數據結構——Golang實現雙向鏈表

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Golang

1. 雙向鏈表

雙向鏈表也叫雙鏈表,是鏈表的一種,它的每個數據結點中都有兩個指針,分別指向直接后繼和直接前驅。所以,從雙向鏈表中的任意一個結點開始,都可以很方便地訪問它的前驅結點和后繼結點。

結構如下圖:


image.png

2. Golang 實現

2.1. 相關結構體

首先需要先定義一下鏈表相關的結構,DoubleObject用于每個節點的數據,為interface{}結構,DoubleNode為鏈表中的節點,DoubleList雙鏈表,為了多協程讀寫安全,所以在鏈表中加了讀寫鎖。
具體定義如下:

// 節點數據
type DoubleObject interface{}

// 雙鏈表節點
type DoubleNode struct {
    Data DoubleObject
    Prev *DoubleNode
    Next *DoubleNode
}

// 雙鏈表
type DoubleList struct{
    mutex *sync.RWMutex
    Size uint
    Head *DoubleNode
    Tail *DoubleNode
}

2.2. 鏈表初始化

定義完結構,接下來就需要對雙鏈表進行初始化了。代碼如下:

// 雙鏈表初始化
func (list *DoubleList)Init()  {
    list.mutex = new(sync.RWMutex)
    list.Size = 0
    list.Head = nil
    list.Tail = nil
}

2.3. 查詢節點

根據指定的位置索引,查詢出節點內容。

// Get 獲取指定位置的節點
func (list *DoubleList)Get(index uint) *DoubleNode {
    if list.Size == 0 || index > list.Size - 1 {
        return nil
    }
    if index == 0{
        return list.Head
    }
    node := list.Head
    var i uint
    for i = 1; i <= index; i ++{
        node = node.Next
    }
    return node
}

2.4. 新增節點

鏈表節點的新增分為兩種,一種是在鏈表后面追加節點,該方式,我們稱為append;另外一種方式是在指定位置插入節點,我們叫做insert。

// Append 向雙鏈表后面追加節點
func (list *DoubleList)Append(node *DoubleNode) bool {
    if node == nil{
        return false
    }
    list.mutex.Lock()
    defer list.mutex.Unlock()
    if list.Size == 0 {
        list.Head = node
        list.Tail = node
        node.Next = nil
        node.Prev = nil
    } else {
        node.Prev = list.Tail
        node.Next = nil
        list.Tail.Next = node
        list.Tail = node
    }
    list.Size++
    return true
}

// Insert 向雙鏈表指定位置插入節點
func (list *DoubleList)Insert(index uint, node *DoubleNode) bool {
    if index > list.Size || node == nil{
        return false
    }

    if index == list.Size{
        return list.Append(node)
    }

    list.mutex.Lock()
    defer list.mutex.Unlock()
    if index == 0{
        node.Next = list.Head
        list.Head = node
        list.Head.Prev = nil
        list.Size++
        return true
    }
    
    nextNode := list.Get(index)
    node.Prev = nextNode.Prev
    node.Next = nextNode
    nextNode.Prev.Next = node
    nextNode.Prev = node
    list.Size++
    return true
}

2.5. 刪除節點

有了新增功能自然就少不了刪除,此外,刪除節點時,如果指定的位置是鏈表的頭部或尾部,都需要特殊處理下。看代碼:

// Delete 刪除指定位置的節點
func (list *DoubleList) Delete (index uint) bool {
    if index > list.Size - 1 {
        return false
    }

    list.mutex.Lock()
    defer list.mutex.Unlock()
    if index == 0 {
        if list.Size == 1{
            list.Head = nil
            list.Tail = nil
        } else {
            list.Head.Next.Prev = nil
            list.Head = list.Head.Next
        }
        list.Size--
        return true
    }
    if index == list.Size - 1{
        list.Tail.Prev.Next = nil
        list.Tail = list.Tail.Prev
        list.Size--
        return true
    }

    node := list.Get(index)
    node.Prev.Next = node.Next
    node.Next.Prev = node.Prev
    list.Size--
    return true
}

2.6. 打印鏈表

最后,我們增加一個打印鏈表的功能,方便我們看整個鏈表的內容,這里增加了兩種打印方法,一個是從頭到尾打印,另一個是從尾到頭打印:

// Display 打印雙鏈表信息
func (list *DoubleList)Display(){
    if list == nil || list.Size == 0 {
        fmt.Println("this double list is nil or empty")
        return
    }
    list.mutex.RLock()
    defer list.mutex.RUnlock()
    fmt.Printf("this double list size is %d \n", list.Size)
    ptr := list.Head
    for ptr != nil {
        fmt.Printf("data is %v\n", ptr.Data)
        ptr = ptr.Next
    }
}

// Reverse 倒序打印雙鏈表信息
func (list *DoubleList)Reverse(){
    if list == nil || list.Size == 0 {
        fmt.Println("this double list is nil or empty")
        return
    }
    list.mutex.RLock()
    defer list.mutex.RUnlock()
    fmt.Printf("this double list size is %d \n", list.Size)
    ptr := list.Tail
    for ptr != nil {
        fmt.Printf("data is %v\n", ptr.Data)
        ptr = ptr.Prev
    }
}

3. 源碼

github源碼

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