Meny

Dubbel länkad datastruktur i C ++ med illustration

  • Huvud
  • Övrig
  • Dubbel länkad datastruktur i C ++ med illustration

doubly linked list data structure c with illustration

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem

En djupgående handledning om dubbelt länkad lista.

En dubbelt länkad lista är en variant av den enskilt länkade listan. Vi är medvetna om att den enskilt länkade listan är en samling noder där varje nod har en datadel och en pekare som pekar på nästa nod.

En dubbelt länkad lista är också en samling noder. Varje nod här består av en datadel och två pekare. En pekare pekar på föregående nod medan den andra pekar på nästa nod.

=> Kontrollera de fördjupade C ++ -utbildningarna här.

DUBBEL LÄNKAD LISTA

Vad du kommer att lära dig:

Dubbelt länkad i C ++

Som i listan med enbart länk har den dubbelt länkade listan också ett huvud och en svans. Den tidigare pekaren på huvudet är inställd på NULL eftersom detta är den första noden. Nästa pekare i svansnoden är inställd på NULL eftersom det är den sista noden.

En grundläggande layout för den dubbelt länkade listan visas i nedanstående diagram.

En grundläggande layout för den dubbelt länkade listan

I figuren ovan ser vi att varje nod har två pekare, en pekar på den föregående noden och den andra pekar på nästa nod. Endast den första noden (huvudet) har sin tidigare nod inställd på null och den sista noden (svansen) har sin nästa pekare satt till null.

Eftersom den dubbelt länkade listan innehåller två pekare, dvs föregående och nästa, kan vi korsa den i riktningarna framåt och bakåt. Detta är den största fördelen med en dubbelt länkad lista jämfört med den enskilt länkade listan.

vad du ser är vad du får webbbyggare

Deklaration

I C-stildeklaration representeras en nod i den dubbelt länkade listan enligt följande:

struct node { struct node *prev; int data; struct node *next; };

Förutom ovanstående deklaration kan vi också representera en nod i den dubbelt länkade listan som en klass i C ++. En dubbelt länkad lista representeras som en klass när vi använder STL i C ++. Vi kan implementera en dubbelt länkad lista med hjälp av en klass i Java också.

Grundläggande funktioner

Nedan följer några av de operationer som vi kan utföra på en dubbelt länkad lista.

Införande

Insättning av den dubbelt länkade listan infogar en ny nod i den länkade listan. Beroende på positionen där den nya noden ska infogas kan vi ha följande infogningsoperationer.

  • Insättning fram - Infogar en ny nod som den första noden.
  • Insättning i slutet - Infogar en ny nod i slutet som den sista noden.
  • Insättning före en nod - Givet en nod, infogar en ny nod före denna nod.
  • Insättning efter en nod - Givet en nod, infogar en ny nod efter denna nod.

Radering

Raderingsåtgärd raderar en nod från en viss position i den dubbelt länkade listan.

  • Radering av den första noden - Tar bort den första noden i listan
  • Radering av den sista noden - Raderar den sista noden i listan.
  • Radering av en nod givet data - Med tanke på data matchar operationen data med noddata i den länkade listan och raderar den noden.

Traversal

Traversal är en teknik för att besöka varje nod i den länkade listan. I en dubbelt länkad lista har vi två typer av traversaler eftersom vi har två pekare med olika riktningar i den dubbelt länkade listan.

  • Framåtkorsning - Traversal görs med nästa pekare som är i riktning framåt.
  • Bakåtkorsning - Traversal görs med den föregående pekaren som är bakåtriktningen.

Omvänd

Denna operation vänder noder i den dubbelt länkade listan så att den första noden blir den sista noden medan den sista noden blir den första noden.

Sök

Sökoperation i den dubbelt länkade listan används för att söka efter en viss nod i den länkade listan. För detta ändamål måste vi korsa listan tills matchande data hittas.

Införande

Sätt in en nod på framsidan

Sätt in en nod på framsidan

Insättning av en ny nod längst fram i listan visas ovan. Som sett är den tidigare nya noden N satt till null. Head pekar på den nya noden. Nästa pekare på N pekar nu på N1 och tidigare på N1 som tidigare pekade på Null pekar nu på N.

Infoga nod i slutet

Infoga nod i slutet

Att infoga nod i slutet av den dubbelt länkade listan uppnås genom att peka nästa pekare i ny nod N till null. Den tidigare pekaren för N pekas mot N5. Den ”nästa” pekaren på N5 pekas på N.

Infoga nod före / efter given nod

Infoga nod före efter given nod

Som visas i ovanstående diagram, när vi måste lägga till en nod före eller efter en viss nod, ändrar vi föregående och nästa pekare i före- och efternoderna för att på ett lämpligt sätt peka på den nya noden. De nya nodpekarna pekas också riktigt mot befintliga noder.

Följande C ++ - program visar alla ovanstående metoder för att infoga noder i den dubbelt länkade listan.

#include using namespace std; // A doubly linked list node struct Node { int data; struct Node* next; struct Node* prev; }; //inserts node at the front of the list void insert_front(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for New node struct Node* newNode = new Node; //assign data to new node newNode->data = new_data; //new node is head and previous is null, since we are adding at the front newNode->next = (*head); newNode->prev = NULL; //previous of head is new node if ((*head) != NULL) (*head)->prev = newNode; //head points to new node (*head) = newNode; } /* Given a node as prev_node, insert a new node after the given node */ void insert_After(struct Node* prev_node, int new_data) { //check if prev node is null if (prev_node == NULL) { coutnext = prev_node->next; //set next of prev node to newnode prev_node->next = newNode; //now set prev of newnode to prev node newNode->prev = prev_node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode->next != NULL) newNode->next->prev = newNode; } //insert a new node at the end of the list void insert_end(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for node struct Node* newNode = new Node; struct Node* last = *head; //set last node value to head //set data for new node newNode->data = new_data; //new node is the last node , so set next of new node to null newNode->next = NULL; //check if list is empty, if yes make new node the head of list if (*head == NULL) { newNode->prev = NULL; *head = newNode; return; } //otherwise traverse the list to go to last node while (last->next != NULL) last = last->next; //set next of last to new node last->next = newNode; //set last to prev of new node newNode->prev = last; return; } // This function prints contents of linked list starting from the given node void displayList(struct Node* node) { struct Node* last; while (node != NULL) { coutnext; } if(node == NULL) cout

Produktion:

Dubbel länkad lista är som följer:

1020304050NULL

Ovanstående program konstruerar en dubbelt länkad lista genom att infoga noderna med hjälp av tre insättningsmetoder, dvs infoga noden vid fronten, infoga noden i slutet och infoga noden efter den angivna noden.

Därefter visar vi samma operation som en Java-implementering.

// Java Class for Doubly Linked List class Doubly_linkedList { Node head; // list head /* Doubly Linked list Node*/ class Node { int data; Node prev; Node next; //create a new node using constructor Node(int d) { data = d; } } // insert a node at the front of the list public void insert_front(int new_data) { /* 1. allocate node * 2. put in the data */ Node new_Node = new Node(new_data); /* 3. Make next of new node as head and previous as NULL */ new_Node.next = head; new_Node.prev = null; /* 4. change prev of head node to new node */ if (head != null) head.prev = new_Node; /* 5. move the head to point to the new node */ head = new_Node; } //insert a node after the given prev node public void Insert_After(Node prev_Node, int new_data) { //check that prev node is not null if (prev_Node == null) { System.out.println('The previous node is required,it cannot be NULL '); return; } //allocate new node and set it to data Node newNode = new Node(new_data); //set next of newNode as next of prev node newNode.next = prev_Node.next; //set new node to next of prev node prev_Node.next = newNode; //set prev of newNode as prev node newNode.prev = prev_Node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode.next != null) newNode.next.prev = newNode; } // Add a node at the end of the list void insert_end(int new_data) { //allocate the node and set the data Node newNode = new Node(new_data); Node last = head; //set last as the head //set next of new node to null since its the last node newNode.next = null; //set new node as head if the list is null if (head == null) { newNode.prev = null; head = newNode; return; } //if list is not null then traverse it till the last node and set last next to last while (last.next != null) last = last.next; last.next = newNode; //set last next to new node newNode.prev = last; //set last as prev of new node } // display the contents of linked list starting from the given node public void displaylist(Node node) { Node last = null; while (node != null) { System.out.print(node.data + ''); last = node; node = node.next; } if(node == null) System.out.print('null'); System.out.println(); } } class Main{ public static void main(String() args) { /* Start with the empty list */ Doubly_linkedList dll = new Doubly_linkedList(); // Insert 40. dll.insert_end(40); // Insert 20 at the beginning. dll.insert_front(20); // Insert 10 at the beginning. dll.insert_front(10); // Insert 50 at the end. dll.insert_end(50); // Insert 30, after 20. dll.Insert_After(dll.head.next, 30); System.out.println('Doubly linked list created is as follows: '); dll.displaylist(dll.head); } }

Produktion:

Dubbel länkad lista skapad är som följer:

hur man kör .jar-filer

1020304050ull

Radering

En nod kan tas bort från en dubbelt länkad lista från vilken position som helst, från framsidan, slutet eller någon annan given position eller given data.

När vi tar bort en nod från den dubbelt länkade listan, flyttar vi först pekaren som pekar på den aktuella noden så att den tidigare och efter noden inte har någon anslutning till noden som ska raderas. Vi kan sedan enkelt ta bort noden.

Tänk på följande dubbelt länkade lista med tre noder A, B, C. Låt oss överväga att vi måste ta bort noden B.

dubbelt länkad lista med tre noder A, B, C

Som visas i ovanstående serie av diagrammet har vi visat borttagning av nod B från den givna länkade listan. Operationssekvensen förblir densamma även om noden är första eller sista. Den enda försiktighet som bör tas är att om den första noden raderas, kommer den andra nodens tidigare pekare att ställas in till null.

På samma sätt, när den sista noden raderas, kommer nästa pekare i den förra noden att ställas in till null. Om mellan noder raderas kommer sekvensen att vara som ovan.

Vi lämnar programmet för att radera en nod från en dubbelt länkad lista. Observera att implementeringen kommer att ske i linje med implementeringsimplementeringen.

Omvänd dubbelt länkad lista

Att omvända en dubbelt länkad lista är en viktig åtgärd. I detta byter vi helt enkelt föregående och nästa pekare av alla noder och byter också huvud- och svanspekare.

Nedan finns en dubbelt länkad lista:

Omvänd dubbelt länkad lista

Efter C ++ -implementeringen visas Reverse Doubly Linked List.

#include using namespace std; //node declaration for doubly linked list struct Node { int data; struct Node *prev, *next; }; Node* newNode(int val) { Node* temp = new Node; temp->data = val; temp->prev = temp->next = nullptr; return temp; } void displayList(Node* head) { while (head->next != nullptr) { cout next; } cout next = *head; (*head)->prev = temp; (*head) = temp; } // reverse the doubly linked list void reverseList(Node** head) { Node* left = *head, * right = *head; // traverse entire list and set right next to right while (right->next != nullptr) right = right->next; //swap left and right data by moving them towards each other till they meet or cross while (left != right && left->prev != right) { // Swap left and right pointer data swap(left->data, right->data); // Advance left pointer left = left->next; // Advance right pointer right = right->prev; } } int main() { Node* headNode = newNode(5); insert(&headNode, 4); insert(&headNode, 3); insert(&headNode, 2); insert(&headNode, 1); cout << 'Original doubly linked list: ' << endl; displayList(headNode); cout << 'Reverse doubly linked list: ' << endl; reverseList(&headNode); displayList(headNode); return 0; }

Produktion:

Original dubbelt länkad lista:

1 2 3 4 5

Omvänd dubbel länkad lista:

5 4 3 2 1

Här byter vi vänster och höger pekare och flyttar dem mot varandra tills de möts eller korsar varandra. Sedan byts den första och sista noden.

Nästa program är Java-implementeringen för att vända en dubbelt länkad lista. I det här programmet använder vi också byten av vänster och höger noder som vi gjorde i vårt tidigare program.

// Java Program to Reverse a doubly linked List using Data Swapping class Main{ static class Node { int data; Node prev, next; }; static Node newNode(int new_data) { Node temp = new Node(); temp.data = new_data; temp.prev = temp.next = null; return temp; } static void displayList(Node head) { while (head.next != null) { System.out.print(head.data+ ' '); head = head.next; } System.out.println( head.data ); } // Insert a new node at the head of the list static Node insert(Node head, int new_data) { Node temp = newNode(new_data); temp.next = head; (head).prev = temp; (head) = temp; return head; } // Function to reverse the list static Node reverseList(Node head) { Node left = head, right = head; // traverse the list, set right pointer to end of list while (right.next != null) right = right.next; // move left and right pointers and swap their data till they meet or cross each other while (left != right && left.prev != right) { // Swap data of left and right pointer int t = left.data; left.data = right.data; right.data = t; left = left.next; // Advance left pointer right = right.prev; // Advance right pointer } return head; } public static void main(String args()) { Node headNode = newNode(5); headNode = insert(headNode, 4); headNode = insert(headNode, 3); headNode = insert(headNode, 2); headNode = insert(headNode, 1); System.out.println('Original doubly linked list:'); displayList(headNode); System.out.println('Reversed doubly linked list:'); headNode=reverseList(headNode); displayList(headNode); } }

Produktion:

Original dubbelt länkad lista:

1 2 3 4 5

Omvänd dubbelt länkad lista:

5 4 3 2 1

Fördelar / nackdelar över enstaka länkade lista

Låt oss diskutera några av fördelarna och nackdelarna med en dubbelt länkad lista över den enskilt länkade listan.

Fördelar:

  • Den dubbelt länkade listan kan korsas både framåt och bakåt, till skillnad från enbart länkad lista som endast kan korsas framåt.
  • Radera operation i en dubbelt länkad lista är effektivare jämfört med enstaka lista när en given nod ges. I en enstaka länkad lista, eftersom vi behöver en tidigare nod för att ta bort den angivna noden, måste vi ibland korsa listan för att hitta den tidigare noden. Detta träffar föreställningen.
  • Införande kan enkelt göras i en dubbelt länkad lista jämfört med den enskilt länkade listan.

Nackdelar:

  • Eftersom den dubbelt länkade listan innehåller ytterligare en pekare, det vill säga föregående, är minnesutrymmet som tas upp av den dubbelt länkade listan större jämfört med den enskilt länkade listan.
  • Eftersom två pekare finns, dvs. föregående och nästa, måste alla operationer som utförs på den dubbelt länkade listan ta hand om dessa pekare och underhålla dem, vilket resulterar i en prestanda flaskhals.

Tillämpningar av dubbelt länkad lista

En dubbelt länkad lista kan tillämpas i olika verkliga scenarier och applikationer som diskuteras nedan.

  • Ett kortlek i ett spel är ett klassiskt exempel på en dubbelt länkad lista. Med tanke på att varje kort i en kortlek har det tidigare kortet och nästa kort ordnat i följd kan detta kortlek enkelt representeras med en dubbelt länkad lista.
  • Webbläsarhistorik / cache - Webbläsarens cache har en samling webbadresser och kan navigeras med framåt- och bakåtknapparna är ett annat bra exempel som kan representeras som en dubbelt länkad lista.
  • Senast använda (MRU) kan också representeras som en dubbelt länkad lista.
  • Andra datastrukturer som staplar, hashtabell, det binära trädet kan också konstrueras eller programmeras med en dubbelt länkad lista.

Slutsats

En dubbelt länkad lista är en variant av den enskilt länkade listan. Det skiljer sig från den enskilt länkade listan genom att där varje nod innehåller en extra pekare till föregående nod tillsammans med nästa pekare.

Denna närvaro av en extra pekare underlättar insättning, radering av operationer på den dubbelt länkade listan men kräver samtidigt extra minne för att lagra dessa extra pekare.

Som redan diskuterats har den dubbelt länkade listan olika användningsområden i realtidsscenarier som webbläsarcache, MRU, etc. Vi kan också representera andra datastrukturer som träd, hashtabeller etc. med en dubbelt länkad lista.

I vår nästa handledning lär vi oss mer om den cirkulära länkade listan.

=> Läs igenom den populära C ++ träningsserien här.

Rekommenderad läsning

^