C++で双方向リンクリストから指定した値より小さいノードをすべて削除する方法

このチュートリアルでは、C++を使って双方向リンクリスト（Doubly Linked List）から、指定した値よりも小さいデータを持つノードをすべて削除する方法を解説します。

問題を解くための手順

以下の手順に従ってプログラムを実装していきます。

• data（データ）、prev（前のノードへのポインタ）、next（次のノードへのポインタ）を持つ構造体を定義します。
• 双方向リンクリストにノードを挿入する関数を作成します。
• サンプルデータを使って双方向リンクリストを初期化します。
• リンクリストを先頭から順に走査し、現在のノードのデータが指定した値より小さいかどうかを判定します。
• 現在のデータが指定値より小さい場合は、そのノードを削除します。
• ノードを削除する関数を実装します。削除時には以下の3つのケースを考慮する必要があります。
  • 先頭ノードの場合：headポインタを次のノードに移動します。
  • 中間ノードの場合：次のノードを前のノードにリンクし直します。
  • 末尾ノードの場合：前のノードのnextリンクを解除します。

実装例

それでは、実際のコードを見てみましょう。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct Node {
   int data;
   Node *prev, *next;
};
void insertNode(Node** head_ref, int new_data) {
   Node* new_node = (Node*)malloc(sizeof(struct Node));
   new_node->data = new_data;
   new_node->prev = NULL;
   new_node->next = (*head_ref);
   if ((*head_ref) != NULL) {
      (*head_ref)->prev = new_node;
   }
   (*head_ref) = new_node;
}
void deleteNode(Node** head_ref, Node* del) {
   if (*head_ref == NULL || del == NULL) {
      return;
   }
   if (*head_ref == del) {
      *head_ref = del->next;
   }
   if (del->next != NULL) {
      del->next->prev = del->prev;
   }
   if (del->prev != NULL) {
      del->prev->next = del->next;
   }
   free(del);
   return;
}
void deleteSmallerNodes(Node** head_ref, int K) {
   Node* temp = *head_ref;
   Node* next;
   while (temp != NULL) {
      next = temp->next;
      if (temp->data < K) {
         deleteNode(head_ref, temp);
      }
      temp = next;
   }
}
void printLinkedList(Node* head) {
   while (head != NULL) {
      cout << head->data << " -> ";
      head = head->next;
   }
}
int main() {
   Node* head = NULL;
   insertNode(&head, 1);
   insertNode(&head, 2);
   insertNode(&head, 3);
   insertNode(&head, 4);
   insertNode(&head, 10);
   insertNode(&head, 11);
   insertNode(&head, 12);
   int K = 10;
   cout << "Linked List before deletion:" << endl;
   printLinkedList(head);
   deleteSmallerNodes(&head, K);
   cout << "\nLinked List after deletion:" << endl;
   printLinkedList(head);
}

出力結果

上記のプログラムを実行すると、以下の結果が得られます。

Linked List before deletion:
12 -> 11 -> 10 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 ->
Linked List after deletion:
12 -> 11 -> 10 ->

コードのポイント

deleteSmallerNodes関数では、走査中にノードを削除しても処理を続行できるよう、ループの先頭で次のノードへのポインタをあらかじめ保存しています。これにより、ノードが解放された後も安全にリンクリストを走査できます。

また、deleteNode関数では、先頭ノード・中間ノード・末尾ノードの3つのケースを統一的に処理しています。prevとnextの双方のポインタを適切につなぎ直すことで、双方向リンクリストの整合性が保たれます。

まとめ

本チュートリアルでは、双方向リンクリストから指定した値より小さいノードをすべて削除する方法を学びました。ノード削除時には、先頭・中間・末尾の3つのケースを適切に処理することが重要です。本チュートリアルについてご不明な点があれば、コメント欄でお気軽にお尋ねください。