单向环形链表

单向环形链表应用场景

• Josephu(约瑟夫.约瑟夫环)问题
  Josephu问题：设编号为 1，2，...的 n个人围坐一圈，约定编号为 k(1<=k<=n)的人从1开始报数，数到m的那个人出列，它的下一位从1开始报数，数到 m的那个人又出列，以此类推，直到所有人出列位置，由此产生一个出列编号的序列。
• 提示：用一个不带头节点的循环链表来处理 Josephu问题，先构成一个有 n个节点的单循环链表，然后由 k节点起从1开始计数，计到 m时，对应节点从链表中删除，然后再从被删除节点的下一个节点又从1开始计数，直到最后一个节点从链表中删除算法结束。

单向环形链表介绍

搭建环形链表

节点类

//创建一个 Boy类，表示一个节点
class Boy {
    private int no;//编号
    private Boy next;//下一个节点，默认 null

    public Boy(int no) {
        this.no = no;
    }

    public int getNo() {
        return no;
    }

    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }

    public Boy getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(Boy next) {
        this.next = next;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Boy{" +
                "no=" + no +
                '}';
    }
}

链表

//创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
    //创建一个 first节点，当前没有编号
    private Boy first = new Boy(-1);

    //添加小孩节点，构建一个环形链表
    public void addBoy(int nums) {
        //nums 做一个数据校验
        if (nums < 1) {
            System.out.println("nus的值:" + nums + "不正确");
            return;
        }
        Boy curBoy = null;//辅助指针，帮助构建环形链表
        //使用 for来创建我们的环形链表
        for (int i = 1; i <= nums; i++) {
            //根据编号创建小孩节点
            Boy boy = new Boy(i);
            //如果是第一个小孩
            if (i == 1) {
                first = boy;
                first.setNext(first);//构成环形
                curBoy = first;//让 curBoy执行第一个小孩，first不要不要动
            } else {
                curBoy.setNext(boy);//curBoy 是上一个节点，指向当前节点
                boy.setNext(first);//当前节点连接第一个节点构成环形
                curBoy = boy;//重置
            }
        }
    }

    //遍历当前的环形链表
    public void showBoy() {
        //校验是否为空
        if (first == null) {
            System.out.println("没有任何小孩");
            return;
        }
        //因为 first不能动，因此我们仍然使用辅助指针完成遍历
        Boy curBoy = first;
        while (true) {
            System.out.println("小孩的编号:" + curBoy.getNo());
            //是否到最后了,说明已经遍历完毕了
            if (curBoy.getNext() == first) {
                break;
            }
            curBoy = curBoy.getNext();//curBoy后移
        }
    }
}

测试

public class Josephu {
    public static void main(String[] args) {
        //测试看看构建环形链表，和遍历是否 ok
        CircleSingleLinkedList list = new CircleSingleLinkedList();
        list.addBoy(5);//加入5个小孩节点
        list.showBoy();
    }
}

小孩的编号:1
小孩的编号:2
小孩的编号:3
小孩的编号:4
小孩的编号:5

单向链表出圈处理

代码

/**
 * 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
 *
 * @param starNo   表示从第几个小孩开始数数
 * @param countNum 表示数几下
 * @param nums     表示最初有多少个小孩在圈中
 */
public void countBoy(int starNo, int countNum, int nums) {
    //先对数据校验
    if (first == null || starNo < 1 || starNo > nums) {
        System.out.println("参数输入有误,请重新输入");
        return;
    }
    //创建要给辅助指针，帮助完成小孩出圈
    Boy helper = first;
    //需求创建一个辅助指针(变量)helper,事先应该指向环形链表的最后这个节点
    while (true) {
        //说明 helper指向最后一个小孩节点
        if (helper.getNext() == first) {
            break;
        }
        helper = helper.getNext();
    }
    //小孩报数前 先让 first 和 helper移动 k-1 次
    for (int j = 0; j < starNo - 1; j++) {
        first = first.getNext();
        helper = helper.getNext();
    }
    //当小孩报数时，让 first 和 helper指针同时的移动 m-1次，然后出圈
    //这是一个循环操作，直到圈中只有一个节点
    while (true) {
        if (helper == first) {//说明圈中只有一个节点
            break;
        }
        // first 和 helper指针同时的移动 countNum-1
        for (int i = 0; i < countNum - 1; i++) {
            first = first.getNext();
            helper = helper.getNext();
        }
        //这时 first指向的节点，就是要出圈小孩节点
        System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
        //这时将 first指向的小孩节点出圈
        first = first.getNext();
        helper.setNext(first);
    }
    System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
}