一、什么是双向链表？
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。所以在双向链表中的结点都有两个指针域，一个指向直接后继，另一个指向直接前驱。
既然单链表也可以有循环链表，那么双向链表当然也可以是循环表。
线性表的双向链表存储结构如下：
typedef int ElemType;
typedef struct DulNode
{
ElemType data; //数据域
DulNode *prior; //指向前驱结点的指针
DulNode *next; //指向后继结点的指针
}DulNode, DulList;
双向链表的循环、带头结点的空链表如下：
非空、循环、带头结点的双向链表如下：
二、双向链表的基本操作
2.1 插入操作
双向链表的插入操作：
实现代码如下：
// 插入元素操作
Status insertList(DulList *pList, int i, const ElemType e)
{
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return FALSE;
}
// 只能在位置1以及后面插入，所以i至少为1
if (i < 1)
{
printf("i is invalid!
");
return FALSE;
}
// 找到i位置所在的前一个结点
Node *front = pList; // 这里是让front与i不同步，始终指向j对应的前一个结点
for (int j = 1; j < i; j++) // j为计数器，赋值为1，对应front指向的下一个结点，即插入位置结点
{
front = front->next;
if (front == NULL)
{
printf("dont find front!
");
return FALSE;
}
}
// 创建一个空节点，存放要插入的新元素
Node *temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
if (!temp)
{
printf("malloc error!
");
return FALSE;
}
temp->data = e;
// 插入结点
temp->prior = front;
temp->next = front->next;
// 当空链表第一次插入结点时，此时head->next = NULL，调用NULL->prior会出错
if (front->next != NULL)
front->next->prior = temp;
front->next = temp;
return TRUE;
}
注意当空链表第一次插入结点的特殊情况。
2.2 删除操作
双向链表的删除操作：
实现代码如下：
// 删除元素操作
Status deleteList(DulList *pList, int i, ElemType *e)
{
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return FALSE;
}
// 只能删除位置1以及以后的结点
if (i < 1)
{
printf("i is invalid!
");
return FALSE;
}
// 找到i位置所在的前一个结点
Node *front = pList; // 这里是让front与i不同步，始终指向j对应的前一个结点
for (int j = 1; j < i; j++) // j为计数器，赋值为1，对应front指向的下一个结点，即插入位置结点
{
front = front->next;
if (front->next == NULL)
{
printf("dont find front!
");
return FALSE;
}
}
// 提前保存要删除的结点
Node *temp = front->next;
*e = temp->data; // 将要删除结点的数据赋给e
// 删除结点
if (front->next->next != NULL) // 删除的不是尾结点，才进入
{
front->next->prior = front;
}
front->next = front->next->next;
// 销毁结点
free(temp);
temp = NULL;
return TRUE;
}
注意：当双向链表的空链表第一次插入结点时，或者在尾结点后插入或删除的特殊情况，不需要设置插入位置后一个结点的直接前驱指针，因为此时插入位置的后一个结点为 NULL。
三、完整程序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int Status; // Status是函数结果状态，成功返回TRUE,失败返回FALSE
typedef int ElemType;
// 双向非循环链表的结构定义
typedef struct Node
{
ElemType data; //数据域
Node *prior; //指向前驱结点的指针
Node *next; //指向后继结点的指针
}Node, DulList;
void initList(DulList **pList); // 初始化链表操作
Status insertList(DulList *pList, int i, const ElemType e); // 插入元素操作
Status deleteList(DulList *pList, int i, ElemType *e); // 删除元素操作
Status getElem(DulList *pList, int i, ElemType *e); // 获取元素操作
Status insertListHead(DulList *pList, const ElemType e); // 头部后插入元素操作
Status insertListTail(DulList *pList, const ElemType e); // 尾部后插入元素操作
Status clearList(DulList *pList); // 清空链表操作
void traverseList(DulList *pList); // 遍历链表操作
int getLength(DulList *pList); // 获取链表长度操作
// 初始化链表操作
void initList(DulList **pList) // 必须使用双重指针，一重指针申请会出错
{
*pList = (DulList *)malloc(sizeof(Node));
if (!pList)
{
printf("malloc error!
");
return;
}
(*pList)->data = 0;
(*pList)->prior = NULL;
(*pList)->next = NULL;
}
// 插入元素操作
Status insertList(DulList *pList, int i, const ElemType e)
{
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return FALSE;
}
// 只能在位置1以及后面插入，所以i至少为1
if (i < 1)
{
printf("i is invalid!
");
return FALSE;
}
// 找到i位置所在的前一个结点
Node *front = pList; // 这里是让front与i不同步，始终指向j对应的前一个结点
for (int j = 1; j < i; j++) // j为计数器，赋值为1，对应front指向的下一个结点，即插入位置结点
{
front = front->next;
if (front == NULL)
{
printf("dont find front!
");
return FALSE;
}
}
// 创建一个空节点，存放要插入的新元素
Node *temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
if (!temp)
{
printf("malloc error!
");
return FALSE;
}
temp->data = e;
// 插入结点
temp->prior = front;
temp->next = front->next;
// 当空链表第一次插入结点时，此时head->next = NULL，调用NULL->prior会出错
if (front->next != NULL)
front->next->prior = temp;
front->next = temp;
return TRUE;
}
// 删除元素操作
Status deleteList(DulList *pList, int i, ElemType *e)
{
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return FALSE;
}
// 只能删除位置1以及以后的结点
if (i < 1)
{
printf("i is invalid!
");
return FALSE;
}
// 找到i位置所在的前一个结点
Node *front = pList; // 这里是让front与i不同步，始终指向j对应的前一个结点
for (int j = 1; j < i; j++) // j为计数器，赋值为1，对应front指向的下一个结点，即插入位置结点
{
front = front->next;
if (front->next == NULL)
{
printf("dont find front!
");
return FALSE;
}
}
// 提前保存要删除的结点
Node *temp = front->next;
*e = temp->data; // 将要删除结点的数据赋给e
// 删除结点
if (front->next->next != NULL) // 删除的不是尾结点，才进入
{
front->next->prior = front;
}
front->next = front->next->next;
// 销毁结点
free(temp);
temp = NULL;
return TRUE;
}
// 获取元素操作
Status getElem(DulList *pList, int i, ElemType *e)
{
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return FALSE;
}
// 只能获取位置1以及以后的元素
if (i < 1)
{
printf("i is invalid!
");
return FALSE;
}
// 找到i位置所在的结点
Node *cur = pList->next; // 这里是让cur指向链表的第1个结点，与j同步
for (int j = 1; j < i; j++) // j为计数器，赋值为1，对应cur指向结点
{
cur = cur->next;
if (cur == NULL)
{
printf("dont find front!
");
return FALSE;
}
}
// 取第i个结点的数据
*e = cur->data;
return TRUE;
}
// 头部后插入元素操作
Status insertListHead(DulList *plist, const ElemType e)
{
Node *head;
Node *temp;
// 判断链表是否存在
if (!plist)
{
printf("list not exist!
");
return false;
}
// 让head指向链表的头结点
head = plist;
// 创建存放插入元素的结点
temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
if (!temp)
{
printf("malloc error!
");
return false;
}
temp->data = e;
// 头结点后插入结点
temp->prior = head;
temp->next = head->next;
// 当空链表第一次插入结点时，此时head->next = NULL，调用NULL->prior会出错
if (head->next != NULL)
head->next->prior = temp;
head->next = temp;
return true;
}
// 尾部后插入元素操作
Status insertListTail(DulList *pList, const ElemType e)
{
Node *cur;
Node *temp;
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return FALSE;
}
// 找到链表尾节点
cur = pList;
while (cur->next)
{
cur = cur->next;
}
// 创建存放插入元素的结点
temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
if (!temp)
{
printf("malloc error!
");
return -1;
}
temp->data = e;
// 尾结点后插入结点
temp->prior = cur;
temp->next = cur->next;
cur->next = temp; // 尾结点的直接后继指针是NULL，所以不用指定NULL的前驱指针
return TRUE;
}
// 清空链表操作
Status clearList(DulList *pList)
{
Node *cur; // 当前结点
Node *temp; // 事先保存下一结点，防止释放当前结点后导致“掉链”
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return FALSE;
}
cur = pList->next; // 指向第一个结点
while (cur)
{
temp = cur->next; // 事先保存下一结点，防止释放当前结点后导致“掉链”
free(cur); // 释放当前结点
cur = temp; // 将下一结点赋给当前结点p
}
pList->next = NULL; // 头结点指针域指向空
return TRUE;
}
// 遍历链表操作
void traverseList(DulList *pList)
{
// 判断链表是否存在
if (!pList)
{
printf("list not exist!
");
return;
}
Node *cur = pList->next;
while (cur != NULL)
{
printf("%d ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("
");
}
// 获取链表长度操作
int getLength(DulList *pList)
{
Node *cur = pList;
int length = 0;
while (cur->next)
{
cur = cur->next;
length++;
}
return length;
}
int main()
{
DulList *pList;
// 初始化链表
initList(&pList);
printf("初始化链表!
");
// 尾部后插入结点
printf("尾部后插入元素1、2、3
");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
insertListTail(pList, i+1);
}
// 头部后插入元素
insertListHead(pList, 5);
printf("头部后插入元素5
");
// 插入结点
insertList(pList, 1, 9);
printf("在位置1插入元素9
");
// 遍历链表并显示元素操作
printf("遍历链表：");
traverseList(pList);
printf("
");
// 删除结点
int val;
deleteList(pList, 2, &val);
printf("删除位置2的结点，删除结点的数据为： %d
", val);
printf("
");
// 遍历链表并显示元素操作
printf("遍历链表：");
traverseList(pList);
printf("
");
// 获得链表长度
printf("链表长度: %d
", getLength(pList));
// 销毁链表
clearList(pList);
printf("销毁链表
");
return 0;
}
输出结果如下图所示：
参考：
《大话数据结构 - 第3章》 线性表