循环链表

循环链表

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

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：

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

 

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：

//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;
    }
}

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：

int insert_list(list* head){
    int data;
    cout<<"enter your data"<<endl;
    cin>>data;
    list* node =initlist();
    node->data=data;
    if (head!=NULL)
    {
        list *p = head;
        while (p->next!=head){
            p=p->next;
        }
        p->next=node;
        node->next=head;
        return 1;
    }else
    {
        cout<<"The head node has no element"<<endl;
        return 0;
    }
}

循环链表的插入操作

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：

//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;
}

 

 

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：

 

//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;
}

 

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：

//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;
    }
}

循环单链表代码

#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;
}