数据结构打怪之路 -- 带头双向循环链表的增删查改 (C语言实现)

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前言

带头双向循环链表是链表结构中复杂度最高的一种，但其结构带来的优势在于管理数据简单、效率高。此文章将通过C语言实现带头双向循环链表，并展示其在增删查改操作上的优化与应用。

一、带头双向循环链表定义

带头双向循环链表具有哨兵位头结点，每个节点存储前一个节点和后一个节点的地址，头结点和尾结点相互指向，形成闭环。这种结构使得插入、删除操作变得高效。

二、实现步骤

1. **结构定义**：增加一个结构体指针`prev`，用于存放前一个节点的地址。

2. **初始化**：开辟哨兵位头结点，头结点和尾结点相互指向，返回结构体指针。

3. **开辟新节点**：定义节点结构，根据需要创建节点。

4. **头部插入**：传入一级指针，不改变头结点，时间复杂度为O(1)。

5. **尾部插入**：直接通过`phead->prev`找到尾节点，链接新节点，时间复杂度为O(1)。

6. **查找数据**：遍历链表，返回指定数据的节点。

7. **位置前插入**：通过`pos->prev`找到前一个节点，链接新节点，时间复杂度为O(1)。

8. **判断空**：链表为空时的操作。

9. **头部删除**：判断链表是否为空，时间复杂度为O(1)。

10. **尾部删除**：通过`phead->next`找到尾节点，删除操作。

11. **位置前删除**：与插入操作类似，时间复杂度为O(1)。

12. **修改数据**：修改`pos->data`。

13. **返回长度**：遍历链表，返回节点数量，时间复杂度为O(N)。

14. **打印数据**：循环遍历链表，输出节点数据。

15. **销毁链表**：释放哨兵位头结点，操作在外部函数执行。

三、完整代码（略）

四、顺序表与链表区别

顺序表支持随机访问，插入删除效率较低，CPU缓存命中率高；链表（带头双向循环）支持任意位置插入删除，空间按需申请，但CPU缓存命中率低，内存消耗与顺序表接近。

总结，实际应用中，顺序表的应用可能比链表更多，主要由于支持随机访问和CPU缓存效率高。链表在某些场景下效率优势明显，但性能受限于CPU缓存机制。