判断单链表是否有环

摘自小甲鱼

 

#include "stdio.h"
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

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

typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
} Node, *LinkList;

/* 初始化带头结点的空链表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点，并使L指向此头结点 */

    if (!(*L))  /* 存储分配失败 */
        return ERROR;

    (*L)->next = NULL; /*指针域为空 */
    return OK;
};

/* 初始条件：链式线性表L已存在。 操作结果：返回L中数据元素的个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
    int i = 0;
    LinkList p = L->next; /* p指向第一个结点，注意，L指向的是头结点 */
    while(p)
    {
        p = p->next;
        i++;
    }
    return i;
}

/* 随机产生n个元素的值，建立带头结点的单链线性表L（头插法） */
void CreateListHead(LinkList *L,int n)
{
    srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */

    /* 建立一个带头结点的单链表 */
    // LinkList *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    (*L)->next = NULL;

    for (int i = 0; i < n;i++)
    {
        LinkList p = (LinkList)malloc(sizeof(Node));    /* 生成新结点 */
        p->data = rand() % 100 + 1;     /* 随机生成100以内的数字 */
        p->next = (*L)->next;
        (*L)->next = p;
    }
}

/* 随机产生n个元素的值，建立带头结点的单链线性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L,int n)
{
    srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */

    /* 建立一个带头结点的单链表 */
    // LinkList *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    LinkList r = *L;    /* r为指向尾部的结点 */

    for (int i = 0; i < n;i++)
    {
        LinkList p = (LinkList)malloc(sizeof(Node));    /* 生成新结点 */
        p->data = rand() % 100 + 1;     /* 随机生成100以内的数字 */
        r->next = p;                /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
        r = p;                      /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
    }
    r->next = (*L)->next->next;     /* 有环的 */
}

/* 方法一：比较步数的方法 */
int HasCycle1(LinkList L)
{
    LinkList cur1 = L;
    int pos1 = 0;           //定义cur1的步数

    // while(cur1)
    // {
    //     LinkList cur2 = L;
    //     int pos2 = 0;
    //     while(cur2)
    //     {
    //         if(cur2==cur1)
    //         {
    //             if(pos1==pos2)
    //                 break;
    //             else
    //             {
    //                 printf("环的位置在第%d个结点处。\n\n", pos2);
    //                 return 1;
    //             }
    //         }
    //         cur2 = cur2->next;
    //         pos2++;
    //     }
    //     cur1 = cur1->next;
    //     pos1++;
    // }
    // return 0;

    while(cur1->next!=NULL)
    {
        LinkList cur2 = L;  //cur2永远都是从头结点出发
        int pos2 = 0;       //定义cur2的步数
        cur1 = cur1->next;
        pos1++;
        for (pos2=0; cur2 != cur1;pos2++)     //cur2一直向下走，直到与cur1指向的结点相同时停止
        {
            cur2 = cur2->next;
        }
        if(pos1==pos2)     //当走过的步数一致，说明没有环
            continue;       //刚开始写为break，所以执行结果一直是错的。
        else
        {
            printf("环的位置在第%d个结点处。\n\n", pos2);
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

//方法二：利用快慢指针的方法
int HasCycle2(LinkList L)
{
    LinkList p = L;     //慢指针：一次走一步
    LinkList q = L;     //快指针：一次走两步

    while(q!=NULL && q->next!=NULL)
    {
        q = q->next->next;
        p = p->next;
        printf("p:%d, q:%d \n", p->data, q->data);

        if(p==q)
            return 1;
    }
    return 0;
}
int main()
{
    LinkList *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));;
    Status i;
    char opp;

    i = InitList(&L);
    printf("初始化L后：ListLength(L)=%d\n", ListLength(L));

    printf("\n1.创建有环链表(尾插法) \n2.创建无环链表(头插法) \n3.判断链表是否有环 \n0.退出 \n\r");
    while(opp!='0')
    {
        scanf("%c", &opp);
        switch(opp)
        {
            case '1':
                CreateListTail(&L, 10);
                printf("成功创建有环L(尾插法)\n");
                printf("\n");
                break;

            case '2':
                CreateListHead(&L, 10);
                printf("成功创建无环链表(头插法)\n");
                printf("\n");
                break;

            case '3':
                printf("方法一：\n\n");
                if(HasCycle1(L))
                {
                    printf("结论：链表有环\n\n\n");
                }
                else
                {
                    printf("结论：链表无环\n\n\n");
                }
                printf("方法二：\n\n");
                if(HasCycle2(L))
                {
                    printf("结论：链表有环\n\n\n");
                }
                else
                {
                    printf("结论：链表无环\n\n\n");
                }
                break;
            case '0':
                printf("退出\n\n\n");
                break;
        }
    }
}