数据结构之自建算法库——双链表

本文针对数据结构基础系列网络课程(2)：线性表中第12课时双链表。

按照“0207将算法变程序”[视频]部分建议的方法，建设自己的专业基础设施算法库。

　　双链表算法库算法库采用程序的多文件组织形式，包括两个文件：

　　1.头文件：dlinklist.h，包含定义双链表数据结构的代码、宏定义、要实现算法的函数的声明；

#ifndef DLINKLIST_H_INCLUDED
#define DLINKLIST_H_INCLUDED
typedef int ElemType;
typedef struct DNode        //定义双链表结点类型
{
    ElemType data;
    struct DNode *prior;    //指向前驱结点
    struct DNode *next;     //指向后继结点
} DLinkList;
void CreateListF(DLinkList *&L,ElemType a[],int n);//头插法建双链表
void CreateListR(DLinkList *&L,ElemType a[],int n);//尾插法建双链表
void InitList(DLinkList *&L); //初始化双链表
void DestroyList(DLinkList *&L); //销毁双链表
bool ListEmpty(DLinkList *L); //判断链表是否为空
int ListLength(DLinkList *L); //求链表的长度
void DispList(DLinkList *L); //输出链表
bool GetElem(DLinkList *L,int i,ElemType &e); //获取节点的值
int LocateElem(DLinkList *L,ElemType e); //查找一个节点
bool ListInsert(DLinkList *&L,int i,ElemType e) ;//插入一个节点
bool ListDelete(DLinkList *&L,int i,ElemType &e); //删除一个节点

#endif // DLINKLIST_H_INCLUDED

2.源文件：linklist.cpp，包含实现各种算法的函数的定义

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "dlinklist.h"
void CreateListF(DLinkList *&L,ElemType a[],int n)
//头插法建双链表
{
    DLinkList *s;
    int i;
    L=(DLinkList *)malloc(sizeof(DLinkList));   //创建头结点
    L->prior=L->next=NULL;
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        s=(DLinkList *)malloc(sizeof(DLinkList));//创建新结点
        s->data=a[i];
        s->next=L->next;            //将*s插在原开始结点之前,头结点之后
        if (L->next!=NULL) L->next->prior=s;
        L->next=s;
        s->prior=L;
    }
}
void CreateListR(DLinkList *&L,ElemType a[],int n)
//尾插法建双链表
{
    DLinkList *s,*r;
    int i;
    L=(DLinkList *)malloc(sizeof(DLinkList));   //创建头结点
    L->prior=L->next=NULL;
    r=L;                    //r始终指向终端结点,开始时指向头结点
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        s=(DLinkList *)malloc(sizeof(DLinkList));//创建新结点
        s->data=a[i];
        r->next=s;
        s->prior=r; //将*s插入*r之后
        r=s;
    }
    r->next=NULL;           //终端结点next域置为NULL
}
void InitList(DLinkList *&L)
{
    L=(DLinkList *)malloc(sizeof(DLinkList));   //创建头结点
    L->prior=L->next=NULL;
}
void DestroyList(DLinkList *&L)
{
    DLinkList *p=L,*q=p->next;
    while (q!=NULL)
    {
        free(p);
        p=q;
        q=p->next;
    }
    free(p);
}
bool ListEmpty(DLinkList *L)
{
    return(L->next==NULL);
}
int ListLength(DLinkList *L)
{
    DLinkList *p=L;
    int i=0;
    while (p->next!=NULL)
    {
        i++;
        p=p->next;
    }
    return(i);
}
void DispList(DLinkList *L)
{
    DLinkList *p=L->next;
    while (p!=NULL)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
}
bool GetElem(DLinkList *L,int i,ElemType &e)
{
    int j=0;
    DLinkList *p=L;
    while (j<i && p!=NULL)
    {
        j++;
        p=p->next;
    }
    if (p==NULL)
        return false;
    else
    {
        e=p->data;
        return true;
    }
}
int LocateElem(DLinkList *L,ElemType e)
{
    int n=1;
    DLinkList *p=L->next;
    while (p!=NULL && p->data!=e)
    {
        n++;
        p=p->next;
    }
    if (p==NULL)
        return(0);
    else
        return(n);
}
bool ListInsert(DLinkList *&L,int i,ElemType e)
{
    int j=0;
    DLinkList *p=L,*s;
    while (j<i-1 && p!=NULL)
    {
        j++;
        p=p->next;
    }
    if (p==NULL)    //未找到第i-1个结点
        return false;
    else            //找到第i-1个结点*p
    {
        s=(DLinkList *)malloc(sizeof(DLinkList));   //创建新结点*s
        s->data=e;
        s->next=p->next;        //将*s插入到*p之后
        if (p->next!=NULL) p->next->prior=s;
        s->prior=p;
        p->next=s;
        return true;
    }
}
bool ListDelete(DLinkList *&L,int i,ElemType &e)
{
    int j=0;
    DLinkList *p=L,*q;
    while (j<i-1 && p!=NULL)
    {
        j++;
        p=p->next;
    }
    if (p==NULL)                //未找到第i-1个结点
        return false;
    else                        //找到第i-1个结点*p
    {
        q=p->next;              //q指向要删除的结点
        if (q==NULL)
            return false;       //不存在第i个结点
        e=q->data;
        p->next=q->next;        //从单链表中删除*q结点
        if (p->next!=NULL) p->next->prior=p;
        free(q);                //释放*q结点
        return true;
    }
}

　　3.在建立算法库过程中，为了完成测试，再同一项目（project）中建立一个源文件(如main.cpp)，编制main函数，完成相关的测试工作。

　　测试工作可以采用“渐进”的思路，每次涉及的函数应该尽可能少。

　　例如，下面的设计，测试了部分函数：

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

int main()
{
    DLinkList *A;
    ElemType a[]= {1, 3, 2, 9, 0, 4, 5 ,6, 7, 8};
    InitList(A);
    CreateListF(A, a, 10);
    printf("length: %d\n", ListLength(A));
    ListInsert(A, 4, 12);
    printf("After Insert: ");
    DispList(A);
    DestroyList(A);
    return 0;
}

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