연결 리스트란?
연결 리스트(Linked List)는 동적 메모리 할당(dynamic memory allocation)을 기반으로 동작하는 자료 구조로, 여러 개의 노드(Node)들이 모여 이루어진 집합입니다.
각 노드는 실제 값을 저장하는 데이터(data) 부분과 다른 노드를 가리키는 링크(link) 부분, 두 가지로 구성됩니다.
연결 리스트의 종류
C 프로그래밍에서 사용되는 연결 리스트의 종류는 다음과 같습니다.
- 단일 연결 리스트(Singly Linked List)
- 이중 연결 리스트(Doubly Linked List)
- 원형 단일 연결 리스트(Circular Singly Linked List)
- 원형 이중 연결 리스트(Circular Doubly Linked List)
이중 연결 리스트(Doubly Linked List)
이중 연결 리스트는 각 노드가 이전 노드를 가리키는 포인터(preptr)와 다음 노드를 가리키는 포인터(nextptr)를 모두 가지고 있어, 리스트를 양방향으로 탐색할 수 있다는 점이 특징입니다.
아래 그림은 이중 연결 리스트의 구조를 나타낸 것입니다.
예제 코드
다음은 이중 연결 리스트를 사용하여 임의의 위치에 노드를 삽입하는 C 프로그램입니다.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct node {
int num;
struct node * preptr;
struct node * nextptr;
}*stnode, *ennode;
void DlListcreation(int n);
void DlLinsertNodeAtBeginning(int num);
void DlLinsertNodeAtEnd(int num);
void DlLinsertNodeAtAny(int num, int pos);
void displayDlList(int a);
int main(){
int n,num1,a,insPlc;
stnode = NULL;
ennode = NULL;
printf("\n\n Doubly Linked List : Insert a node at any position :\n");
printf("-----------------------------------------------------------------------------------\n");
printf(" Input the number of nodes : ");
scanf("%d", &n);
DlListcreation(n);
a=1;
displayDlList(a);
printf(" Input the position ( 1 to %d ) to insert a new node : ",n+1);
scanf("%d", &insPlc);
printf(" Input data for the position %d : ", insPlc);
scanf("%d", &num1);
DlLinsertNodeAtAny(num1,insPlc);
a=2;
displayDlList(a);
return 0;
}
void DlListcreation(int n){
int i, num;
struct node *fnNode;
if(n >= 1){
stnode = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
if(stnode != NULL){
printf(" Input data for node 1 : "); // 첫 번째 노드에 데이터 할당
scanf("%d", &num);
stnode->num = num;
stnode->preptr = NULL;
stnode->nextptr = NULL;
ennode = stnode;
for(i=2; i<=n; i++){
fnNode = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
if(fnNode != NULL){
printf(" Input data for node %d : ", i);
scanf("%d", &num);
fnNode->num = num;
fnNode->preptr = ennode;
fnNode->nextptr = NULL;
ennode->nextptr = fnNode;
ennode = fnNode;
}
else{
printf(" Memory can not be allocated.");
break;
}
}
}
else{
printf(" Memory can not be allocated.");
}
}
}
void DlLinsertNodeAtAny(int num, int pos){
int i;
struct node * newnode, *tmp;
if(ennode == NULL){
printf(" No data found in the list!\n");
}
else{
tmp = stnode;
i=1;
while(i<pos-1 && tmp!=NULL){
tmp = tmp->nextptr;
i++;
}
if(pos == 1){
DlLinsertNodeAtBeginning(num); // 첫 번째 위치에 삽입
}
else if(tmp == ennode){
DlLinsertNodeAtEnd(num); // 마지막 위치에 삽입
}
else if(tmp!=NULL){
newnode = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
newnode->num = num;
newnode->nextptr = tmp->nextptr;
newnode->preptr = tmp;
if(tmp->nextptr != NULL){
tmp->nextptr->preptr = newnode; // n+1번째 노드가 새 노드와 연결됨
}
tmp->nextptr = newnode; // n-1번째 노드가 새 노드와 연결됨
}
else{
printf(" The position you entered, is invalid.\n");
}
}
}
void DlLinsertNodeAtBeginning(int num){
struct node * newnode;
if(stnode == NULL){
printf(" No data found in the list!\n");
}
else{
newnode = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
newnode->num = num;
newnode->nextptr = stnode;
newnode->preptr = NULL;
stnode->preptr = newnode;
stnode = newnode;
}
}
void DlLinsertNodeAtEnd(int num){
struct node * newnode;
if(ennode == NULL){
printf(" No data found in the list!\n");
}
else{
newnode = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
newnode->num = num;
newnode->nextptr = NULL;
newnode->preptr = ennode;
ennode->nextptr = newnode;
ennode = newnode;
}
}
void displayDlList(int m){
struct node * tmp;
int n = 1;
if(stnode == NULL) {
printf(" No data found in the List yet.");
}
else{
tmp = stnode;
if (m==1) {
printf("\n Data entered in the list are :\n");
}
else{
printf("\n After insertion the new list are :\n");
}
while(tmp != NULL){
printf(" node %d : %d\n", n, tmp->num);
n++;
tmp = tmp->nextptr; // 현재 포인터가 다음 노드로 이동
}
}
}삽입 로직 살펴보기
DlLinsertNodeAtAny() 함수의 핵심 동작 흐름은 다음과 같습니다.
- 위치가 1인 경우: 리스트 맨 앞에 새 노드를 삽입합니다(
DlLinsertNodeAtBeginning호출). - 마지막 위치인 경우: 리스트 맨 끝에 새 노드를 삽입합니다(
DlLinsertNodeAtEnd호출). - 중간 위치인 경우: 해당 위치까지 포인터를 이동한 뒤, 새 노드의
preptr과nextptr을 조정하여 앞뒤 노드와 양방향으로 연결합니다. - 잘못된 위치인 경우: 유효하지 않은 위치라는 메시지를 출력합니다.
실행 결과
위 프로그램을 컴파일하고 실행하면 다음과 같은 결과가 출력됩니다.
Doubly Linked List : Insert node at any position: ----------------------------------------------------------------------------------- Input the number of nodes : 5 Input data for node 1 : 23 Input data for node 2 : 12 Input data for node 3 : 11 Input data for node 4 : 34 Input data for node 5 : 10 Data entered in the list are : node 1 : 23 node 2 : 12 node 3 : 11 node 4 : 34 node 5 : 10 Input the position ( 1 to 6 ) to insert a new node : 5 Input data for the position 5 : 78 After insertion the new list are : node 1 : 23 node 2 : 12 node 3 : 11 node 4 : 34 node 5 : 78 node 6 : 10