golang泛型实现——双向循环链表数据结构go泛型链表双向链表

一、写在前面标准库的双向循环链表实现是基于interface{}的，性能一般。为了提升性能，本文基于泛型语法实现一个比标准库更快的链表写法（主要包括双向循环链表的插入和删除的核心操作）。
二、什么是链表链表用于存储逻辑关系为 "一对一" 的数据，与数组不一样，不要求存储地址是连续的。
三、链表的分类

链表根据指针的指向分为单向链表和双向链表。
- 单向链表：通常使用Next指针
type Node[T any] struct { next*Node[T] Element T }
- 双向链表：通常使用Next、Prev两个指针.
type Node[T any] struct { next*Node[T] prev*Node[T] Element T }
链表根据是否循环, 又分为
- 单向循环链表
- 双向循环链表
- 单向链表
- 双向链表

四、双向循环链表的实现下面主要介绍在工程上用得比较多的双向循环链表（将双向链表的头结点和尾结点链接起来构成循环的链表）的实现。
4.1 双向循环链表的表头定义和初始化函数
循环链表和普通的双向链表最大的区别是初始化的时候root.prev和root.next要指向root节点自己。

【golang泛型实现——双向循环链表】说明：
这是一个递归定义,可以试着打印root.prev，root.prev.prev或者root.next，root.next.next的地址看看。

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// 每个Node节点, 包含前向和后向两个指针和数据域 type Node[T any] struct { next*Node[T] prev*Node[T] Element T }// 返回一个双向循环链表 func New[T any]() *LinkedList[T] { return new(LinkedList[T]).Init() }// 指向自己, 组成一个环 func (l *LinkedList[T]) Init() *LinkedList[T] { l.root.next = &l.root l.root.prev = &l.root l.length = 0 return l }

4.2 插入节点的图示
在root节点，如何指向最后一个元素呢? 就是root.prev，下图展示双向循环链表插入节点的过程。

e是待插入节点
at是完成插入动作之后e节点前面的一个节点

// at e at.next // at <- e //e -> at.next // at -> e //e <- at.next func (l *LinkedList[T]) insert(at, e *Node[T]) { e.prev = at e.next = at.next e.next.prev = e at.next = e l.length++ }

4.2.1 插入节点之前的状态

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4.2.2 修改e节点的prev指针

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4.2.3 修改e节点的next指针

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4.2.4 修改e.next.prev指针

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4.2.5 修改at指针的next指针即，修改2元素的next指针。

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4.3 删除节点的图示
删除某个节点，是把这个节点的前面一个节点和后面一个节点搭上关系。
令n为待删除节点

// 删除这个元素 // n.prev n n.next // n.prev --> n.next // n.prev <-- n.next func (l *LinkedList[T]) remove(n *Node[T]) { n.prev.next = n.next n.next.prev = n.prev n.prev = nil n.next = nil l.length-- }

4.3.1 删除节点之前的状态

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4.3.2 修改n节点的前一个节点的next指针即，n.prev.next = n.next

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4.3.3 修改n节点的后一个节点的prev指针即，下图为删除节点之后的状态。

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五、性能压测 stdlib是目前标准库内置的双向循环链表, gstl是本文中提到的双向循环链表实现。benchmark逻辑是对两种链表的尾部节点添加数据，其中本文实现链表(gstl)性能相比标准库快一倍有余。

goos: darwin goarch: amd64 pkg: github.com/guonaihong/gstl/linkedlist cpu: Intel(R) Core(TM) i7-1068NG7 CPU @ 2.30GHz Benchmark_ListAdd_Stdlib-85918479190.0 ns/op Benchmark_ListAdd_gstl-81594206483.15 ns/op PASS okgithub.com/guonaihong/gstl/linkedlist3.157s

六、完整的源代码双向循环链表的操作除了上文提到的插入、删除外，还有表与表的合并、分割、获取某个index的值等等，实现时可以先在纸上画图，再写代码。如果还有疑问可以参考如下链接中的源码：https://github.com/guonaihong...