C++ 双向循环链表（简称：双链表）
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一、概念
1.在双链表中的每个结点应有两个链接指针：
lLink -> 指向前驱结点 （前驱指针或者左链指针）
rLink->指向后继结点（后驱指针或者右链指针）
2.双链表常采用带附加头结点的循环链表方式：
first：头指针，不存放数据，或者存放特殊要求的数据。它的lLink指向双链表的尾结点（最后一个结点），
它的rLink指向双链表的首结点（第一个有效结点）。链表的首结点的左链指针lLink和尾结点的右链指针
rLink都指向附加头结点。
二、实现程序
1.DblList.h
#ifndef DblList_h
#define DblList_h
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
struct DblNode { // 链表结点定义
T data;
DblNode<T> *lLink, *rLink; // 链表前驱（左链）和后继（右链）指针
DblNode(DblNode<T> *left = NULL, DblNode<T> *right = NULL):lLink(left), rLink(right){} // 构造函数
DblNode(T value, DblNode<T> *left = NULL, DblNode<T> *right = NULL):data(value), lLink(left), rLink(right){} // 构造函数
};
template <class T>
class DblList { // 双链表（双向循环链表）
public:
DblList(); // 构造函数：建立附加头结点
~DblList(); // 析构函数：释放所有存储
void createDblList(); // 创建双向链表
int Length()const; // 计算双链表的长度
bool isEmpty(); // 判双链表空否
DblNode<T> *getHead()const; // 取附加头结点
void setHead(DblNode<T> *ptr); // 设置附加头结点地址
DblNode<T> *Search(const T x); // 在链表中沿后继方向寻找等于给定值x的结点
DblNode<T> *Locate(int i, int d); // 在链表中定位第i个结点，d=0按前驱方向，否则按后继方向
bool Insert(int i, const T x, int d); // 在第i个结点后插入x，d=0按前驱方向，否则按后继方向
bool Remove(int i, T &x, int d); // 删除第i个结点，x带回删除其值，d=0按前驱方向，否则按后继方向
void Output(); // 输出双链表中的数据
private:
DblNode<T> *first; // 附加头结点
};
template <class T>
DblList<T>::DblList() {
// 构造函数：建立附加头结点
first = new DblNode<T>();
if(NULL == first) {
cerr << "动态分配内存空间失败！" << endl;
exit(1);
}
first->rLink = first->lLink = first; // 指向自身
}
template <class T>
DblList<T>::~DblList() { // 析构函数：释放所有存储
DblNode<T> *current = first->rLink;
while(current != first) {
current->rLink->lLink = current->lLink; // 从lLink链中摘下
current->lLink->rLink = current->rLink; // 从rLink链中摘下
delete current; // 释放空间
current = first->rLink;
}
delete first;
first = NULL;
}
template <class T>
void DblList<T>::createDblList() {
// 创建双向链表
int n, val;
DblNode<T> *current = first;
cout << "请输入要输入的个数n:";
cin >> n;
cout << "请输入要输入的数：" << endl;
for(int i = 0; i < n; i++) {
cin >> val;
DblNode<T> *newNode = new DblNode<T>(val);
if(NULL == newNode) {
cerr << "动态分配内存空间失败！" << endl;
exit(1);
}
// 尾插入
while(current->rLink != first)
current = current->rLink; // 往后继方向移动
newNode->rLink = current->rLink;
current->rLink = newNode;
newNode->rLink->lLink = newNode;
newNode->lLink = current;
current = current->rLink; // current往后移
}
}
template <class T>
int DblList<T>::Length()const {
// 计算双链表的长度
DblNode<T> *current = first->rLink;
int count = 0;
while(current != first) {
current = current->rLink;
count++;
}
return count;
}
template <class T>
bool DblList<T>::isEmpty() {
// 判双链表空否
return first->rLink == first;
}
template <class T>
DblNode<T> *DblList<T>::getHead()const {
// 取附加头结点
return first;
}
template <class T>
void DblList<T>::setHead(DblNode<T> *ptr) {
// 设置附加头结点地址
first = ptr;
}
template <class T>
DblNode<T> *DblList<T>::Search(const T x) {
// 在链表中沿后继方向寻找等于给定值x的结点
DblNode<T> *current = first->rLink;
while(current != first && current->data != x)
current = current->rLink;
if(current != first)
return current; // 搜索成功
else // 搜索失败
return NULL;
}
template <class T>
DblNode<T> *DblList<T>::Locate(int i, int d) {
// 定位
if((first->rLink == first) || (i = 0))
return first;
DblNode<T> *current;
if(d == 0)
current = first->lLink; // 搜索前驱方向
else
current = first->rLink;
for(int j = 1; j < i; j++)
{
if(current == first)
break;
else if(d == 0)
current = current->lLink;
else
current = current->rLink;
}
if(current != first) // 定位成功
return current;
else
return NULL;
}
template <class T>
bool DblList<T>::Insert(int i, const T x, int d) {
// 插入
DblNode<T> *current = Locate(i, d); // 查找第i个结点
if(current == NULL) // i不合理，插入失败
return false;
DblNode<T> *newNode = new DblNode<T>(x);
if(newNode == NULL) {
cerr << "内存空间分配失败！" << endl;
exit(1);
}
if(d == 0) { // 前驱方向插入
newNode->lLink = current->lLink;
current->lLink = newNode;
newNode->lLink->rLink = newNode;
newNode->rLink = current;
}
else { // 后继方向插入
newNode->rLink = current->rLink;
current->rLink = newNode;
newNode->rLink->lLink = newNode;
newNode->lLink = current;
}
return true;
}
template <class T>
bool DblList<T>::Remove(int i, T &x, int d) {
// 删除
DblNode<T> *current = Locate(i, d); // 查找第i个结点
if(current == NULL) // i不合理，插入失败
return false;
current->rLink->lLink = current->lLink; // 从lLink链中摘下
current->lLink->rLink = current->rLink; // 从rLink链中摘下
x = current->data;
delete current; // 释放空间
current = NULL; // 指向空
return true; // 删除成功
}
template <class T>
void DblList<T>::Output() {
// 输出双链表中的数据
DblNode<T> *current = first->rLink;
while(current != first) {
cout << current->data << " ";
current = current->rLink;
}
cout << endl;
}
#endif /* DblList_h */
2.main.cpp
#include "DblList.h"
using namespace std;
int main(int argc, const char * argv[]) {
int finished = 0, choice, i, x, d, len; // i存储第i个，d:存储方向 -》0表示前驱方向，否则为后继方向
DblList<int> L;
DblNode<int> *head = NULL, *current;
while(!finished) {
cout << "\n*********菜单*********\n";
cout << "1:建立双链表\n";
cout << "2:双链表的长度\n";
cout << "3:双链表是否为空？\n";
cout << "4:取附加头结点\n";
cout << "5:设置附加头结点地址\n";
cout << "6:在链表中沿后继方向寻找等于给定值x的结点\n";
cout << "7:在链表中定位第i个结点，d=0按前驱方向，否则按后继方向\n";
cout << "8:在第i个结点后插入x，d=0按前驱方向，否则按后继方向\n";
cout << "9:删除第i个结点，x带回删除其值，d=0按前驱方向，否则按后继方向\n";
cout << "10:输出双链表中的数据:\n";
cout << "11:退出\n";
cout << "请输入选择[1-11]：\n";
cin >> choice;
switch(choice) {
case 1:
L.createDblList(); // 建立双链表
break;
case 2:
len = L.Length(); // 双链表的长度
cout << "双链表的长度为：" << len << endl;
break;
case 3:
if(L.isEmpty()) // 双链表是否为空
cout << "双链表为空" << endl;
else
cout << "双链表不空" << endl;
break;
case 4:
head = L.getHead();
break;
case 5:
L.setHead(head); // 设置附加头结点地址
break;
case 6:
cout << "请输入要查找的值x:";
cin >> x;
if(L.Search(x) != NULL)
cout << "查找成功！" << endl;
else
cout << "查找失败！" << endl;
break;
case 7:
cout << "请输入要定位第i个结点的i和方向d(d=0按前驱方向，否则按后继方向):";
cin >> i >> d;
current = L.Locate(i, d);
if(current == NULL)
cout << "定位失败!" << endl;
else
cout << "定位成功！" << endl;
break;
case 8:
cout << "在第i个结点后插入x，d=0按前驱方向，否则按后继方向。请输入i, x和d:";
cin >> i >> x >> d;
if(L.Insert(i, x, d))
cout << "插入成功!" << endl;
else
cout << "插入失败！" << endl;
break;
case 9:
cout << "删除第i个结点，x带回删除其值，d=0按前驱方向，否则按后继方向。请输入i和d:";
cin >> i >> d;
if(L.Remove(i, x, d))
cout << "删除成功，删除的值为：" << x << endl;
else
cout << "删除失败！" << endl;
break;
case 10:
cout << "双链表中的数据为：" << endl;
L.Output();
break;
case 11:
finished = 1;
break;
default:
cout << "输入错误, 请重新输入！" << endl;
} // switch
} // while
return 0;
}
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