C++实现双向循环链表

本次博文是关于利用C++模板的方式实现的双向循环链表以及双向循环链表的基本操作，在之前的博文C++语言实现双向链表中，已经给大家分析了双向循环链表的结构，并以图示的方式给大家解释了双向循环链表的基本操作。本篇文章利用C++实现了双向循环链表的基本操作，其中包括：

定义双向链表的结点

双向循环链表的结点由三部分构成，用于指向当前节点的直接前驱节点的指针域用于存储数据元素数据域，以及用于指向当前节点的直接后继节点的指针域。

在之前的C++语言实现双向链表时已经给大家解释了封装的结点的特点，不需要作太大的改变，我们需要封装一个结点类,定义了结点的三个要素，并利用构造函数实现初始化，另外，考虑到在双向循环链表中要用到结点类，所以将双向链表类定义为结点的友元类。

template<class T> 
class doubleCircularLinkedList;//声明一下双向循环链表，以免定义友元时报错
template <class T>
class doubleCircularLinkedListNode
{
    private:
        doubleCircularLinkedListNode<T> *prior;//双向结点前驱指针指向该结点的前驱结点
        T data;//储存结点数据
        doubleCircularLinkedListNode<T> *next;//双向结点的后驱指针指向该结点的后继结点
        //将双向循环链表类定义为结点的友元类
        friend  class doubleCircularLinkedList<T>;
    public:
        //结点的无参构造函数,将结点指针域初始化为NULL
        doubleCircularLinkedListNode()
        {
            prior = NULL;
            next = NULL;
        }
        //结点的有参构造函数，初始化指针域和数据域
        doubleCircularLinkedListNode(T _data,doubleCircularLinkedListNode<T> *_prior = NULL,doubleCircularLinkedListNode<T> *_next = NULL)
        {
            prior = _prior;//初始化前驱指针
            data = _data;//初始化数据域
            next = _next;//初始化后继指针
        }
        ~doubleCircularLinkedListNode()
        {
            prior = NULL;
            next = NULL;
        }
};

双向链表的基本操作

本次实现的操作跟双向链表实现的操作基本一样，实现了双向循环链表头部插入结点， 尾部插入结点，指定位置插入结点建立链表， 查找给定数值的指定位置，删除指定位置的结点，修改指定位置的结点，双向循环链表的长度，打印双向循环链表，接下来逐一进行讲解实现：

头部插入结点建立链表

实现双向循环链表的头部插入结点，之前的双向链表因为在头部和尾部的指针都是指向NULL的,所以需要分情况来处理，然而双向循环链表没有元素时这两个指针都是指向自身的，因此并不需要分情况处理，都需要修改四个指针。
因此，头部插入结点实现如下：

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::insertNodeByhead(T item)
{
    //创建一个新的结点
    doubleCircularLinkedListNode<T>* newNode = new doubleCircularLinkedListNode<T>(item);
    if (newNode == NULL){
        cout << "内存分配失败，新结点无法创建" << endl;
        return false;
    }
    else{
        newNode->prior = headNode;
        newNode->next = headNode->next;
        headNode->next->prior=newNode;
        headNode->next = newNode;
        return true;
    }
}

尾部插入结点建立链表

在尾部插入结点，当然第一步需要找到最后一个结点，然后在其后进行插入，调整四个指针即可。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::insertNodeBytail(T item)
{
    //创建一个新的结点
    doubleCircularLinkedListNode<T>* newNode = new doubleCircularLinkedListNode<T>(item);
    if (newNode == NULL){
        cout << "内存分配失败，新结点无法创建" << endl;
        return false;
    }
    //首先找到最后一个结点
    doubleCircularLinkedListNode<T>* lastNode = headNode;
    while(lastNode->next != headNode)
    {
        lastNode = lastNode->next;//没找到就一直循环
    }
    //找到之后调整四个指针
    headNode->prior = newNode;
    newNode->next = headNode;
    lastNode->next = newNode;
    newNode->prior = lastNode;
    return true;
}

实现指定位置插入结点

在指定位置插入只需要两步走，首先也是找到指定的位置，然后就是插入新结点的指针的调整，中间插入是最复杂的，都需要调整四个指针，最后让新结点与前继结点建立关系，实现新结点的插入。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::insertNode(T item,int n)
{
    if(n<1){
        cout<<"输入的非有效位置！"<<endl;
        return false;
    }
    doubleCircularLinkedListNode<T>* pMove = headNode;//创建一个新的指针，设置为游标指针
    //首先找到插入位置
    for(int i=1;i<n;i++)
    {
        pMove = pMove->next;
        if(pMove == NULL&& i<=n)
        {
            cout<<"插入位置无效！"<<endl;
            return false;
        }
    }
    //创建一个新的结点
    doubleCircularLinkedListNode<T>* newNode = new doubleCircularLinkedListNode<T>(item);
    if (newNode == NULL){
        cout << "内存分配失败，新结点无法创建" << endl;
        return false;
    }
    //插入新的结点
    newNode->next = pMove->next;   
    if (pMove->next != headNode)
    {
        pMove->next->prior = newNode;
    }
    newNode->prior = pMove;
    pMove->next = newNode;
    return true;
}

查找给定数值是否存在

查找给定元素，也就是一个遍历双向循环链表的过程，从头结点的下一个结点开始遍历，毕竟第一个头结点是没有储存数据项的。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::findData(T item)
{
    doubleCircularLinkedListNode<T> *pMove = headNode->next; //设置游标指针
    doubleCircularLinkedListNode<T> *pMoveprior = headNode;//指定结点前一个结点的指针
    //找到指定位置
    while(pMove->data != item)
    {
        pMoveprior = pMove;
        pMove = pMoveprior->next;
        //如果没有找到特殊处理
        if(pMove == headNode)
        {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

删除指定位置的结点

删除指定的结点，第一步查找到删除的结点，需要定义一个删除指针临时指向将要删除的结点，最后指针处理删除之后别忘了释放该结点空间。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::deleteData(int n)
{
    if (n<1||n>getLength())
    {
        cout << "输入非有效位置" << endl;
        return false;
    }
    doubleCircularLinkedListNode<T> * pMove = headNode;//设置游标指针
    doubleCircularLinkedListNode<T> * pDelete;             
    //查找删除结点的位置
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        pMove = pMove->next;                                         //游标指针后移
    }
    //删除结点
    pDelete = pMove;      
    pMove->prior->next = pDelete->next;
    pMove->next->prior = pDelete->prior;
    delete pDelete;//释放空间
    return true;
}

修改指定位置的结点

修改指定位置的结点数据，当然还是得找到指定位置，然后对其进行修改，修改之后将原来的数据以引用的形式返回。

template<class T>
bool doubleCircularLinkedList<T>::changeListElements(int n,T item,T &x)
{
    if (n<1||n>getLength())
    {
        cout << "输入非有效位置" << endl;
        return false;
    }
    doubleCircularLinkedListNode<T> *pMove = headNode->next;  //设置游标指针
    for(int i=1;i<n;i++)//找到指定位置1
    {
        pMove = pMove->next;
    }
    x = pMove->data;
    pMove->data = item;
    return true;
}

双向循环链表的长度

计算双向链表的长度的函数，在双向链表的私有成员封装了一个变量<font color=green>length</font>,以此来记录双向链表的长度，遍历双向链表，逐一进行计算结点数就是双向链表的长度。

template<class T>
int doubleCircularLinkedList<T>::getLength()
{
    doubleCircularLinkedListNode<T> *pMove = headNode->next;  //设置游标指针
    int length=0;
    //遍历链表，计算结点数
    while(pMove != headNode)
    {
        pMove = pMove->next;  //游标指针后移
        length++;       //计算length
    }
    return length;
}

打印双向循环链表

template<class T>
void doubleCircularLinkedList<T>::printLinkedlist()
{
    //从第二个结点开始打印，表头不含数据
    doubleCircularLinkedListNode<T>* pMove = headNode->next;
    while(pMove !=headNode)//如果pMove->next != headNode这样写，最后一个结点是不会打印的
    {
        cout<<pMove->data<<" ";
        pMove = pMove->next;//移动指针
    }
    cout<<endl;
}

以上就是我简要的给大家分享的C++实现双向循环链表，因为实现了双向链表，所以基本上实现思路差不多，唯一的不同就是在循环一词不同，这一不同就是头结点的前驱指针和尾结点的后驱指针指向不同，要是还是不太清楚的可以去那篇博客看看。本次的完整代码已经全部上传到github! (C++实现双向循环链表),还想了解其他的数据结构实现的可以去我的博客，我们一起讨论啊，一起进步！