数据结构：双向链表实现队列与循环链表

一、双向链表（double linked list)是在单链表的每个结点中，再设置一个指向其前驱结点的指针域。双向链表的基本操作与单链表基本一样，除了插入和删除的时候需要更改两个指针变量，需要注意的是修改的顺序很重要，插入如图3-14-5，删除如图3-14-6。

由于引入了prev指针，insert和delete函数中都有一些特殊情况需要用特殊的代码处理，不能和一般情况用同样的代码处理，这非常不爽，如果在表头和表尾各添加一个Sentinel节点（这两个节点只用于界定表头和表尾，不保存数据），就可以把这些特殊情况都转化为一般情况了。如图26.6

在《队列的链式存储结构》中我们使用单链表实现队列的尾进头出，下面我们演示使用双向链表实现队列的头进尾出。

参考：《Linux C编程一站式学习》

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    > File Name: doublylinkedlist.h
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:02:35 PM CST
************************************************************************/

#ifndef DOUBLYLINKEDLIST_H
#define DOUBLYLINKEDLIST_H

typedef struct node
{
     unsigned char item;
     struct node *prev;
     struct node *next;
} node;

typedef node *link;

link make_node( unsigned char item);
void free_node(link p);
link search( unsigned char key);
void insert(link p);
void deletep(link p);
void traverse( void (*visit)(link));
void destroy( void);
void enqueue(link p);
link dequeue( void);

#endif

     C++ Code 
  

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    > File Name: doublylinkedlist.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:07:21 PM CST
************************************************************************/

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

node tailsentinel;
node headsentinel = { 0, NULL, &tailsentinel};
node tailsentinel = { 0, &headsentinel, NULL};

static link head = &headsentinel;
static link tail = &tailsentinel;

link make_node( unsigned char item)
{
    link p =  malloc( sizeof(node));
    p->item = item;
    p->prev = p->next = NULL;
    printf( "make node from Item %d\n", item);
     return p;
}

void free_node(link p)
{
    printf( "free node ...\n");
    free(p);
}

link search( unsigned char key)
{
    link p;
    printf( "search by key %d\n", key);
     for (p = head->next; p != tail; p = p->next)
         if (p->item == key)
             return p;
     return NULL;
}

void insert(link p)
{
    printf( "insert node from head ...\n");
    p->next = head->next;
    head->next->prev = p;
    head->next = p;
    p->prev = head;
}

void deletep(link p)
{
    printf( "delete node from ptr ...\n");
    p->prev->next = p->next;
    p->next->prev = p->prev;
}

void traverse( void (*visit)(link))
{
    link p;
    printf( "doublylinkedlist traverse ...\n");
     for (p = head->next; p != tail; p = p->next)
        visit(p);
    printf( "\n");
}

void destroy( void)
{
    link q, p = head->next;
    printf( "destory doublylinkedlist ...\n");
    head->next = tail;
    tail->prev = head;
     while (p != tail)
    {
        q = p;
        p = p->next;
        free_node(q);
    }
}

void enqueue(link p)
{
    printf( "enqueue from head ...\n");
    insert(p);
}

link dequeue( void)
{
     if (tail->prev == head)
         return NULL;
     else
    {
        link p = tail->prev;
        printf( "dequeue from tail ...\n");
        deletep(p);
         return p;
    }
}

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    > File Name: main2.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: Fri 28 Dec 2012 08:18:57 PM CST
************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include "doublylinkedlist.h"

void print_item(link p)
{
    printf( "print item %d \n", p->item);
}

int main( void)
{
    link p = make_node( 10);
    insert(p);
    p = make_node( 5);
    insert(p);
    p = make_node( 90);
    insert(p);
    p = search( 5);
    deletep(p);
    free_node(p);
    traverse(print_item);
    destroy();
    printf( "..................\n");

    p = make_node( 100);
    enqueue(p);
    p = make_node( 200);
    enqueue(p);
    p = make_node( 250);
    enqueue(p);
     while ((p = dequeue()))
    {
        print_item(p);
        free_node(p);
    }

     return 0;
}

输出为：

解决的error:

关于错误 error C2275: “XXX”: 将此类型用作表达式非法

在移植c++代码到c的时候，经常会出现一个奇怪的错误， error C2275: “XXX”: 将此类型用作表达式非法，这个错误是由于c的编译器要求将变量的定义放在所有函数调用语句之前，而c++没有这样的要求造成的。解决的办法就是把变量的定义全部放在变量的生存块的开始。

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二、将单链表中终端结点的指针端由空指针改为指向头结点，就使整个单链表形成一个环，这种头尾相接的单链表就称为单循环链表，简称循环链表（circular linked list)。如下图所示。

其实循环链表和单链表的主要差异就在于循环的判断条件上，原来是判断p->next是否为空，现在则是p->next不等于头结点，则循环未结束。

我们在《队列的顺序存储结构（循环队列）》中使用数组实现了环形队列，我们还要“假想”它是首尾相接的，而如果基于链表实现环形队列，我们本来就可以用指针串成首尾相接的。把上面的程序改成双向环形链表也非常简单，只需要将

把doublylinkedlist.c中的
node tailsentinel;

node headsentinel = {0, NULL, &tailsentinel};

node tailsentinel = {0, &headsentinel, NULL};

static link head = &headsentinel;

static link tail = &tailsentinel;

改成：

node sentinel = {0, &sentinel, &sentinel};

static link head = &sentinel;
再把doublylinkedlist.c中所有的tail替换成head即可，相当于把head和tail合二为一了。如图26.7：