C语言编程数据结构带头双向循环链表全面详解
带头双向循环链表是数据结构中的一种重要的链式存储结构，它不仅继承了单向链表的特性，还增加了双向遍历的性质，实现了双向循环。以下介绍C语言编程数据结构带头双向循环链表的详细内容。
1. 定义带头双向循环链表
首先，在C语言中定义一个带头双向循环链表需要定义两个结构体：一个是节点结构体，另一个是链表结构体。节点结构体包含两个指向前驱节点和后继节点的指针，以及一个数据域。链表结构体包含一个头结点（不存储数据）和链表长度。
typedef struct Node {
int data;
struct Node *prev;
struct Node *next;
}Node, *pNode;
typedef struct List {
pNode head;
int len;
}List, *pList;
2. 初始化带头双向循环链表
初始化带头双向循环链表需要动态分配内存空间，同时将头结点的前驱和后继都指向头结点本身，并将链表长度初始化为0。
pList initList() {
pList plist = (pList)malloc(sizeof(List));
pNode phead = (pNode)malloc(sizeof(Node));
phead->prev = phead;
phead->next = phead;
plist->head = phead;
plist->len = 0;
return plist;
}
3. 带头双向循环链表的插入操作
在带头双向循环链表中，插入操作有头插和尾插两种方式。头插是将新节点插入到头结点之后，尾插是将新节点插入到链表尾部。
头插法:
void addHead(pList plist, int data) {
pNode node = (pNode)malloc(sizeof(Node));
node->data = data;
node->prev = plist->head;
node->next = plist->head->next;
plist->head->next->prev = node;
plist->head->next = node;
plist->len++;
}
尾插法:
void addTail(pList plist, int data) {
pNode node = (pNode)malloc(sizeof(Node));
node->data = data;
node->prev = plist->head->prev;
node->next = plist->head;
plist->head->prev->next = node;
plist->head->prev = node;
plist->len++;
}
4. 带头双向循环链表的删除操作
删除操作的实现需要注意修改前驱和后继节点的关系，以及释放被删除节点的空间。
void deleteNode(pList plist, int data) {
pNode p = plist->head->next;
while (p != plist->head) {
if (p->data == data) {
p->prev->next = p->next;
p->next->prev = p->prev;
free(p);
plist->len--;
return;
}
p = p->next;
}
}
5. 带头双向循环链表的查询操作
查询操作是常见的链表操作之一，可通过循环遍历来查找节点。
pNode findNode(pList plist, int data) {
pNode p = plist->head->next;
while (p != plist->head) {
if (p->data == data) {
return p;
}
p = p->next;
}
return NULL;
}
6. 带头双向循环链表的遍历操作
带头双向循环链表可通过循环遍历节点来实现遍历操作，同时可通过指向前驱节点和后继节点的指针实现正向和反向的遍历。
void traverse(pList plist) {
pNode p = plist->head->next;
while (p != plist->head) {
printf("%d ", p->data);
p = p->next;
}
printf("
");
}
7. 带头双向循环链表的释放操作
释放操作需要遍历链表，释放节点占用的空间。
void freeList(pList plist) {
pNode p = plist->head->next;
while (p != plist->head) {
pNode q = p->next;
free(p);
p = q;
}
free(plist->head);
free(plist);
}
以上为带头双向循环链表的主要操作，函数实现简单，易于理解。带头双向循环链表可应用于多种场景，例如操作系统的双向链表页表管理、实现一个网页浏览器的历史记录等。通过对带头双向循环链表的学习，能够提升C语言编程水平，同时也有助于更深入地了解数据结构和算法。