如何用C++實現雙向迴圈鏈表

雙向迴圈鏈表，即每個節點都擁有一前一後兩個指標且頭尾互鏈的鏈表。各種鏈表的簡單區別如下：
單向鏈表：基本鏈表；
單向迴圈鏈表：不同於單向鏈表以 NULL 判斷鏈表的尾部，單向迴圈鏈表的尾部連結到表頭，因此當迭代操作到表頭前即是尾部；
雙向鏈表：比單向鏈表多出指向前一個節點的指標，但實際上使用雙向鏈表時很少使用不迴圈的；
雙向迴圈鏈表：相對於單向迴圈鏈表，雙向迴圈鏈表可從頭部反向迭代，這在鏈表長度很大且需要擷取、插入或刪除靠近鏈表尾部元素的時候十分高效。單向迴圈列表只能從表頭正向迭代，執行的時間大於從反向迭代。
node.h 複製代碼 代碼如下:/*
* 節點類型。三個成員分別是：指向前一個節點的指標，元素本身，指向後一個節點的指標。
*/
class Node {
public:
int element;
Node *next;
Node *previous;
Node(int element, Node *next, Node *previous) {
this->element = element;
this->next = next;
this->previous = previous;
}
};
linkedlist.h:
#include "node.h“
struct LinkedList {
LinkedList();
void addFirst(int);
void addLast(int);
void add(int index, int element);
int getFirst();
int getLast();
int get(int);
int removeFirst();
int removeLast();
int remove(int);
void iterate();
private:
Node *header;
int size;
};
linkedlist.cpp:
#include "linkedlist.h"
#include <iostream>
using std::cout;
/*
* 構造方法。
* 產生一個空的節點介於表頭和表尾之間，初始前後指標都指向自己。
*/
LinkedList::LinkedList() {
header = new Node(NULL, NULL, NULL);
header->next = header;
header->previous = header;
size = 0;
}
/*
* 在鏈表頭部添加一個元素。
* 產生一個新的節點，向前指向空節點，向後指向原來空節點的下一個節點，即原來的第一個節點。
* 空節點向後指向此節點，原來的第一個節點向前指向此節點。
*/
void LinkedList::addFirst(int i) {
header->next = new Node(i, header->next, header);
header->next->next->previous = header->next;
++size;
}
/*
* 在鏈表最後添加一個元素。
* 產生一個新的節點，向前指向原來空節點的前一個節點，即原來的最後一個節點，向後指向空節點。
* 原來的最後一個節點向後指向此節點，空節點向前指向此節點。
*/
void LinkedList::addLast(int i) {
header->previous = new Node(i, header, header->previous);
header->previous->previous->next = header->previous;
++size;
}
/*
* 在指定的索引前插入一個元素。0 <= 索引 <= 鏈表長度。
* 如果索引值小於鏈表長度的一半，向後（正向）迭代擷取索引值位置的節點，反之則向前（反向）。
* 產生一個新的節點，向前指向原來這個位置的節點的前一個節點，向後指向原來這個位置的節點。
* 原來這個位置的節點的前一個節點向後指向此節點，原來這個位置的節點向前指向此節點。
* （在指定的索引刪除一個元素實現方法類似）
*/
void LinkedList::add(int index, int i) {
if(index > size || index < 0) {
cout << "Exception in add(): Index out of bound." << '\n';
return;
}
Node *entry;
if(index < size / 2) {
entry = header->next;
for(int i = 0; i < index; ++i)
entry = entry->next;
}
else {
entry = header;
for(int i = size; i > index; --i)
entry = entry->previous;
}
entry->previous->next = new Node(i, entry, entry->previous);
entry->previous = entry->previous->next;
++size;
}
/*
* 擷取鏈表第一個元素。
* 空節點向後指向的節點即是第一個元素。
*/
int LinkedList::getFirst() {
if(!size)
cout << "Exception in getFirst(): List is empty." << '\n';
return header->next->element;
}
/*
* 擷取鏈表最後一個元素。
* 空節點向前指向的節點即是最後一個元素。
*/
int LinkedList::getLast() {
if(!size)
cout << "Exception in getLast(): List is empty." << '\n';
return header->previous->element;
}
/*
* 刪除並返回鏈表第一個元素。
* 鏈表第二個節點向前指向空節點，空節點向後指向第二個節點。
*/
int LinkedList::removeFirst() {
int remove = header->next->element;
header->next->next->previous = header;
header->next = header->next->next;
--size;
return remove;
}
/*
* 刪除並返回鏈表最後一個元素。
* 鏈表倒數第二個節點向後指向空節點，空節點向前指向倒數第二個節點。
*/
int LinkedList::removeLast() {
int remove = header->previous->element;
header->previous->previous->next = header;
header->previous = header->previous->previous;
--size;
return remove;
}
/*
* 用來輸出所有元素的迭代方法。
*/
void LinkedList::iterate() {
if(!size) {
cout << "Exception in iterate(): List is empty." << '\n';
return;
}
for(Node *entry = header->next; entry != header; entry = entry->next)
cout << entry->element << " ";
cout << '\n';
}