1.概念

1.链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域data，另一个是存储下一个结点地址的指针域 next。最后一个结点的next为空。(怪我自己描述不了，就把百度百科的拿来了) 在这里插入图片描述在用程序实现时，除了第一个结点以外，链表中的其他结点都可以通过前一个结点的指针域(存储了下一个结点地址)来定位，但我们该如何寻找链表的第一个结点呢？我们需要建立一个头指针来指向链表的第一个结点，这样我们就能通过头指针寻找到链表中的所有结点并进行操作。

2.双向循环链表

双向循环链表即在单链表(上文描述的链表为单链表)的基础上进行改进，每个结点不光有存储下一个结点地址的指针域 next，还增加了存储上一个结点地址的指针域 prev，其中头(第一个结点)的 prev 指向尾结点(最后一个结点)，尾结点的 next 指向头结点。在这里插入图片描述

2.实现

在操作时创建 temp 指针指向链表中各元素，更改 prev 及 next 指向的结点就可以实现对链表的基本增删查改等操作。

1. list.h

struct Node
{
    int data;
    Node *next, *prev;
    Node(int x) : data(x), next(nullptr), prev(nullptr) {};
};

class List
{
private:
    Node *head;
    int length;
public:
    List();
    bool list_insert(int x, int pos); //插入元素x到指定位置pos
    int list_search(int x); //查找元素x，返回所在位置
    bool list_delete(int x); //删除元素x
    int get_data(int pos); //获取指定位置的元素
    bool modify_data(int x, int pos); //修改指定位置元素数据
    int get_length(); //获取链表长度
    void traverse(); //遍历链表
};

2. List()

由于最开始链表中还没有元素，所以在构造函数中，指定 head 指针为空指针，链表长度 length为 0 。

List::List()
{
    head = nullptr;
    length = 0;
}

3. list_insert()

在插入函数中如果指定待插入结点为头个结点，pos = 0，待插入结点为尾结点，pos = -1，若 pos 大于链表长度，默认插入为尾结点。在插入结点时：

链表中没有结点：head 指针指向待插入结点，待插入结点的 prev 和 next 指向自身。
链表中有结点： 1. pos = 0：待插入结点的 prev 指向头结点的 prev 即尾结点，next 指向头结点，头结点的 prev 指向待插入结点，head 指针指向待插入结点(待插入结点变为头结点)。 2. pos = -1：待插入结点的 prev 指向头结点的 prev 即尾结点，next 指向头结点，尾结点的 next 指向待插入结点，head 的 prev 指针指向待插入结点。 3. pos为中间：移动 temp 指针到 pos，待插入结点的 prev 和 next 分别指向 temp 结点和 temp 的 next。

bool List::list_insert(int x, int pos)
{
	//pos小于-1不能插入返回false
    if (pos < -1)
        return false;
    Node * node = new Node(x);
    Node * temp = head;
    //链表中有结点
    if (head)
    {
    	//插入到头结点
        if (pos == 0)
        {
            node->next = temp;
            node->prev = head->prev;
            temp->prev = node;
            head = node;
            length++;
            return true;
        }
        if (pos >= length) pos = -1;
        //插入到尾结点
        if (pos == -1)
        {
            node->next = head;
            node->prev = head->prev;
            head->prev->next = node;
            head->prev = node;
            length++;
            return true;
        }
        //插入到链表中间
        int index = 1;
        while (index < pos)
        {
            temp = temp->next;
            index++;
        }
        node->next = temp->next;
        node->prev = temp;
        temp->next->prev = node;
        temp->next = node;
        length++;
        return true;
    }
    //链表为空
    head = node;
    node->next = node->prev = head;
    length++;
    return true;
}

4. list_search()

若链表为空返回0，未找到元素返回-1。在链表中循环移动 temp 指针，并判断 temp 指针所指向结点的数据是否同所查找元素相同，若相同返回位置(结点位置从1开始)。

int List::list_search(int x)
{
    if (!head) return 0;//空
    Node * temp = head;
    int index = 1;
    while (index <= length)
    {
        if (temp->data == x) return index;
        temp = temp->next;
        index++;
    }
    return -1;//未找到
}

5. list_delete()

调用list_search()查找元素所在位置，未找到返回false。若元素存在：

只有一个元素：head 指向空，length - 1。
其他情况：temp 移至查找位置更改指针指向，其中需要判断 temp 是否是头结点或尾结点。

bool List::list_delete(int x)
{
    int index = list_search(x); //查找元素位置
    if (index <= 0) return false; //未找到，返回false
    else
    {
        Node * temp = head;
        //链表只有一个元素
        if (length == 1)
        {
            head = nullptr;
            length--;
            return true;
        }
        //移动 temp 到查找位置
        for (int i=1; i!=index; i++)
            temp = temp->next;
        //判断是否为头结点
        if (temp != head)
            temp->prev->next = temp->next;
        else head = temp->next;
        //判断是否为尾结点
        if (temp->next != head)
            temp->next->prev = temp->prev;
        else head->prev = temp->prev;
        length--;
        return true;
    }
}

6. get_data()

链表为空，返回0，传入 pos 超出链表范围，返回-1。移动 temp 指针到 pos 位置，返回 temp 数据。

int List::get_data(int pos)
{
    if (!head) return 0;
    if (pos > length || pos < 1) return -1;
    Node * temp = head;
    for (int i=1; i!=pos; i++)
        temp = temp->next;
    return temp->data;
}

7. modify_data()

若链表为空或 pos 超出链表范围，返回 false 。移动 temp 指针到 pos 位置，更改 temp 数据为 x 。

bool List::modify_data(int x, int pos)
{
    if (!head || pos > length || pos < 1) return false;
    Node * temp = head;
    for (int i=1; i!=pos; i++)
        temp = temp->next;
    temp->data = x;
    return true;
}

8. get_length()

int List::get_length()
{
    return length;
}

9. traverse()

根据 length 移动 temp 并输出 temp 数据。

void List::traverse()
{
    Node * temp = head;
    int count = 0;
    while (count < length)
    {
        cout << temp->data << endl;
        temp = temp->next;
        count++;
    }
}

本博客文章仅供博主学习交流，博主才疏学浅，语言表达能力有限，对知识的理解、编写代码能力都有很多不足，希望各路大神多多包涵，多加指点。