双向链表实现指南：C++中的高效数据存储结构

一、简介和特点

双向链表是一种常见的数据结构，每个节点包含指向前驱和后继节点的指针。本文实现的双向链表类提供了完整的增删改查功能。

‌主要特点‌：

1. 双向连接：每个节点都有前驱和后继指针

2. 动态扩展：支持动态添加和删除节点

3. 高效插入：任意位置插入时间复杂度O(n)

4. 完整操作：提供增删改查全套方法

5. 内存安全：使用指针管理内存

二、与其他实现的优点

相比单向链表和数组，这种双向链表实现有以下优势：

1. ‌双向遍历‌：可以从前往后或从后往前遍历

2. ‌删除高效‌：删除节点时无需额外遍历

3. ‌插入灵活‌：任意位置插入操作简单

4. ‌内存动态‌：按需分配不浪费空间

5. ‌实现完整‌：提供完整的数据操作接口

三、实现步骤解析

1. 1‌.节点结构定义‌：

• 数据域存储整数值

• 前驱和后继指针

2. ‌2.链表类设计‌：

• 头节点初始化

• 尾插法添加节点

• 指定位置插入节点

• 按索引删除节点

• 修改节点数据

• 查询节点数据

3. 3‌.指针操作‌：

• 维护前后节点关系

• 正确处理边界条件

四、完整代码和注释

#include<iostream>
using namespACe std;

// 双向链表节点结构
struct node
{
    int data=0;        // 节点存储的数据
    node* next=nullptr; // 指向下一个节点的指针
    node* last = nullptr; // 指向前一个节点的指针
};

// 双向链表类
class linklist
{
    node* head=new node; // 头节点
    
public:
    // 在链表末尾添加新节点
    void add(int data)
    {
        node* tmp = head; // 从头节点开始
        // 找到链表末尾
        while (tmp->next != nullptr)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
        // 创建新节点
        node* datanode = new node;
        datanode->data = data;
        // 连接新节点
        tmp->next = datanode;
        datanode->last = tmp;
    }
    
    // 在指定位置插入新节点
    void insert(int data, int idx)
    {
        node* tmp = head;
        // 移动到插入位置前一个节点
        for (int i = 0;i < idx;i++)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
        // 创建新节点
        node* datanode = new node;
        datanode->data = data;
        // 调整前后指针
        datanode->last = tmp->next->last;
        datanode->next = tmp->next;
        tmp->next = datanode;
        datanode->next->last = datanode;
    }
    
    // 删除指定位置的节点
    void delnode(int idx)
    {
        node* tmp = head;
        // 移动到要删除节点的前一个节点
        for (int i = 0;i < idx;i++)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
        // 跳过要删除的节点
        tmp->next = tmp->next->next;
        // 更新前驱指针
        tmp->next->last = tmp;
    }
    
    // 修改指定位置节点的数据
    void change(int data, int idx)
    {
        node* tmp = head;
        // 移动到目标节点
        for (int i = 0;i <= idx;i++)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
        // 修改数据
        tmp->data = data;
    }
    
    // 查询指定位置节点的数据
    int select(int idx)
    {
        node* tmp = head;
        // 移动到目标节点
        for (int i = 0;i <= idx;i++)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
        return tmp->data;
    }
};

五、总结

本文介绍了一个完整的双向链表实现，通过详细的代码注释和分步解析，展示了双向链表的基本操作实现。双向链表在需要频繁插入删除和双向遍历的场景下性能优越，是学习数据结构和指针操作的重要案例。