双向循环链表的原理及应用

双向循环链表的原理

双向循环链表是一种链式存储结构，每个节点包含两个指针，分别指向前驱节点和后继节点。链表的尾节点指向头节点，头节点指向尾节点，形成闭环。这种结构兼具双向链表和循环链表的特性，支持高效的前后遍历和数据操作。

双向循环链表与双向链表的区别：指的是双向循环链表的首结点中的prev指针成员指向链表的尾结点，并且双向循环链表的尾结点里的next指针成员指向链表的首结点，所以双向循环链表也属于环形结构。

双向循环链表的基本结构

节点结构通常包含三个部分：数据域、前驱指针（prev）和后继指针（next）。前驱指针指向前一个节点，后继指针指向后一个节点。双向循环链表的空链表表现为头节点的前驱和后继均指向自身

双向循环链表相关操作

插入操作分为头插、尾插和中间插入。头插将新节点插入到头节点之后，更新头节点的前驱和后继指针。尾插将新节点插入到尾节点之前，更新尾节点的前驱和后继指针。中间插入需定位插入位置，调整相邻节点的指针。

删除操作分为头删、尾删和中间删除。头删删除头节点的后继节点，更新头节点的后继指针。尾删删除尾节点的前驱节点，更新尾节点的前驱指针。中间删除需定位删除节点，调整相邻节点的指针。

遍历操作支持双向遍历。从头节点出发，沿后继指针遍历至尾节点，再回到头节点。从尾节点出发，沿前驱指针遍历至头节点，再回到尾节点。

由于带头结点更加方便用户进行数据访问，所以本次创建一条带头结点的双向循环的链表

typedef int  DataType_t;

//构造双向循环链表的结点,链表中所有结点的数据类型应该是相同的
typedef struct DoubleLinkedList
{
	DataType_t  		     data; //结点的数据域
	struct DoubleLinkedList	*prev; //直接前驱的指针域
	struct DoubleLinkedList	*next; //直接后继的指针域

}DoubleLList_t;

(1) 创建一个空链表，由于是使用头结点，所以就需要申请头结点的堆内存并初始化即可

//创建一个空双向循环链表，空链表应该有一个头结点，对链表进行初始化
DoubleLList_t * DoubleCirLList_Create(void)
{
	//1.创建一个头结点并对头结点申请内存
	DoubleLList_t *Head = (DoubleLList_t *)calloc(1,sizeof(DoubleLList_t));
	if (NULL == Head)
	{
		perror("Calloc memory for Head is Failed");
		exit(-1);
	}

	//2.对头结点进行初始化，头结点是不存储数据域，指针域指向自身即可，体现“循环”
	Head->prev = Head;
	Head->next = Head;

	//3.把头结点的地址返回即可
	return Head;
}

(2) 创建新结点，为新结点申请堆内存并对新结点的数据域和指针域进行初始化

//创建新的结点，并对新结点进行初始化（数据域 + 指针域）
DoubleLList_t * DoubleCirLList_NewNode(DataType_t data)
{
	//1.创建一个新结点并对新结点申请内存
	DoubleLList_t *New = (DoubleLList_t *)calloc(1,sizeof(DoubleLList_t));
	if (NULL == New)
	{
		perror("Calloc memory for NewNode is Failed");
		return NULL;
	}

	//2.对新结点的数据域和指针域（2个）进行初始化,指针域指向结点自身，体现“循环”
	New->data = data;
	New->prev = New;
	New->next = New;

	return New;
}

(3) 根据情况可以从链表中插入新结点，此时可以分为尾部插入、头部插入、指定位置插入

头插