C语言 线性表 双向链式结构 实现

一个双向链式结构实现的线性表 duList (GCC编译)。

/**
* @brief 线性表双向链表结构
* @author wid
* @date 2013-10-28
*
* @note 若代码存在 bug 或程序缺陷, 请留言反馈, 谢谢!
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef struct Point2D
{
    int x;
    int y;
}ElemType;      //数据元素结构

typedef struct DUNODE
{
    ElemType pt;            //数据元素
    struct DUNODE *next;     //后继节点
    struct DUNODE *prior;    //前驱节点
}duNode;        //节点结构

typedef struct DULIST
{
    duNode *head;           //头结点
    duNode *foot;           //尾节点
    int len;                //链表长度
}duList;        //链表结构


// duList 方法声明
duNode *MakeNode();         ///产生一个节点
duList *CreateList();       ///生成一条空双向线性表
void DestroyList( duList *pList );                  ///销毁线性表
void ClearList( duList *pList );                    ///置空线性表
int GetLength( duList *pList );                     ///获取线性表长度
int IsEmpty( duList *pList );                       ///检测线性表是否为空
int AppendElem( duList *pList, ElemType *pt );      ///向线性表末尾添加数据元素
int InsertElem( duList *pList, int nPos, ElemType *pt );      ///向线性中插入数据元素
int DeleteElem( duList *pList, int nPos );          ///从线性中删除数据元素
int GetElem( duList *pList, int nPos, ElemType *pt );         ///获取线性表中某位置上的元素
int FindElem( duList *pList, int nPos, ElemType *pt );        ///从某位置起查找某元素在线性表中第一次出现的位置
int GetPriorElem( duList *pList, ElemType *pt, ElemType *prior_pt );     ///从线性表中获取 pt 的前驱节点到 prior_pt
int GetNextElem( duList *pList, ElemType *pt, ElemType *next_pt );       ///从线性表中获取 pt 的后继节点到 next_pt
void ForEachList( duList *pList, void (*func)(ElemType *pt) );           ///对线性表中每个元素从前向后依次执行 func 函数
void ReForEachList( duList *pList, void (*func)(ElemType *pt) );         ///对线性表中每个元素从后向前依次执行 func 函数
int ListCpy( duList *pDestList, duList *pSrcList );           ///将一线性表复制到另一线性表后
int ListCat( duList *pDestList, duList *pSrcList );           ///将一线性表连接到另一线性表后


// duList 方法实现

/**
* @brief 生成一个链表节点
*
* @return 指向生成的节点的指针
*/
duNode *MakeNode()
{
    duNode *pNode = (duNode *)malloc( sizeof(duNode) );
    pNode->next = NULL;
    pNode->prior = NULL;

    return pNode;
}

/**
* @brief 创建一个空的双向线性表
*
* @return 返回指向生成的线性表的指针
*/
duList *CreateList()
{
    duList *pList = (duList *)malloc( sizeof(duList) );
    pList->head = pList->foot = MakeNode();
    pList->head->next = NULL;
    pList->foot->prior = NULL;

    pList->len = 0;

    return pList;
}

/**
* @brief 销毁一条线性表
*
* @param 指向待销毁的线性表的指针
*
* @return void
*/
void DestroyList( duList *pList )
{
    duNode *pm = pList->head, *pn = NULL;

    while( pm != NULL )
    {
        pn = pm->next;
        free(pm);
        pm = pn;
    }

    free( pList );
    pList = NULL;
}

/**
* @brief 置空一条线性表
*
* @param pList 指向待置空的线性表指针
*
* @return void
*/
void ClearList( duList *pList )
{
    duNode *pm = pList->head->next, *pn = NULL;
    while( pm != NULL )
    {
        pn = pm->next;
        free(pm);
        pm = pn;
    }

    pList->foot = pList->head;
    pList->head->next = NULL;
    pList->foot->prior = NULL;
    pList->len = 0;
}

/**
* @brief 获取线性表长度
*
* @param pList 指向待获取长度的线性表指针
*
* @return 返回线性表长度
*/
int GetLength( duList *pList )
{
    return pList->len;
}

/**
* @brief 检测线性表是否为空
*
* @param pList 指向待检测的线性表指针
*
* @return 为空返回 TRUE, 否则返回 FALSE
*/
int IsEmpty( duList *pList )
{
    return pList->len == 0 ? TRUE : FALSE;
}

/**
* @brief 向线性表末尾添加数据元素
*
* @param pList 指向待添加数据元素的线性表指针
* @param pt 指向数据元素的指针
*
* @return 返回成功添加后的线性表长度
*/
int AppendElem( duList *pList, ElemType *pt )
{
    duNode *pNode = MakeNode();
    pNode->pt.x = pt->x;
    pNode->pt.y = pt->y;

    pList->foot->next = pNode;
    pNode->next = NULL;
    pNode->prior = pList->foot;
    pList->foot = pNode;

    return ++pList->len;
}

/**
* @brief 向线性表中插入数据元素
*
* @param nPos 元素插入的位置
* @param pt 指向待插入的数据元素的指针
*
* @return 插入成功则返回成功插入后线性表的长度, 否则返回 -1
*
* @note 元素位置由0计起
*/
int InsertElem( duList *pList, int nPos, ElemType *pt )
{
    ///要插入的位置不在线性表中
    if( nPos < 0 || nPos > pList->len )
        return -1;

    duNode *pNode = MakeNode();
    pNode->pt.x = pt->x;
    pNode->pt.y = pt->y;

    duNode *pm = pList->head;

    if( nPos == pList->len )        ///插入到尾部, 特殊处理
    {
        pNode->next = NULL;
        pNode->prior = pList->foot;
        pList->foot->next = pNode;
        pList->foot = pNode;

        return ++pList->len;
    }

    int i = 0;
    for( i = 0; i < nPos; ++i, pm = pm->next );
    pNode->next = pm->next;
    pNode->prior = pm;
    pm->next->prior = pNode;
    pm->next = pNode;

    return ++pList->len;
}

/**
* @brief 从线性表中删除一个节点元素
*
* @param pList 指向待删除元素的线性表指针
* @param nPos 需要删除的元素位置
*
* @return 成功删除后返回删除后线性表的长度, 否则返回-1
*/
int DeleteElem( duList *pList, int nPos )
{
    ///需要删除的节点不在线性表中
    if( nPos < 0 || nPos > pList->len-1 )
        return -1;

    duNode *pm = pList->head, *pn = NULL;

    ///删除尾节点, 特殊处理
    if( nPos == pList->len-1 )
    {
        pn = pList->foot;
        pList->foot = pList->foot->prior;
        pList->foot->next = NULL;
        free(pn);

        return --pList->len;
    }

    int i = 0;
    for( i = 0; i < nPos; ++i, pm = pm->next );

    pn = pm->next;
    pm->next = pn->next;
    pn->prior = pm;
    free(pn);

    return --pList->len;
}

/**
* @brief 获取线性表中某位置上的元素
*
* @param pList 指向待获取元素的线性表指针
* @param nPos 元素在线性表中的位置
* @param pt 指向存放获取到的元素的指针
*
* @return 若获取成功, 返回 TRUE, 否则返回 FALSE
*
* @note 元素位置从 0 计起
*/
int GetElem( duList *pList, int nPos, ElemType *pt )
{
    if( nPos < 0 || nPos > pList->len-1 )
        return FALSE;

    duNode *p = NULL;
    int i = 0;
    ///判断从哪端起获取元素更近
    if( pList->len / 2 > nPos )     //从首端取
    {
        p = pList->head;
        for( i = 0; i <= nPos; ++i, p = p->next );
    }
    else    //从尾端取
    {
        nPos = pList->len - nPos - 1;
        p = pList->foot;
        for( i = 0; i < nPos; ++i, p = p->prior );
    }

    pt->x = p->pt.x;
    pt->y = p->pt.y;

    return TRUE;
}

/**
* @brief 从某位置起查找某元素在线性表中第一次出现的位置
*
* @param pList 指向待查找元素的线性表的指针
* @param nPos 查找起始位置
* @param pt 指向待查找的元素的指针
*
* @return 若找到, 则返回元素所在的位置, 否则返回 -1
*
* @note 起始位置由 0 计起
*/
int FindElem( duList *pList, int nPos, ElemType *pt )
{
    ///起始位置不在线性表内
    if( nPos < 0 || nPos > pList->len -1 )
        return -1;

    duNode *p = pList->head;
    int i = 0, ncnt = 0;

    for( i = 0; i < nPos; ++i, p = p->next );
    while( p->next != NULL && (p = p->next) )
    {
        if( p->pt.x == pt->x && p->pt.y == pt->y )
            return nPos + ncnt;

        ++ncnt;
    }

    return -1;
}

/**
* @brief 获取某 pt 元素的前驱节点到 prior_pt
*
* @param pList 指向待获取前驱节点的线性表指针
* @param pt 指向目标节点的指针
* @param prior_pt 存放目标节点 pt 的前驱节点
*
* @return 若成功获取前驱节点, 返回该前驱节点在线性表中的位置, 否则返回 -1
*
* @note 元素位置从 0 计起
*/
int GetPriorElem( duList *pList, ElemType *pt, ElemType *prior_pt )
{
    duNode *p = pList->head;
    int ncnt = 0;

    while( p != NULL && (p = p->next) )
    {
        if( p->pt.x == pt->x && p->pt.y == pt->y )
        {
            if( ncnt == 0 )     ///pt为头结点, 不存在前驱节点
                return -1;

            prior_pt->x = p->prior->pt.x;
            prior_pt->y = p->prior->pt.y;

            return ncnt - 1;
        }

        ++ncnt;
    }

    return -1;
}

/**
* @brief 获取某 pt 元素的后继节点到 next_pt
*
* @param pList 指向待获取前后继点的线性表指针
* @param pt 指向目标节点的指针
* @param prior_pt 存放目标节点 pt 的后继节点
*
* @return 若成功获取后继节点, 返回该后继节点在线性表中的位置, 否则返回 -1
*
* @note 元素位置从 0 计起
*/
int GetNextElem( duList *pList, ElemType *pt, ElemType *next_pt )
{
    duNode *p = pList->head;
    int ncnt = 0;

    while( p != NULL && (p = p->next) )
    {
        if( p->pt.x == pt->x && p->pt.y == pt->y )
        {
            if( ncnt == pList->len-1 )    ///pt为尾节点, 不存在后继节点
                return -1;

            next_pt->x = p->next->pt.x;
            next_pt->y = p->next->pt.y;

            return ncnt + 1;
        }

        ++ncnt;
    }

    return -1;
}

/**
* @brief 对线性表中每个元素从前向后依次执行 func 函数
*
* @param pList 指向待处理的线性表的指针
* @param func 传入的函数指针
*
* @return void
*/
void ForEachList( duList *pList, void (*func)(ElemType *pt) )
{
    duNode *p = pList->head;
    while( (p = p->next) != NULL )
    {
        func( &p->pt );
    }
}

/**
* @brief 对线性表中每个元素从后向前依次执行 func 函数
*
* @param pList 指向待处理的线性表的指针
* @param func 传入的函数指针
*
* @return void
*/
void ReForEachList( duList *pList, void (*func)(ElemType *pt) )
{
    duNode *p = pList->foot;
    while( p->prior != NULL )
    {
        func( &p->pt );
        p = p->prior;
    }
}

 /**
* @brief 将 pSrcList 性表复制到 pDestList 线性表后
*
* @param pDestList 指向目标线性表指针
* @param pSrcList 指向源线性表指针
*
* @return 返回复制后目标线性表长度
*/
int ListCpy( duList *pDestList, duList *pSrcList )
{
    duNode *p = pSrcList->head, *tmp = NULL;
    while( p->next != NULL && (p = p->next) )
    {
        tmp = MakeNode();
        tmp->pt.x = p->pt.x;
        tmp->pt.y = p->pt.y;

        tmp->prior = pDestList->foot;
        pDestList->foot->next = tmp;
        pDestList->foot = tmp;
    }
    pDestList->foot->next = NULL;
    pDestList->len += pSrcList->len;

    return pDestList->len;
}

/**
* @brief 将 pSrcList 性表连接到 pDestList 线性表后
*
* @param pDestList 指向目标线性表指针
* @param pSrcList 指向源线性表指针
*
* @return 返回连接后目标线性表长度
*
* @note 连接后 pSrcList 线性表将被销毁
*/
int ListCat( duList *pDestList, duList *pSrcList )
{
    pDestList->foot->next = pSrcList->head->next;
    pSrcList->head->next->prior = pDestList->foot;
    pDestList->foot = pSrcList->foot;
    pDestList->len += pSrcList->len;

    free(pSrcList);
    pSrcList = NULL;

    return pDestList->len;
}

//测试 duList

void display( ElemType *pt )
{
    printf("(%d,%d) ", pt->x, pt->y);
}

int main()
{
    ///创建双向线性表
    duList *plA = CreateList();
    duList *plB = CreateList();

    ElemType pt1, pt2;

    int i = 0, n = 0, pos = 0;

    ///向线性表中添加元素
    for( i = 0; i < 6; ++i )
    {
        pt1.x = pt1.y = i;
        AppendElem( plA, &pt1 );
    }

    for( i = 0; i < 4; ++i )
    {
        pt2.x = pt2.y = i;
        AppendElem( plB, &pt2 );
    }

    ///测试 IsEmpty、GetLength
    if( IsEmpty(plA) == FALSE )
        printf( "plA length = %d
", GetLength(plA) );

    ///测试 ForEachList、ReForEachList
    ForEachList( plA, display );      //测试迭代输出 plA 中元素
    putchar( '
' );
    ReForEachList( plA, display );    //测试反向迭代输出 plA 中元素

    printf( "

" );
    ///测试 InsertElem
    pt1.x = pt1.y = 100;
    puts("plA测试InsertElem"); InsertElem( plA, 0, &pt1 );       //在 plA 位置 0 处插入元素(1, 1)
    ForEachList( plA, display );

    printf( "

" );
    ///测试 DeletetElem
    puts("plA测试DeleteElem"); DeleteElem( plA, 1 );             //在 plA 位置 1 处的元素
    ForEachList( plA, display );

    printf( "

" );
    ///测试 GetElem
    GetElem( plA, 3, &pt2 );
    printf( "plA 位置为 3 的元素为: (%d,%d)", pt2.x, pt2.y );

    printf( "

" );
    ///测试 GetPriorElem
    GetPriorElem( plA, &pt2, &pt1 );
    printf( "plA 位置为 3 的元素(%d,%d)的前驱节点为(%d,%d)", pt2.x, pt2.y, pt1.x, pt1.y );

    printf( "

" );
    ///测试 GetNextElem
    GetNextElem( plA, &pt2, &pt1 );
    printf( "plA 位置为 3 的元素(%d,%d)的后继节点为(%d,%d)", pt2.x, pt2.y, pt1.x, pt1.y );

    printf( "

" );
    ///测试 FindElem
    pt1.x = pt1.y = 5;
    printf( "元素(5,5)在plA中的位置为: %d", FindElem( plA, 0, &pt1 ) );

    printf( "

" );
    ///测试 ListCpy
    puts( "测试ListCpy plB到PlA: " );
    ListCpy( plA, plB );
    ForEachList( plA, display );
    printf( "
复制后plA长度: %d", GetLength(plA) );

    printf( "

" );
    ///测试 ListCpy
    puts( "测试ListCat plB到PlA: " );
    ListCat( plA, plB );
    ForEachList( plA, display );
    printf( "
连接后plA长度: %d", GetLength(plA) );

    DestroyList( plA );

    return 0;
}

若代码存在 bug 或程序缺陷, 请留言反馈, 谢谢。