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介绍
链表是一种数据结构,其中的数据元素逻辑上连续,但在物理上可以分散存储。链表能够通过指针将多个相同类型的数据块链接成一个完整的序列,在数据结构的实现中具有重要作用。
dList模块为通用的双向链表模块,其与sList模块非常相似,区别在于指针域由单向链表的一个指向改为两个指向(一个指向下一个,一个指向上一个),如此在存储结构上也有差异,sList为单向开环结构,dList为双向闭环结构(首尾相连,形成环形)。
在API方面,使用是和sList基本一致的(底层实现不太一样),其余性能和优缺点对比在下文展示。
接口
创建dList
dList *dList_create(void);
在dList中,dList既是一个链表也是一个结点(因为结点也就是长度为1的链表)。所以此方法是创建一个为空的并且长度为1的链表(也就是创建一个空结点)。
删除dList
void dList_delete(dList *list);
此方法会删除该链表(包含其所有的结点)。
设置和获取dList结点内容
int dList_set(dList *list, void* data, int size);
int dList_get(dList *list, void* data, int size);
当一个结点被创建好之后,数据域是不具备内容的,需要通过dList_set方法设置其数据域内容,并且可以使用dList_get方法来获取结点数据域内容。
dList_set方法会将原来的数据覆盖掉,同时也是指定size为 0 来删除dList结点数据内容。
static void test_set(void)
{
dList *list = NULL;
int dataInt = 3;
char *dataString = "Hello dList";
list = dList_create();
if (!list)
{
printf("dList_create Fail!\r\n");
return;
}
printf("dList_create Success!\r\n");
dList_set(list, &dataInt, sizeof(dataInt));
printf("list->data %d\r\n", dList_ref(list, int));
dList_set(list, dataString, strlen(dataString) + 1);
printf("list->data %s\r\n", ((char *)(list->data)));
dList_delete(list);
}
结果:
dList_create Success!
list->data 3
list->data Hello dList
示例中的dList_ref为数据引用,具体用法在下文
dList插入数据
dList *dList_insert(dList **listRef, int index, void *data, int size);
插入数据方法使用起来会更加简便,省去创建结点和设置数据的环节(即使是链表表头也可以省略创建,而由此方法内部完成),可以灵活的将指定数据插入到指定的位置上。
static void test_insert(void)
{
dList *list = NULL;
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
if (!dList_insert(&list, -1, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
int i = 100;
if (!dList_insert(&list, -1, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
printf("------------\r\n");
dList_forEachReverse(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
data 0
data 1
data 100
------------
data 100
data 1
data 0
示例中的dList_forEachForward和dList_forEachReverse为遍历方法,具体用法在下文。
对于传入dList引用为空时,会在首次创建结点并生成表头,传入index为负数表示插入到尾部。可以使用默认定义好的dList_front和dList_back宏定义来代表头部和尾部。
dList擦除数据
int dList_erase(dList **listRef, int index, dList **outPrev);
此方法对照dList_insert方法,擦除指定位置数据(会将该结点从链表中删除),同时为了更灵活使用,也支持获取被擦除的上一个结点(可以更便利高效得完成连续擦除)。
static void test_erase(void)
{
dList *list = NULL;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (!dList_insert(&list, -1, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
dList_erase(&list, 0, NULL);
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
data 1
data 2
data 3
data 4
对照前面插入的例子,擦除表头。
dList推入和弹出
int dList_pushFront(dList **listRef, void *data, int size);
int dList_pushBack(dList **listRef, void *data, int size);
int dList_popFront(dList **listRef);
int dList_popBack(dList **listRef);
分别就是头插、尾插、头删、尾删方法,其实就是在dList_insert和dList_erase方法基础上针对常用场景进行封装,使用更简便。
static void test_pop(void)
{
dList *list = NULL;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (!dList_pushFront(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (!dList_pushBack(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
dList_popBack(&list);
dList_popBack(&list);
dList_popFront(&list);
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
data 3
data 2
data 1
data 0
data 0
data 1
data 2
dList追加
int dList_append(dList *list, dList **append);
此方法可以将两个链表拼接成一个链表,append链表在拼接成功后会失效。
注意 append需为表头,虽然即使不是表头也能拼接成功,但是其还属于原来的链表中,在操作时会出现一些意外。
static void test_append(void)
{
dList *list = NULL, *ap = NULL;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (!dList_pushBack(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
if (!dList_pushBack(&ap, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
if (!dList_append(list, &ap)) goto FAIL;
printPoint(ap);
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
dList_delete(ap);
}
结果:
ap: 00000000
data 0
data 1
data 2
data 3
data 4
data 5
data 6
data 7
data 8
data 9
data 0
data 1
data 2
data 3
data 4
data 5
data 6
data 7
data 8
data 9
dList链接结点
dList *dList_attach(dList **listRef, int index, dList *attach);
这个方法是将一个结点(或者一个链表)链接到现有的一个链表当中,可以通过index来指定具体链接到哪个位置,这个方法很灵活,直接操作链表结构,一般情况使用不上此方法,而是使用此方法所封装的dList_insert等方法。此方法可以搭配其他方法灵活二次封装成其他方法。
static void test_attach(void)
{
dList *list = NULL, *a = NULL;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (!dList_pushBack(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
if (!dList_pushBack(&a, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
dList_attach(&list, -1, a);
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
data 0
data 1
data 2
data 3
data 4
data 0
data 1
data 2
dList断链结点
dList *dList_detach(dList **listRef, int begin, int end, dList **outPrev);
这个方法与dList_attach方法为对照方法,可以从链表中断链出来若干个结点(子链表),可以通过index来指定具体断链哪个位置和count指定个数,这个方法很灵活,直接操作链表结构,一般情况使用不上此方法,而是使用此方法所封装的dList_erase等方法。此方法可以搭配其他方法灵活二次封装成其他方法。
static void test_detach(void)
{
dList *list = NULL, *node = NULL;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (!dList_insert(&list, -1, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
#if 1
node = dList_detach(&list, 0, 3, NULL);
if (!node)
{
printf("dList_detach fail\r\n");
}
#endif
dList_forEachForward(node, n)
{
printf("node data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
dList_delete(node);
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
node data 0
node data 1
node data 2
node data 3
data 4
data 5
data 6
data 7
data 8
data 9
dList复制
dList *dList_copy(dList *list, int begin, int end);
这个方法是会根据源链表的指定区间进行深拷贝一份新的链表。
static void test_copy(void)
{
dList *list = NULL, *copy = NULL;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (!dList_pushBack(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
copy = dList_copy(list, -5, -1);
if (!copy)
{
printf("dList_copy fail\r\n");
}
dList_forEachForward(copy, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
dList_delete(copy);
}
结果:
data 5
data 6
data 7
data 8
data 9
dList区间翻转
int dList_reverse(dList *list, int begin, int end);
这个方法是会根据源链表的指定区间进行翻转。
static void test_reverse(void)
{
dList *list = NULL;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (!dList_pushBack(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
if (!dList_reverse(list, 1, 5))
{
printf("dList_reverse fail\r\n");
}
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
data 0
data 5
data 2
data 3
data 4
data 1
data 6
data 7
data 8
data 9
dList获取指定结点
dList *dList_to(dList *list, int index);
这个方法可以根据表头当前位置获取偏移指定位置的结点,传入负数可以从末端往回找。
static void test_to(void)
{
dList *list = NULL, *node;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (!dList_pushBack(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
node = dList_to(list, -6);
if (!node)
{
printf("dList_to fail\r\n");
goto FAIL;
}
printf("dList_to data %d\r\n", dList_ref(node, int));
dList_forEachForward(list, n)
{
printf("data %d\r\n", dList_ref(n, int));
}
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
dList_to data 4
data 0
data 1
data 2
data 3
data 4
data 5
data 6
data 7
data 8
data 9
dList大小
int dList_size(dList *list);
这个方法获取链表的数据个数。
static void test_size(void)
{
dList *list = NULL;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (!dList_pushBack(&list, &i, sizeof(i))) goto FAIL;
}
printf("size %d\r\n", dList_size(list));
printf("size %d\r\n", dList_size(dList_to(list, 3)));
FAIL:
dList_delete(list);
}
结果:
size 10
size 7
dList遍历
#define dList_forEach(list, node) // 从前往后遍历
#define dList_forEachForward(list, node) // 从前往后遍历
#define dList_forEachReverse(list, node) // 从后往前遍历
这个方法为遍历链表的方法,具体例子可以参考上文其他使用例子。
dList结点数据引用
#define dList_ref(node, type)
这个方法类似C++的引用,实则是操作指针(只是将其隐藏起来),读写更方便,但要注意的是数据操作别越界,比如本来该结点存储的是char型数据(分配空间也就只分配1个字节大小),如果当作int型使用那就越界了。具体例子可以参考上文其他使用例子。