDataType;
// 定义双向链表节点的结构
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

2.2 申请结点

// 申请节点
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	node->data = x;
	node->next = node->prev = node;
	return node;
}

2.3 初始化

// 初始化
void LTInit(LTNode** pphead)
{
	// 给链表创建一个哨兵位
	*pphead = LTBuyNode(-1);
}

2.4 链表的销毁

// 销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	// 此时pcur指向phead，而phead还没有被销毁
	free(phead);
	phead = NULL;
}

2.5 链表的打印

// 打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("\n");
}

2.6 链表的尾插

// 尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newNode = LTBuyNode(x);

	// 旧的尾结点就是phead->prev
	// 先让新的尾结点的前指针指向旧的尾结点
	newNode->prev = phead->prev;
	newNode->next = phead;	// 再让新的尾结点的下一级指针指向头结点（哨兵位）
	
	// 旧的尾结点下一级指针指向新的尾结点
	phead->prev->next = newNode;
	phead->prev = newNode;	// 再让头结点（哨兵位）的下一级指针指向新的尾结点
}

2.7 链表的头插

// 头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newNode = LTBuyNode(x);

	// 要改变的结点：phead newNode phead->next
	newNode->next = phead->next;	// 先让新的尾结点的下一级指针指向头结点的下一级指针的结点
	newNode->prev = phead;	// 让新的尾结点的前指针指向头结点

	//phead->next->prev = newNode;	// 指向头结点的下一级指针的结点的下一级指针指向新的结点
	//phead->next = newNode;	// 头结点的下一级指针指向新的结点

	// 这样也是可行的
	phead->next = newNode;	// 头结点的下一级指针指向新的结点
	newNode->next->prev = newNode;	// 指向头结点的下一级指针的结点的下一级指针指向新的结点
	
}

2.8 链表的尾删

// 尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	// 链表必须有效且链表不能为空（只有一个哨兵位）
	assert(phead && phead->next != phead);

	LTNode* del = phead->prev;
	// 影响的指针：phead del->prev del
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;

	// 删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

2.9 链表的头删

// 头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	// 链表必须有效且链表不能为空（只有一个哨兵位）
	assert(phead && phead->next != phead);

	LTNode* del = phead->next;
	// 影响的指针：phead del del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;

	// 删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

2.10 链表查找数据

// 查找数据
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	// 没有找到
	return NULL;
}

2.11 在pos位置之后插入数据

// 在 pos 位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	LTNode* newNode = LTBuyNode(x);
	// 影响的指针：pos newNode pos->next
	newNode->next = pos->next;
	newNode->prev = pos;

	pos->next->prev = newNode;
	pos->next = newNode;
}

2.12 删除pos结点

// 删除 pos节点
void LTErase(LTNode* pos)
{
	// pos理论上来说不能为phead，但是没有参数phead，无法增加校验
	assert(pos);

	// 影响的指针：pos->prev pos pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;

	free(pos);
	pos = NULL;
}