C语言-线性表链式存储（循环链表）

原創 代码黑洞_ 2020-06-28 20:25

理解循环链表

单链表和循环链表的区别在于，尾部结点的后继指针是否指向头部结点。相对于其他功能基本相似。

循环链表的插入分析

普通插入：例如pos = 2，和单链表是一样的

                              

尾插法：辅助指针向后跳lenght次，指向链表最后元素，单链表支持尾插法

                              

头插法：插入第一个元素时，当链表中有其他元素时插入头部时

插入第一个元素时

pos = 0, 提供辅助指针current,当前辅助指针current指向头部结点。

首先判断current指针是否指向头部结点，其次通过Get方法获取到链表的最后一个结点（Null），最后让最后一个结点的后继指针指向插入的结点。

                              

当链表中有其他元素时插入头部时

                              

插入结点的异常处理：

  • 如果是插入第一个结点需要特别注意

循环链表的删除分析

普通删除：假设删除pos = 3/pos = length

pos = 3 

                              

pos = length 

                              

删除头部结点：

 

                              

删除结点的异常处理：

  • 如果删除头部结点
  • 如果没有任何结点
//CircleLinkList.h
#pragma once
typedef void CircleLinkList;
//链表结点（包含了后继结点指针域）
typedef struct tag_CircleLinkListNode
{
	struct tag_CircleLinkListNode *next;
}TCircleLinkListNode;

//创建循环链表
CircleLinkList *CircleLinkList_Creat();
//销毁链表
void CircleLinkList_Destroy(CircleLinkList*list);
//清空链表
void CircleLinkList_Clear(CircleLinkList *list);
//获取链表长度
int CircleLinkList_GetLength(CircleLinkList *list);
//在指定位置插入结点
int CircleLinkList_inster(CircleLinkList *list, TCircleLinkListNode *node, int pos);
//获取指定位置的结点
TCircleLinkListNode *CircleLinkList_Get(CircleLinkList *list, int pos);
//删除指定位置的结点
TCircleLinkListNode *CircleLinkList_Delete(CircleLinkList *list, int pos);

//CircleLinkList.c
#pragma warning(disable : 4996)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "CircleLinkList.h"

//循环链表结构
typedef struct tag_CircleLinkList
{
    TCircleLinkListNode header;//头部结点
    TCircleLinkListNode *slider;//游标
    int length;//链表长度
}TCircleLinkList;

//创建循环链表
CircleLinkList * CircleLinkList_Creat()
{
    TCircleLinkList *list = NULL;
    list = (TCircleLinkList *)malloc(sizeof(TCircleLinkList));//给链表分配堆内存
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_Creat err: list = NULL");
        return NULL;
    }
    memset(list, 0, sizeof(TCircleLinkList));//初始化堆内存
    list->length = 0;
    list->header.next = NULL;
    list->slider = NULL;
    return list;
}
//销毁链表
void CircleLinkList_Destroy(CircleLinkList * list)
{
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_Destroy err: list = NULL");
        return;
    }
    free(list);//释放堆内存空间
    printf("LinkList_Destroy finished \n");
    return;
}
//清空循环链表
void CircleLinkList_Clear(CircleLinkList * list)
{
    TCircleLinkList *temp = NULL;
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_Clear err: list = NULL");
        return;
    }
    temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    temp->length = 0;
    temp->header.next = NULL;
    temp->slider = NULL;
    return;
}
//获取链表长度
int CircleLinkList_GetLength(CircleLinkList * list)
{
    TCircleLinkList *temp = NULL;
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_GetLength err: list = NULL");
        return -1;
    }
    temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    return temp->length;//返回链表长度
}
//在指定位置插入结点
int CircleLinkList_inster(CircleLinkList * list, TCircleLinkListNode * node, int pos)
{
    TCircleLinkList *temp = NULL;
    int i = 0;
    if (list == NULL || node == NULL || pos < 0)
    {
        printf("LinkList_inster err: list = NULL || node = NULL || pos < 0");
        return -1;
    }
    temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    TCircleLinkListNode * current = &(temp->header);//辅助指针，指向头部结点
    for (i = 0; i < pos && node->next != NULL; i++)//通过遍历跳转指向要插入位置的前一个结点处
    {
        current = current->next;
    }
    node->next = current->next;//让插入结点的后继指针指向current的后继结点
    current->next = node;//让current的后继指针指向插入的结点

    if (temp->length == 0)//初始化游标指向
    {
        temp->slider = node;//指向链表的第一个结点处
    }
    temp->length++;//长度+1
    //头插法（异常处理）
    if (current == &temp->header)//如果插入第一个结点时判断当前辅助指针current是否指向头部结点
    {
        TCircleLinkListNode *last = CircleLinkList_Get(temp, temp->length - 1);//获取链表的尾部结点
        last->next = current->next;//让尾部结点的后继指针指向辅助指针current的后继结点处，完成循环链表指向
    }
    return 0;
}
//获取指定位置的结点
TCircleLinkListNode * CircleLinkList_Get(CircleLinkList * list, int pos)
{
    TCircleLinkList *temp = NULL;
    int i = 0;
    if (list == NULL  || pos < 0)
    {
        printf("LinkList_Get err: list = NULL ||  pos < 0");
        return NULL;
    }
    temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    TCircleLinkListNode * current = &(temp->header);//提供辅助指针，并指向头部结点
    for (i = 0; i < pos ; i++)
    {
        current = current->next;
    }
    return current->next;//返回指定位置的结点
}
//删除指定位置的结点
TCircleLinkListNode * CircleLinkList_Delete(CircleLinkList * list, int pos)
{
    TCircleLinkList *temp = NULL;
    int i = 0;
    if (list == NULL || pos < 0)
    {
        printf("LinkList_Get err: list = NULL ||  pos < 0");
        return NULL;
    }
    temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    TCircleLinkListNode *current = &(temp->header);//提供辅助指针current指向头部结点
    TCircleLinkListNode *ret = NULL;//提供辅助指针用来存放临时结点
    TCircleLinkListNode *last = NULL;//提供辅助指针用来存放尾部结点
    for (i = 0; i < pos; i++)
    {
        current = current->next;
    }
    if (current == &(temp->header))//判断辅助指针current是否指向头部结点
    {
        //获取到尾部结点
        last = CircleLinkList_Get(list, CircleLinkList_GetLength(list) - 1);
    }
    ret = current->next;//辅助指针ret临时存放要删除的结点
    current->next = ret->next;//让当前current的后继指针指向要删除的结点的后继节点处，完成删除
    temp->length--;//链表长度-1
    //如果删除头部结点
    if (last != NULL)
    {
        //让头结点的后继指针指向要删除的的后继结点
        temp->header.next = ret->next;
        //让尾部结点的后继指针指向要删除结点的后继结点处
        last->next = ret->next;
    }
    //如果删除的结点正好是游标所指处
    if (temp->slider == ret)
    {
        //游标下移
        temp->slider = ret->next;
    }
    //删除结点后链表长度为0
    if (temp->length == 0)
    {
        temp->header.next = NULL;
        temp->slider = NULL;
    }
    return ret;//返回被删除的结点
}
//重置游标
TCircleLinkListNode * CircleLinkList_Reset(CircleLinkList * list)
{
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_Reset err: list = NULL");
        return NULL;
    }
    TCircleLinkList *temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    temp->slider = temp->header.next;//让游标指向第一个结点处
    return temp->slider;//返回游标
}
//获取游标当前指向的结点
TCircleLinkListNode * CircleLinkList_Current(CircleLinkList * list)
{
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_Current err: list = NULL");
        return NULL;
    }
    TCircleLinkList *temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    return temp->slider;//返回当前游标
}
//把当前位置返回，并且游标下移
TCircleLinkListNode * CircleLinkList_Next(CircleLinkList * list)
{
    if (list == NULL)
    {
        printf("linkList_Next err: list = NULL");
        return NULL;
    }
    TCircleLinkList *temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    if (temp->slider == NULL)
    {
        printf("linkList_Next err: temp->slider = NULL");
        return NULL;
    }
    TCircleLinkListNode *current = temp->slider;//提供辅助指针current指向当前游标的位置
    temp->slider = current->next;//游标下移
    return current;
}
//删除指定结点
TCircleLinkListNode * CircleLinkList_DeleteNode(CircleLinkList * list, TCircleLinkListNode * node)
{
    if (list == NULL || node == NULL)
    {
        printf("LinkList_DeleteNode err: list = NULL || node = NULL");
        return NULL;
    }
    int i = 0;
    TCircleLinkList *temp = (TCircleLinkList *)list;//类型转换
    TCircleLinkListNode *current = &temp->header;//提供辅助指针current指向头部结点
    TCircleLinkListNode *ret = NULL;//提供辅助指针ret存放临时结点
    for (i = 0; i < temp->length; i++)//通过遍历跳转
    {
        if (current->next == node)//如果辅助指针current的后继指针等于指定删除的结点
        {
            ret = current->next;//存放要被删除的结点
            break;
        }
        current = current->next;
    }
    //结点不为空时，作删除操作
    if (ret != NULL)
    {
        CircleLinkList_Delete(temp, i);
    }
    return ret;//返回被删除的结点
}
//测试代码
#pragma warning(disable : 4996)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "CircleLinkList.h"

typedef struct tag_Teacher    
{
    TCircleLinkListNode node;
    int age;
    char *name;
}Teacher;

int main(int argc, char** argv)
{
    Teacher t1, t2, t3, t4, t5;
    t1.age = 20;
    t1.name = "zhangsan";
    t2.age = 21;
    t2.name = "lisi";
    t3.age = 22;
    t3.name = "wangwu";
    t4.age = 23;
    t4.name = "zhaoliu";
    t5.age = 24;
    t5.name = "wangqi";

    CircleLinkList *list = NULL;
    list = CircleLinkList_Creat();
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_Creat err: list = NULL");
        return -1;
    }
    int i, ret = 0;

    ret = CircleLinkList_inster(list, (TCircleLinkListNode *)&t1, CircleLinkList_GetLength(list));
    ret = CircleLinkList_inster(list, (TCircleLinkListNode *)&t2, CircleLinkList_GetLength(list));
    ret = CircleLinkList_inster(list, (TCircleLinkListNode *)&t3, CircleLinkList_GetLength(list));
    ret = CircleLinkList_inster(list, (TCircleLinkListNode *)&t4, CircleLinkList_GetLength(list));
    ret = CircleLinkList_inster(list, (TCircleLinkListNode *)&t5, CircleLinkList_GetLength(list));

    printf("LinkList length = %d\n", CircleLinkList_GetLength(list));

    for (i = 0; i < CircleLinkList_GetLength(list); i++)
    {
        Teacher *t = (Teacher *)CircleLinkList_Get(list, i);
        printf("age = %d,name = %s\n", t->age, t->name);
    }

    system("pause");
    return 0;
}

游标功能

通过在循环链表中增加游标功能可以方便解决约瑟夫问题

1-8围成一圈，从1开始报数报道3的人出列，然后再从下一个人开始从1报数，依次类推，求出出列顺序。

//在CircleLinkList.h中添加一下方法
//重置游标，指向链表的第一个结点处
TCircleLinkListNode *CircleLinkList_Reset(CircleLinkList *list);
//获取当前游标所指的结点
TCircleLinkListNode *CircleLinkList_Current(CircleLinkList *list);
//返回当前游标指向的结点，并游标下移
TCircleLinkListNode *CircleLinkList_Next(CircleLinkList *list);
//删除指定结点
TCircleLinkListNode *CircleLinkList_DeleteNode(CircleLinkList *list, TCircleLinkListNode *node);
#pragma warning(disable : 4996)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "LinkList.h"

typedef struct MyValue
{
    TLinkListNode node;
    int val;
}TValue;

int main(int argc, char** argv)
{
    TValue v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8;
    v1.val = 1;
    v2.val = 2;
    v3.val = 3;
    v4.val = 4;
    v5.val = 5;
    v6.val = 6;
    v7.val = 7;
    v8.val = 8;

    LinkList *list = (LinkList *)LinkList_Creat();
    if (list == NULL)
    {
        printf("LinkList_Creat err: list = NULL");
        return -1;
    }
    int i, ret = 0;
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v1, LinkList_GetLength(list));
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v2, LinkList_GetLength(list));
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v3, LinkList_GetLength(list));
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v4, LinkList_GetLength(list));
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v5, LinkList_GetLength(list));
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v6, LinkList_GetLength(list));
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v7, LinkList_GetLength(list));
    LinkList_inster(list, (TLinkListNode *)&v8, LinkList_GetLength(list));

    for ( i = 0; i < LinkList_GetLength(list); i++)
    {
        TValue *val = (TValue *)linkList_Next(list);
        printf("TValue val[%d] = %d\n", i + 1, val->val);
    }
    printf("约瑟夫问题求解\n");
    LinkList_Reset(list);
    while (LinkList_GetLength(list) > 0)
    {
        TValue *val = NULL;
        for (int i = 1; i < 3; i++)
        {
            linkList_Next(list);
        }
        val = LinkList_Current(list);
        printf("TValue val = %d\n", val->val);
        LinkList_DeleteNode(list, (TLinkListNode *)val);
    }

    LinkList_Destroy(list);
	
    system("pause");
    return 0;
}

 

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