双向链表的基本操作

前面学习了如何创建一个双向链表，本节学习有关双向链表的一些基本操作，即如何在双向链表中添加、删除、查找或更改数据元素。

本节知识基于已熟练掌握双向链表创建过程的基础上，我们继续上节所创建的双向链表来学习本节内容，创建好的双向链表如图 1 所示：

图 1 双向链表示意图

双向链表添加节点

根据数据添加到双向链表中的位置不同，可细分为以下 3 种情况：

添加至表头

将新数据元素添加到表头，只需要将该元素与表头元素建立双层逻辑关系即可。

换句话说，假设新元素节点为 temp，表头节点为 head，则需要做以下 2 步操作即可：

1. temp->next=head; head->prior=temp;
2. 将 head 移至 temp，重新指向新的表头；

例如，将新元素 7 添加至双链表的表头，则实现过程如图 2 所示：

图 2 添加元素至双向链表的表头

添加至表的中间位置

同单链表添加数据类似，双向链表中间位置添加数据需要经过以下 2 个步骤，如图 3 所示：

1. 新节点先与其直接后继节点建立双层逻辑关系；
2. 新节点的直接前驱节点与之建立双层逻辑关系；

图 3 双向链表中间位置添加数据元素

添加至表尾

与添加到表头是一个道理，实现过程如下（如图 4 所示）：

1. 找到双链表中最后一个节点；
2. 让新节点与最后一个节点进行双层逻辑关系；

图 4 双向链表尾部添加数据元素

因此，我们可以试着编写双向链表添加数据的 C 语言代码，参考代码如下：

1. line * insertLine(line * head,int data,int add){
2. //新建数据域为data的结点
3. line * temp=(line*)malloc(sizeof(line));
4. temp->data=data;
5. temp->prior=NULL;
6. temp->next=NULL;
7. //插入到链表头，要特殊考虑
8. if (add==1) {
9. temp->next=head;
10. head->prior=temp;
11. head=temp;
12. }else{
13. line * body=head;
14. //找到要插入位置的前一个结点
15. for (int i=1; i<add-1; i++) {
16. body=body->next;
17. }
18. //判断条件为真，说明插入位置为链表尾
19. if (body->next==NULL) {
20. body->next=temp;
21. temp->prior=body;
22. }else{
23. body->next->prior=temp;
24. temp->next=body->next;
25. body->next=temp;
26. temp->prior=body;
27. }
28. }
29. return head;
30. }

双向链表删除节点

双链表删除结点时，只需遍历链表找到要删除的结点，然后将该节点从表中摘除即可。

例如，从图 1 基础上删除元素 2 的操作过程如图 5 所示：

图 5 双链表删除元素操作示意图

双向链表删除节点的 C 语言实现代码如下：

1. //删除结点的函数，data为要删除结点的数据域的值
2. line * delLine(line * head,int data){
3. line * temp=head;
4. //遍历链表
5. while (temp) {
6. //判断当前结点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该结点
7. if (temp->data==data) {
8. temp->prior->next=temp->next;
9. temp->next->prior=temp->prior;
10. free(temp);
11. return head;
12. }
13. temp=temp->next;
14. }
15. printf("链表中无该数据元素");
16. return head;
17. }

双向链表查找节点

通常，双向链表同单链表一样，都仅有一个头指针。因此，双链表查找指定元素的实现同单链表类似，都是从表头依次遍历表中元素。

C 语言实现代码为：

1. //head为原双链表，elem表示被查找元素
2. int selectElem(line * head,int elem){
3. //新建一个指针t，初始化为头指针 head
4. line * t=head;
5. int i=1;
6. while (t) {
7. if (t->data==elem) {
8. return i;
9. }
10. i++;
11. t=t->next;
12. }
13. //程序执行至此处，表示查找失败
14. return -1;
15. }

双向链表更改节点

更改双链表中指定结点数据域的操作是在查找的基础上完成的。实现过程是：通过遍历找到存储有该数据元素的结点，直接更改其数据域即可。

实现此操作的 C 语言实现代码如下：

1. //更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newElem 为新数据的值
2. line *amendElem(line * p,int add,int newElem){
3. line * temp=p;
4. //遍历到被删除结点
5. for (int i=1; i<add; i++) {
6. temp=temp->next;
7. }
8. temp->data=newElem;
9. return p;
10. }

总结

这里给出双链表中对数据进行 "增删查改" 操作的完整实现代码：

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. typedef struct line{
4. struct line * prior;
5. int data;
6. struct line * next;
7. }line;
8. //双链表的创建
9. line* initLine(line * head);
10. //双链表插入元素，add表示插入位置
11. line * insertLine(line * head,int data,int add);
12. //双链表删除指定元素
13. line * delLine(line * head,int data);
14. //双链表中查找指定元素
15. int selectElem(line * head,int elem);
16. //双链表中更改指定位置节点中存储的数据，add表示更改位置
17. line *amendElem(line * p,int add,int newElem);
18. //输出双链表的实现函数
19. void display(line * head);
20. int main() {
21. line * head=NULL;
22. //创建双链表
23. head=initLine(head);
24. display(head);
25. //在表中第 3 的位置插入元素 7
26. head=insertLine(head, 7, 3);
27. display(head);
28. //表中删除元素 2
29. head=delLine(head, 2);
30. display(head);
32. printf("元素 3 的位置是：%d ",selectElem(head,3));
33. //表中第 3 个节点中的数据改为存储 6
34. head = amendElem(head,3,6);
35. display(head);
36. return 0;
37. }
38. line* initLine(line * head){
39. head=(line*)malloc(sizeof(line));
40. head->prior=NULL;
41. head->next=NULL;
42. head->data=1;
43. line * list=head;
44. for (int i=2; i<=5; i++) {
45. line * body=(line*)malloc(sizeof(line));
46. body->prior=NULL;
47. body->next=NULL;
48. body->data=i;
50. list->next=body;
51. body->prior=list;
52. list=list->next;
53. }
54. return head;
55. }
56. line * insertLine(line * head,int data,int add){
57. //新建数据域为data的结点
58. line * temp=(line*)malloc(sizeof(line));
59. temp->data=data;
60. temp->prior=NULL;
61. temp->next=NULL;
62. //插入到链表头，要特殊考虑
63. if (add==1) {
64. temp->next=head;
65. head->prior=temp;
66. head=temp;
67. }else{
68. line * body=head;
69. //找到要插入位置的前一个结点
70. for (int i=1; i<add-1; i++) {
71. body=body->next;
72. }
73. //判断条件为真，说明插入位置为链表尾
74. if (body->next==NULL) {
75. body->next=temp;
76. temp->prior=body;
77. }else{
78. body->next->prior=temp;
79. temp->next=body->next;
80. body->next=temp;
81. temp->prior=body;
82. }
83. }
84. return head;
85. }
86. line * delLine(line * head,int data){
87. line * temp=head;
88. //遍历链表
89. while (temp) {
90. //判断当前结点中数据域和data是否相等，若相等，摘除该结点
91. if (temp->data==data) {
92. temp->prior->next=temp->next;
93. temp->next->prior=temp->prior;
94. free(temp);
95. return head;
96. }
97. temp=temp->next;
98. }
99. printf("链表中无该数据元素");
100. return head;
101. }
102. //head为原双链表，elem表示被查找元素
103. int selectElem(line * head,int elem){
104. //新建一个指针t，初始化为头指针 head
105. line * t=head;
106. int i=1;
107. while (t) {
108. if (t->data==elem) {
109. return i;
110. }
111. i++;
112. t=t->next;
113. }
114. //程序执行至此处，表示查找失败
115. return -1;
116. }
117. //更新函数，其中，add 表示更改结点在双链表中的位置，newElem 为新数据的值
118. line *amendElem(line * p,int add,int newElem){
119. line * temp=p;
120. //遍历到被删除结点
121. for (int i=1; i<add; i++) {
122. temp=temp->next;
123. }
124. temp->data=newElem;
125. return p;
126. }
127. //输出链表的功能函数
128. void display(line * head){
129. line * temp=head;
130. while (temp) {
131. if (temp->next==NULL) {
132. printf("%d ",temp->data);
133. }else{
134. printf("%d->",temp->data);
135. }
136. temp=temp->next;
137. }
138. }

程序执行结果为：

1->2->3->4->5
1->2->7->3->4->5
1->7->3->4->5
元素 3 的位置是：3
1->7->6->4->5