1. 循环链表概念
对于单链表以及双向链表,其就像一个小巷,无论怎么样最终都能从一端走到另一端,然而循环链表则像一个有传送门的小巷,因为循环链表当你以为你走到结尾的时候,其实你又回到了开头。
循环链表和非循环链表其实创建的过程以及思路几乎完全一样,唯一不同的是,非循环链表的尾结点指向空(NULL),而循环链表的尾指针指向的是链表的开头。通过将单链表的尾结点指向头结点的链表称之为循环单链表(Circular linkedlist)
如图,为一个完整的循环单链表
2. 循环链表结点设计(以单循环链表为例)
对于循环单链表的结点,可以完全参照于单链表的结点设计,如图:
data表示数据,其可以是简单的类型(如int,double等等),也可以是复杂的结构体(struct类型)
next表示指针,它永远指向自身的下一个结点,对于只有一个结点的存在,这个next指针则永远指向自身,对于一个链表的尾部结点,next永远指向开头。
其代码可以表示为:
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typedef struct list{
int data;
struct list *next;
}list;
//data为存储的数据,next指针为指向下一个结点
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3. 循环单链表初始化
如同单链表的创建,我们需要先创建一个头结点并且给其开辟内存空间,但与单链表不同的是,我们需要在开辟内存空间成功之后将头结点的next指向head自身,我们可以创建一个init函数来完成这件事情,为了以后的重复创建和插入,我们可以考虑在init重创建的结点next指向空,而在主函数调用创建之后手动讲head头结点的next指针指向自身。
这样的操作方式可以方便过后的创建单链表,直接利用多次调用的插入函数即可完成整体创建。
其代码可以表示为:
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//初始结点
list *initlist(){
list *head=(list*) malloc ( sizeof (list));
if (head==NULL){
printf ( "创建失败,退出程序" );
exit (0);
} else {
head->next=NULL;
return head;
}
}
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在主函数重调用可以是这样
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在主函数重调用可以是这样
//////////初始化头结点//////////////
list *head=initlist();
head->next=head;
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4. 循环链表的创建操作
如图所示:
我们可以通过逐步的插入操作,创建一个新的节点,将原有链表尾结点的next指针修改指向到新的结点,新的结点的next指针再重新指向头部结点,然后逐步进行这样的插入操作,最终完成整个单项循环链表的创建。
其代码可以表示为:
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//创建——插入数据
int insert_list(list *head){
int data; //插入的数据类型
printf ( "请输入要插入的元素:" );
scanf ( "%d" ,&data);
list *node=initlist();
node->data=data;
//初始化一个新的结点,准备进行链接
if (head!=NULL){
list *p=head;
//找到最后一个数据
while (p->next!=head){
p=p->next;
}
p->next=node;
node->next=head;
return 1;
} else {
printf ( "头结点已无元素\n" );
return 0;
}
}
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如图,对于插入数据的操作,基本与单链表的插入操作相同,我们可以创建一个独立的结点,通过将需要插入的结点的上一个结点的next指针指向该节点,再由需要插入的结点的next指针指向下一个结点的方式完成插入操作。
其代码可以表示为:
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//插入元素
list *insert_list(list *head, int pos, int data){
//三个参数分别是链表,位置,参数
list *node=initlist(); //新建结点
list *p=head; //p表示新的链表
list *t;
t=p;
node->data=data;
if (head!=NULL){
for ( int i=1;i<pos;i++){
t=t->next; //走到需要插入的位置处
}
node->next=t->next;
t->next=node;
return p;
}
return p;
}
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2. 循环单链表的删除操作
如图所示,循环单链表的删除操作可以参考单链表的删除操作,其都是找到需要删除的结点,将其前一个结点的next指针直接指向删除结点的下一个结点即可,但需要注意的是尾节点和头结点的特判,尤其是尾结点,因为删除尾节点后,尾节点前一个结点就成了新的尾节点,这个新的尾节点需要指向的是头结点而不是空,其重点可以记录为【当前的前一节点.next=自身结点.next】这样的操作可以省去头尾结点的特判:
其代码可以表示为:
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//删除元素
int delete_list(list *head) {
if (head == NULL) {
printf ( "链表为空!\n" );
return 0;
}
//建立临时结点存储头结点信息(目的为了找到退出点)
//如果不这么建立的化需要使用一个数据进行计数标记,计数达到链表长度时自动退出
//循环链表当找到最后一个元素的时候会自动指向头元素,这是我们不想让他发生的
list *temp = head;
list *ptr = head->next;
int del;
printf ( "请输入你要删除的元素:" );
scanf ( "%d" ,&del);
while (ptr != head) {
if (ptr->data == del) {
if (ptr->next == head) {
temp->next = head;
free (ptr);
return 1;
}
temp->next = ptr->next; //核心删除操作代码
free (ptr);
//printf("元素删除成功!\n");
return 1;
}
temp = temp->next;
ptr = ptr->next;
}
printf ( "没有找到要删除的元素\n" );
return 0;
}
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3. 循环单链表的遍历
与普通的单链表和双向链表的遍历不同,循环链表需要进行结点的特判,找到尾节点的位置,由于尾节点的next指针是指向头结点的,所以不能使用链表本身是否为空(NULL)的方法进行简单的循环判断,我们需要通过判断结点的next指针是否等于头结点的方式进行是否完成循环的判断。
此外还有一种计数的方法,即建立一个计数器count=0,每一次next指针指向下一个结点时计数器加一,当count数字与链表的节点数相同的时候即完成循环,这样做有一个问题,就是获取到链表的节点数同时也需要完成一次遍历才可以达成目标。
其代码可以表示为:
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//遍历元素
int display(list *head) {
if (head != NULL) {
list *p = head;
//遍历头节点到,最后一个数据
while (p->next != head ) {
printf ( "%d " ,p->next->data);
p = p->next;
}
printf ( "\n" ); //习惯性换行 ( o=^•ェ•)o ┏━┓
//把最后一个节点赋新的节点过去
return 1;
} else {
printf ( "头结点为空!\n" );
return 0;
}
}
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4. 进阶概念—双向循环链表
循环链表还有一个进阶的概念练习,同双向链表与单链表的关系一样,循环单链表也有一个孪生兄弟——双向循环链表,其设计思路与单链表和双向链表的设计思路一样,就是在原有的双向链表的基础上,将尾部结点和头部结点进行互相连接,这个链表的设计不难,就交给读者自主进行设计。
5. 循环单链表代码
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#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct list{
int data;
struct list *next;
}list;
//data为存储的数据,next指针为指向下一个结点
//初始结点
list *initlist(){
list *head=(list*) malloc ( sizeof (list));
if (head==NULL){
printf ( "创建失败,退出程序" );
exit (0);
} else {
head->next=NULL;
return head;
}
}
//创建--插入数据
int create_list(list *head){
int data; //插入的数据类型
printf ( "请输入要插入的元素:" );
scanf ( "%d" ,&data);
list *node=initlist();
node->data=data;
//初始化一个新的结点,准备进行链接
if (head!=NULL){
list *p=head;
//找到最后一个数据
while (p->next!=head){
p=p->next;
}
p->next=node;
node->next=head;
return 1;
} else {
printf ( "头结点已无元素\n" );
return 0;
}
}
//插入元素
list *insert_list(list *head, int pos, int data){
//三个参数分别是链表,位置,参数
list *node=initlist(); //新建结点
list *p=head; //p表示新的链表
list *t;
t=p;
node->data=data;
if (head!=NULL){
for ( int i=1;i<=pos;i++){
t=t->next;
}
node->next=t->next;
t->next=node;
return p;
}
return p;
}
//删除元素
int delete_list(list *head) {
if (head == NULL) {
printf ( "链表为空!\n" );
return 0;
}
//建立零时结点存储头结点信息(目的为了找到退出点)
//如果不这么建立的化需要使用一个数据进行计数标记,计数达到链表长度时自动退出
//循环链表当找到最后一个元素的时候会自动指向头元素,这是我们不想让他发生的
list *temp = head;
list *ptr = head->next;
int del;
printf ( "请输入你要删除的元素:" );
scanf ( "%d" ,&del);
while (ptr != head) {
if (ptr->data == del) {
if (ptr->next == head) { //循环结束的条件换成ptr->next == head
temp->next = head;
free (ptr);
return 1;
}
temp->next = ptr->next;
free (ptr);
//printf("元素删除成功!\n");
return 1;
}
temp = temp->next;
ptr = ptr->next;
}
printf ( "没有找到要删除的元素\n" );
return 0;
}
//遍历元素
int display(list *head) {
if (head != NULL) {
list *p = head;
//遍历头节点到,最后一个数据
while (p->next != head ) {
printf ( "%d " ,p->next->data);
p = p->next;
}
printf ( "\n" ); //习惯性换行 ( o=^•ェ•)o ┏━┓
//把最后一个节点赋新的节点过去
return 1;
} else {
printf ( "头结点为空!\n" );
return 0;
}
}
int main(){
//////////初始化头结点//////////////
list *head=initlist();
head->next=head;
////////通过插入元素完善链表/////////
for ( int i=0;i<5;i++){ //只是演示使用,不具体提供输入
create_list(head);
}
display(head);
////////////插入元素////////////////
head=insert_list(head,1,10);
display(head);
////////////删除元素////////////////
delete_list(head);
display(head);
return 0;
}
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