我们的单链表,总是从头到尾找结点,难道就不可以正反遍历都可以吗?当然可以,只不过需要加点东西而已。

    我们在单链表中,有了next指针,这就使得我们要查找下一结点的时间复杂度为O(1)。可是如果我们要查找的是上一结点的话,那最坏的时间复杂度就是O(n)了,因为我们每次都要从头开始遍历查找。

    为了克服单向性这一缺点,我们的老科学家们,设计出了双向链表。双向链表(doublelinkedlist)是在单链表的每个结点中,再设置一个指向其前驱结点的指针域。所以在双向链表中的结点都有两个指针域,一个指向直接后继,另一个指向直接前驱。

    1. /* 线性表的双向链表存储结构 */
    2. typedef struct DulNode{
    3. ElemType data;
    4. struct DuLNode *prior;
    5. struct DuLNode *next;
    6. }DulNode, *DuLinkList;

    既然单链表可以有循环链表,那么双向链表当然也可以是循环表。双向链表的循环带头结点的空链表如图3-14-3所示。
    image.png
    非空的循环的带头结点的双向链表如图3-14-4所示。
    image.png
    由于这是双向链表,那么对于链表中的某一个结点p,它的后继的前驱
    是谁?当然还是它自己。它的前驱的后继自然也是它自己,即:

    p->next->prior = p = p->prior->next

    这就如同上海的下一站是苏州,那么上海的下一站的前一站是哪里?哈哈,有点废话的感觉。

    双向链表是单链表中扩展出来的结构,所以它的很多操作是和单链表相同的,比如求长度的ListLength,查找元素的GetElem,获得元素位置的LocateElem等,这些操作都只要涉及一个方向的指针即可,另一指针多了也不能提供什么帮助。

    就像人生一样,想享乐就得先努力,欲收获就得付代价。双向链表既然是比单链表多了如可以反向遍历查找等数据结构,那么也就需要付出一些小的代价:在插入和删除时,需要更改两个指针变量。

    插入操作时,其实并不复杂,不过顺序很重要,千万不能写反了。

    我们现在假设存储元素e的结点为s,要实现将结点s插入到结点p和p->next之间需要下面几步,如图3-14-5所示。
    image.png

    1. /* 把p赋值给s的前驱,如图中① */
    2. s->prior = p;
    3. /* 把p->next赋值给s的后继,如图中② */
    4. s->next = p->next;
    5. /* 把s赋值给p->next的前驱,如图中③ */
    6. p->next->prior = s;
    7. /* 把s赋值给p的后继,如图中④ */
    8. p->next = s;

    关键在于它们的顺序,由于第2步和第3步都用到了p->next。如果第4步先执行,则会使得p->next提前变成了s,使得插入的工作完不成。所以我们不妨把上面这张图在理解的基础上记忆,顺序是先搞定s的前驱和后继,再搞定后结点的前驱,最后解决前结点的后继。

    如果插入操作理解了,那么删除操作,就比较简单了。

    若要删除结点p,只需要下面两步骤,如图3-14-6所示。
    image.png

    1. /* 把p->next赋值给p->prior的后继,如图中① */
    2. p->prior->next = p->next;
    3. /* 把p->prior赋值给p->next的前驱,如图中② */
    4. p->next->prior = p->prior;
    5. /* 释放结点 */
    6. free(p);

    好了,简单总结一下,双向链表相对于单链表来说,要更复杂一些,毕竟它多了prior指针,对于插入和删除时,需要格外小心。另外它由于每个结点都需要记录两份指针,所以在空间上是要占用略多一些的。不过,由于它良好的对称性,使得对某个结点的前后结点的操作,带来了方便,可以有效提高算法的时间性能。说白了,就是用空间来换时间。