C++实现双向链表代码分析 C++实现双向链表代码分析

前言:
一、双向链表优缺点
二、C++实现分析

（1）节点类
（2）链表类分析
（3）链表类构造函数
（4）isEmpty()判断是否为空
（5）size()获取链表长度
（6）getNode()获取节点
（7）insert()插入节点
（8）、remove()删除节点
（9）traversal()遍历链表函数

前言: 前面文章分析了单向链表，并给出了python和C++实现：单链表从原理到实现，python和C++两个版本
本文介绍的双向链表是在单向链表基础上的一个改进，每个节点指向其直接前驱和直接后继节点。因此，从双向链表的任意位置开始，都能访问所有的节点。

一、双向链表优缺点双向链表的缺点：
从节点的结构上可以看出，双向链表的所需的存储空间大于单向链表。同时，对于插入和删除等操作来说，双向链表的节点操作更加复杂，涉及到节点的前后两个节点。
双向链表的节点：
对于双向链表来说，它的每个节点要指向“直接前驱”和“直接后继”，所以节点类需要含有两个指针域。指向直接前驱的指针使用pre表示，指向后继的指针使用next表示。

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二、C++实现分析
（1）节点类
双向链表的节点含有两个指针域，即直接前驱pre和直接后继next。节点类采用的是模板实现，这样其所存储的数据就不再依赖于特定类型。

templateclass Node {public:Node() {}Node *pre; Node *next; // 由于data属性是私有的// 所以采用get和set对data进行处理void setData(T data) { this->data = https://www.it610.com/article/data; }T getData() { return this->data; }private:T data; };

（2）链表类分析
链表类应该包含基本的增、改、删、查等操作，由于其各种功能的实现是很相似的，
所以下面给出了需要实现的典型函数：

构造函数：
isEmpty()判断是否为空；
size()返回链表长度；
insert()头插、尾插、中间插入节点；
delete()删除节点；
getNode()获取节点；
traversal()遍历链表；

链表类的定义如下：

templateclass DoubleLinkedList {public:DoubleLinkedList(); bool isEmpty(); Node*getNode(int index); int size(); void insert(int data, int index); void traversal(); void remove(int index); private:Node *head; };

（3）链表类构造函数
初始化时需要创建头节点，作为头指针：

templateDoubleLinkedList::DoubleLinkedList() {// 创建头结点head = new Node(); head->pre = NULL; head->next = NULL; head->setData(666); }

（4）isEmpty()判断是否为空
对于双向链表来说，判断是否为空只需要判断头指针是否指向其他Node节点：

templatebool DoubleLinkedList::isEmpty() {if (head->next == NULL) {return true; }else{return false; }}

（5）size()获取链表长度
获取链表长度时需要判断链表是否为空，从而确定是否采用遍历的方式计算链表的长度。
由于采用的不是循环链表，所以循环的结束条件是判断是否指向空节点：

templateint DoubleLinkedList::size() {if (isEmpty()) {return 0; }else {int count = 0; Node *current = head->next; // 循环结束条件while (current!=NULL){current = current->next; count++; }return count; }}

（6）getNode()获取节点
在插入和删除等操作中，需要频繁的进行节点获取操作。
所以应该封装为单独的函数用于节点获取，如下：

templateNode *DoubleLinkedList::getNode(int index) { Node *current = head; int currentCount = 0; // 循环结束条件while (currentCount<=index){current = current->next; currentCount++; }return current; }

（7）insert()插入节点
插入节点依旧包含头插法，尾插法和任意位置的插入。插入操作与单向链表的最大区别在于节点的指针移动较为复杂，需要将插入位置前后两个节点与新节点均建立联系：

templatevoid DoubleLinkedList::insert(int data, int index) {Node *node = new Node(); node->setData(data); // 1、列表为空时if (isEmpty()) {head->next = node; node->pre = head; return; }// 2、头插法if (index == 0) {node->next = head->next; head->next->pre = node; node->pre = head; head->next = node; }// 3、尾插法else if (index >= this->size() - 1) {// printf("index %d, size %d \n", index, this->size()); Node *temp = this->getNode(this->size()-1); temp->next = node; node->pre = temp; }// 4、任意位置插入else{Node *pre = this->getNode(index); Node *next = pre->next; node->next = pre->next; node->pre = pre; pre->next = node; node->next->pre = node; }}

（8）、remove()删除节点
前面已经定义了用于获取节点的getNode()函数，所以remove()函数只需要进行指针移动操作。
将所要删除的节点的直接前驱节点和直接后继节点相连：

templatevoid DoubleLinkedList::remove(int index) {// 保证索引有意义if ((index < (this->size()-1)) && (index>0)) {Node *node = this->getNode(index); Node *pre = node->pre; Node *next = node->next; pre->next = next; next->pre = pre; }}

（9）traversal()遍历链表函数
虽然可以从双向链表的任一个节点开始遍历整个链表，但是下面的实现依旧是从头结点开始的，循环的结束依旧是指向空指针：

templatevoid DoubleLinkedList::traversal() {if (!isEmpty()) {Node *current = head; while (current){cout << current->getData() << endl; current = current->next; }}}

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