【数据结构】循环链表
2024-07-02 05:00:37
文章目录
- 1.概念
- 2.循环链表的头文件与函数声明
- 3.函数实现
- 3.1 购买节点
- 3.2 初始化函数（重点）
- 3.3 判空函数
- 3.4 获取有效数据个数
- 3.5 头插函数
- 3.6尾插（重点）
- 3.7 按位置插入
- 3.8 头删
- 3.9 尾删（重点）
- 3.10 按位置删除节点
- 3.11 查找
- 3.12 按值删除
- 3.13 销毁
- 3.13.1 销毁1
- 3.13.2 销毁2
- 4.循环链表的源文件与函数实现
1.概念
循环链表：和单链表唯一的区别：尾节点保留着头节点的地址
循环链表的特点：
1. 尾节点可以找到头节点
2. 头节点不能找到尾节点
3. 如果没有有效数据节点（空链），头节点指向自身
注意，循环链表，for循环去遍历，判断表达式不再是p->next!=NULL,而是p->next!=plist
2.循环链表的头文件与函数声明
#pragma oncetypedef int ELEM_TYPE;
//循环链表有效数据节点结构体设计：typedef struct CNode
{ELEM_TYPE data;//数据域struct CNode* next;//指针域
}CNode, *PCNode;//有关循环链表的操作函数：//初始化
void Init_clist(struct CNode* plist);//购买节点
struct CNode* BugNode(ELEM_TYPE val);//头插
bool Insert_head(PCNode plist, ELEM_TYPE val);//尾插
bool Insert_tail(PCNode plist, ELEM_TYPE val);//按位置插 pos=0 头插
bool Insert_pos(PCNode plist, int pos, ELEM_TYPE val);//头删
bool Del_head(PCNode plist);//尾删
bool Del_tail(PCNode plist);//按位置删 pos=0 头删
bool Del_pos(PCNode plist, int pos);//按值删除
bool Del_val(PCNode plist, ELEM_TYPE val);//查找
struct CNode* Search(PCNode plist, ELEM_TYPE val);//判空
bool Is_Empty(PCNode plist);
//判满 循环链表也不需要判满//获取有效元素个数
int Get_length(PCNode plist);//清空
void Clear(PCNode plist);//销毁1
void Destroy(PCNode plist);//销毁2
void Destroy2(PCNode plist);//打印
void Show(PCNode plist);
3.函数实现
3.1 购买节点
从堆区申请一块内存，返回给指针
//购买节点
struct CNode* BuyNode(ELEM_TYPE val)
{//assertstruct CNode* pnewnode = (struct CNode*)malloc(1 * sizeof(struct CNode));assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return NULL;}pnewnode->data = val;pnewnode->next = NULL;return pnewnode;
}
3.2 初始化函数（重点）
使头节点的next域指向自身（单链表是指向NULL）
void Init_clist(struct CNode* plist)
{//assert//plist->data; 数据域不需要处理//plist->next = NULL;//单链表的写法plist->next = plist;//循环链表的写法 }
3.3 判空函数
如果头节点的next域等于自身的话，就代表着链表为NULL；
void Init_clist(struct CNode* plist)
{//assert//plist->data; 数据域不需要处理//plist->next = NULL;//单链表的写法plist->next = plist;//循环链表的写法 }
3.4 获取有效数据个数
利用一个指针 p，从第一个有效数据节点开始遍历，每次遍历计数器+1；
直到 p 等于头指针结束，返回计数器的值
//获取有效元素个数
int Get_length(PCNode plist)
{//assertint count = 0;for(struct CNode *p=plist->next; p!=plist; p=p->next){count++;}return count;
}
3.5 头插函数
直接使用单链表头插法
首先通过 **malloc（）**函数申请一个节点，保存val值
然后把头节点指向的next的地址赋值给 s->next
最后 把s 的地址赋值给头节点的next域
//头插
bool Insert_head(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assert//1.购买新节点struct CNode *pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return false;}//2.找到合适的插入位置 头插不需要特意去找合适的插入位置//3.插入pnewnode->next = plist->next;plist->next = pnewnode;return true;
}
3.6尾插（重点）
首先用指针p遍历循环链表，使p指向尾节点的位置，然后用**buynode（）**函数申请一个节点
此时的 p->next 是头节点
我们把 p->next 赋值给 新节点的next域
然后把s的地址赋值给 p->next 域 完成尾插
//尾插
bool Insert_tail(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assert//1.购买新节点struct CNode *pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return false;}//2.找到合适的插入位置struct CNode* p;for(p=plist; p->next!=plist; p=p->next);//用上面的for循环 让p停留在尾结点//此时 p指向尾结点//3.插入pnewnode->next = p->next;p->next =pnewnode;return true;
}
3.7 按位置插入
首先判断 pos位置的合法性，pos必须大于等于0 且pos 不能大于链表有效值个数
然后按照单链表方式插入
//按位置插 pos=0 头插
bool Insert_pos(PCNode plist, int pos, ELEM_TYPE val)
{assert(plist != NULL);//保证循环链表存在assert(pos >=0 && pos<=Get_length(plist));//1.购买新节点struct CNode *pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return false;}//2.找到合适的插入位置struct CNode *p = plist;for(int i=0; i<pos; i++){p=p->next;}//此时 p指向待插入位置的前一个节点//3.插入pnewnode->next = p->next;p->next = pnewnode;return true;
}
3.8 头删
先判空，然后删除链表中第一个有效数据节点
方法如同单链表
//头删
bool Del_head(PCNode plist)
{//assert//删除需要判空 if(Is_Empty(plist)){return false;}struct CNode *p = plist->next;plist->next = p->next;//plist->next = plist->next->next;free(p);return true;
}
3.9 尾删（重点）
使用两个指针 分别向后跑 一个指向最后一个节点，一个指向最后一个节点的前一个节点，有两种方案：
第一种：
先找p，再找q，先让p遍历链表直到 p->next==plist 说明p已经到了尾节点
然后让q遍历链表，直到 q->next == p ，此时q指向的是尾指针的前一个节点
然后使倒数第二个节点的next 指向头指针 plist ，然后释放p（曾经的尾节点）
//尾删
bool Del_tail(PCNode plist)
{//assert plist!=NULLif(Is_Empty(plist)) //如果不空，那至少有一个有效数据{return false;}//让p和q找到合适的位置：/*//第一种方案：先找p，再找qstruct CNode *p = plist;for(p; p->next!=plist; p=p->next);//此时for循环结束，p指向尾结点struct CNode *q= plist;for(q; q->next!=p; q=q->next);//此时for循环结束，q在p前面*///第二种方案：先找q，再直接让p=q->next即可struct CNode *q = plist;for(q; q->next->next!=plist; q=q->next);//q-> 和 q->next-> 没有风险，前面排除过了//此时for循环结束，q在倒数第二个节点struct CNode *p = q->next; //跨越指向，再接着释放待删除节点q->next = p->next;//q->next = q->next->next;free(p);return true;}
3.10 按位置删除节点
首先判断 pos位置的合法性，pos必须大于等于0 且pos 不能大于链表有效值个数
然后按照单链表方式删除
//按位置删 pos=0 头删
bool Del_pos(PCNode plist, int pos)
{assert(plist != NULL);assert(pos >=0 && pos<Get_length(plist));if(Is_Empty(plist)){return false;}//让p和q找到合适的位置：struct CNode *q = plist;for(int i=0; i<pos; i++){q = q->next;}struct CNode *p = q->next; //跨越直线，释放待删除节点q->next = p->next;free(p);return true;
}3.11 查找
遍历链表，与单链表相同
//查找
struct CNode* Search(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assertfor(struct CNode *p=plist->next; p!=plist; p=p->next){if(p->data == val){return p;}}return NULL;
}
3.12 按值删除
先调用 **Search（）**找到要删除节点的地址
然后删除，与单链表方法相同
//按值删除
bool Del_val(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assertif(Is_Empty(plist)){return false;}struct CNode *p = Search(plist, val);if(p == NULL){return false;}//此时，如果p不为NULL，代表val值存在，且p现在指向它//在让q找到p的前一个节点 struct CNode *q = plist;for(q; q->next!=p; q=q->next);//跨越指向，释放待删除节点q->next = p->next;free(p);return true;
}
3.13 销毁
3.13.1 销毁1
借助头节点进行无限头删，直到头节点的plist->next = plist
类似单链表
void Destroy(PCNode plist)
{//assertwhile(plist->next != plist){struct CNode *p = plist->next;plist->next = p->next;free(p);}plist->next = plist;
}
3.13.2 销毁2
提前踢出去头节点，借助两个临时指针
使p指向第一个节点，ps->next = NULL
当p！=plist的时候 使q = p->next; 然后释放p
然后使 p = q
此时完成一次循环
再使 p = p->next; free（q）;
直到 p ==plist 的时候结束循环；此时销毁完成
//销毁2（不借助头结点，有两个临时指针）
void Destroy2(PCNode plist)
{//assert plsit!=NULLstruct CNode *p = plist->next; struct CNode *q = NULL;plist->next = plist;while(p != plist){q = p->next;free(p);p = q;}
}
4.循环链表的源文件与函数实现
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include "clist.h"/*
注意事项：
1.尾可以找到头，但是头不能找到尾
2.如果循环链表是一个空链，头结点的指针域指向自身
3.注意，循环链表，for循环去遍历，判断表达式不再是p->next!=NULL,而是p->next!=plist
*/
/*
for(struct Node* p=plist; p->next!=NULL; p=p->next)//上面for循环用于需要前驱的操作：比如插入删除
for(struct Node* p=plsit->next; p!=NULL; p=p->next)//下面for循环用于不需要前驱的操作：比如查找，找有效值个数，打印
*///有关循环链表的操作函数：
//初始化
void Init_clist(struct CNode* plist)
{//assert//plist->data; 数据域不需要处理//plist->next = NULL;//单链表的写法plist->next = plist;//循环链表的写法 }//购买节点
struct CNode* BuyNode(ELEM_TYPE val)
{//assertstruct CNode* pnewnode = (struct CNode*)malloc(1 * sizeof(struct CNode));assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return NULL;}pnewnode->data = val;pnewnode->next = NULL;return pnewnode;
}//头插
bool Insert_head(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assert//1.购买新节点struct CNode *pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return false;}//2.找到合适的插入位置 头插不需要特意去找合适的插入位置//3.插入pnewnode->next = plist->next;plist->next = pnewnode;return true;
}//尾插
bool Insert_tail(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assert//1.购买新节点struct CNode *pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return false;}//2.找到合适的插入位置struct CNode* p;for(p=plist; p->next!=plist; p=p->next);//用上面的for循环 让p停留在尾结点//此时 p指向尾结点//3.插入pnewnode->next = p->next;p->next =pnewnode;return true;
}//按位置插 pos=0 头插
bool Insert_pos(PCNode plist, int pos, ELEM_TYPE val)
{assert(plist != NULL);//保证循环链表存在assert(pos >=0 && pos<=Get_length(plist));//1.购买新节点struct CNode *pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return false;}//2.找到合适的插入位置struct CNode *p = plist;for(int i=0; i<pos; i++){p=p->next;}//此时 p指向待插入位置的前一个节点//3.插入pnewnode->next = p->next;p->next = pnewnode;return true;
}
//头删
bool Del_head(PCNode plist)
{//assert//删除需要判空 if(Is_Empty(plist)){return false;}struct CNode *p = plist->next;plist->next = p->next;//plist->next = plist->next->next;free(p);return true;
}//尾删
bool Del_tail(PCNode plist)
{//assert plist!=NULLif(Is_Empty(plist)) //如果不空，那至少有一个有效数据{return false;}//让p和q找到合适的位置：/*//第一种方案：先找p，再找qstruct CNode *p = plist;for(p; p->next!=plist; p=p->next);//此时for循环结束，p指向尾结点struct CNode *q= plist;for(q; q->next!=p; q=q->next);//此时for循环结束，q在p前面*///第二种方案：先找q，再直接让p=q->next即可struct CNode *q = plist;for(q; q->next->next!=plist; q=q->next);//q-> 和 q->next-> 没有风险，前面排除过了//此时for循环结束，q在倒数第二个节点struct CNode *p = q->next; //跨越指向，再接着释放待删除节点q->next = p->next;//q->next = q->next->next;free(p);return true;}//按位置删 pos=0 头删
bool Del_pos(PCNode plist, int pos)
{assert(plist != NULL);assert(pos >=0 && pos<Get_length(plist));if(Is_Empty(plist)){return false;}//让p和q找到合适的位置：struct CNode *q = plist;for(int i=0; i<pos; i++){q = q->next;}struct CNode *p = q->next; //跨越直线，释放待删除节点q->next = p->next;free(p);return true;
}//按值删除
bool Del_val(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assertif(Is_Empty(plist)){return false;}struct CNode *p = Search(plist, val);if(p == NULL){return false;}//此时，如果p不为NULL，代表val值存在，且p现在指向它//在让q找到p的前一个节点 struct CNode *q = plist;for(q; q->next!=p; q=q->next);//跨越指向，释放待删除节点q->next = p->next;free(p);return true;
}//查找
struct CNode* Search(PCNode plist, ELEM_TYPE val)
{//assertfor(struct CNode *p=plist->next; p!=plist; p=p->next){if(p->data == val){return p;}}return NULL;
}//判空
bool Is_Empty(PCNode plist)
{return plist->next == plist;
}
//判满 循环链表也不需要判满//获取有效元素个数
int Get_length(PCNode plist)
{//assertint count = 0;for(struct CNode *p=plist->next; p!=plist; p=p->next){count++;}return count;
}//清空
void Clear(PCNode plist)
{Destroy(plist);
}//销毁1(借助头结点，无限头删)
void Destroy(PCNode plist)
{//assertwhile(plist->next != plist){struct CNode *p = plist->next;plist->next = p->next;free(p);}plist->next = plist;
}//销毁2（不借助头结点，有两个临时指针）
void Destroy2(PCNode plist)
{//assert plsit!=NULLstruct CNode *p = plist->next; struct CNode *q = NULL;plist->next = plist;while(p != plist){q = p->next;free(p);p = q;}
}//打印
void Show(PCNode plist)
{//assertfor(struct CNode *p=plist->next; p!=plist; p=p->next){printf("%d ", p->data);}printf("\n");}
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