数据结构与算法学习 (03)单向循环链表

什么是单向循环链表？
如果把单链表的最后一个节点的指针指向链表头部，而不是指向NULL，那么就构成了一个单向循环链表，通俗讲就是把尾节点的下一跳指向头结点。

在单向链表中，头指针是相当重要的，因为单向链表的操作都需要头指针，所以如果头指针丢失或者破坏，那么整个链表都会遗失，并且浪费链表内存空间，因此我们引入了单向循环链表这种数据结构。
代码实现
1.定义变量和结构体

#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

//定义结点
typedef struct Node{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;

typedef struct Node * LinkList;

2.创建单向循环链表
有2种情况:① 第一次开始创建; ②已经创建,往里面新增数据
判断是否第一次创建链表
YES->创建一个新结点,并使得新结点的next 指向自身; (L)->next = (L);
NO-> 找链表尾结点,将尾结点的next = 新结点. 新结点的next = (*L);
（1）用for循环来获取最后一个节点，时间复杂度大

Status CreateList(LinkList *L){

    int item;
    LinkList temp = NULL;
    LinkList target = NULL;
    printf("输入节点的值，输入0结束\n");
    while(1)
    {
        scanf("%d",&item);
        if(item==0) break;
        
          //如果输入的链表是空。则创建一个新的节点，使其next指针指向自己  (*head)->next=*head;
        if(*L==NULL)
        {
            *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
            if(!L)exit(0);
            (*L)->data=item;
            (*L)->next=*L;
        }
        else
        {
           //输入的链表不是空的，寻找链表的尾节点，使尾节点的next=新节点。新节点的next指向头节点
            
            for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
            
            temp=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
            
            if(!temp) return ERROR;
            
            temp->data=item;
            temp->next=*L;  //新节点指向头节点
            target->next=temp;//尾节点指向新节点
        }
    }
    
    return OK;
}

（1）用临时指针记录最后一个节点

Status CreateList2(LinkList *L){
    
    int item;
    LinkList temp = NULL;
    LinkList target = NULL;
    LinkList r = NULL;
    printf("请输入新的结点, 当输入0时结束!\n");
    while (1) {
        scanf("%d",&item);
        if (item == 0) {
            break;
        }
        
        //第一次创建
        if(*L == NULL){
            
            *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
            if(!*L) return ERROR;
            (*L)->data = item;
            (*L)->next = *L;
            r = *L;
        }else{
            
            temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
            if(!temp) return  ERROR;
            temp->data = item;
            temp->next = *L;
            r->next = temp;
            
            r = temp;
        }
        
    }
    
    return OK;
}

3. 遍历循环链表，循环链表的遍历最好用do while语句，因为头节点就有值

void show(LinkList p)
{
    //如果链表是空
    if(p == NULL){
        printf("打印的链表为空!\n");
        return;
        
    }else{
        LinkList temp;
        temp = p;
        do{
            printf("%5d",temp->data);
            temp = temp->next;
        }while (temp != p);
        printf("\n");
    }
    
}

4. 循环链表插入数据
在往一个单向循环链表中插入数据,有2种情况.
1.插入的位置在首元结点上;

//如果插入的位置为1,则属于插入首元结点,所以需要特殊处理
        //1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
        //2. 找到链表最后的结点_尾结点,
        //3. 让新结点的next 执行头结点.
        //4. 尾结点的next 指向新的头结点;
        //5. 让头指针指向temp(临时的新结点)
        
        temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (temp == NULL) {
            return ERROR;
        }
        temp->data = num;
        
        for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
        
        temp->next = *L;
        target->next = temp;
        *L = temp;

2.插入其他位置(包括链表中间/末尾);

2.png 2.1.png

//如果插入的位置在其他位置;
        //1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
        //2. 先找到插入的位置,如果超过链表长度,则自动插入队尾;
        //3. 通过target找到要插入位置的前一个结点, 让target->next = temp;
        //4. 插入结点的前驱指向新结点,新结点的next 指向target原来的next位置 ;
        
        temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (temp == NULL) {
            return ERROR;
        }
        temp->data = num;
        
        for ( i = 1,target = *L; target->next != *L && i != place - 1; target = target->next,i++) ;
        
        temp->next = target->next;
        target->next = temp;

完整代码

Status ListInsert(LinkList *L, int place, int num){
    
    LinkList temp ,target;
    int i;
    if (place == 1) {
        
        //如果插入的位置为1,则属于插入首元结点,所以需要特殊处理
        //1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
        //2. 找到链表最后的结点_尾结点,
        //3. 让新结点的next 执行头结点.
        //4. 尾结点的next 指向新的头结点;
        //5. 让头指针指向temp(临时的新结点)
        
        temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (temp == NULL) {
            return ERROR;
        }
        temp->data = num;
        
        for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
        
        temp->next = *L;
        target->next = temp;
        *L = temp;
        
    }else
    {
        
        //如果插入的位置在其他位置;
        //1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
        //2. 先找到插入的位置,如果超过链表长度,则自动插入队尾;
        //3. 通过target找到要插入位置的前一个结点, 让target->next = temp;
        //4. 插入结点的前驱指向新结点,新结点的next 指向target原来的next位置 ;
        
        temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (temp == NULL) {
            return ERROR;
        }
        temp->data = num;
        
        for ( i = 1,target = *L; target->next != *L && i != place - 1; target = target->next,i++) ;
        
        temp->next = target->next;
        target->next = temp;
    }
    
    return OK;
}

5.循环列表删除数据

Status  LinkListDelete(LinkList *L,int place){
    
    LinkList temp,target;
    int i;
    //temp 指向链表首元结点
    temp = *L;
    if(temp == NULL) return ERROR;
    
    
    if (place == 1) {
        
        //①.如果删除到只剩下首元结点了,则直接将*L置空;
        if((*L)->next == (*L)){
            (*L) = NULL;
            return OK;
        }
        
        
        //②.链表还有很多数据,但是删除的是首结点;
        //1. 找到尾结点, 使得尾结点next 指向头结点的下一个结点 target->next = (*L)->next;
        //2. 新结点做为头结点,则释放原来的头结点
        
        for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
        temp = *L;
        
        *L = (*L)->next;
        target->next = *L;
        free(temp);
    }else
    {

        //如果删除其他结点--其他结点
        //1. 找到删除结点前一个结点target
        //2. 使得target->next 指向下一个结点
        //3. 释放需要删除的结点temp
        for(i=1,target = *L;target->next != *L && i != place -1;target = target->next,i++) ;

            temp = target->next;
            target->next = temp->next;
            free(temp);
        }
    
    return OK;
    
}

6.循环列表查询

int findValue(LinkList L,int value){
    
    int i = 1;
    LinkList p;
    p = L;
    
    //寻找链表中的结点 data == value
    while (p->data != value && p->next != L) {
        i++;
        p = p->next;
    }
    
    //当尾结点指向头结点就会直接跳出循环,所以要额外增加一次判断尾结点的data == value;
    if (p->next == L && p->data != value) {
        return  -1;
    }
    
    return i;
    
}

调用

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    printf("Hello, World!\n");
    
    LinkList head;
    int place,num;
    int iStatus;
    
    //iStatus = CreateList(&head);
    iStatus = CreateList2(&head);
    printf("原始的链表：\n");
    show(head);
    
//    printf("输入要插入的位置和数据用空格隔开：");
//    scanf("%d %d",&place,&num);
//    iStatus = ListInsert(&head,place,num);
//    show(head);

    printf("输入要删除的位置：");
    scanf("%d",&place);
    LinkListDelete(&head,place);
    show(head);
    
    
    printf("输入你想查找的值:");
    scanf("%d",&num);
    place=findValue(head,num);
    if(place!=-1)
        printf("找到的值的位置是place = %d\n",place);
    else
        printf("没找到值\n");
    
    return 0;
}