• 2.4 循环单链表:理论+C语言详细实现


    1、顺序存储:线性表/栈/队列:理论+C语言实现–详细

    2.1 链式存储概述 和 2.2 线性表的链式存储–单链表(C语言详细实现)

    2.3带头结点的单链表:理论+编程实战(C语言详细)

    2.4 循环单链表

    1 、循环单链表基本概念

    单链表和带头结点的单链表不足之处:

    • 从表中的某个结点开始,都只能访问这个结点及其后面的结点,不能访问到它前面的结点,除非再从首指针所指向的结点开始访问。

    循环链表优点

    • 可以解决单链表和带头结点的单链表不足之处。循环链表可以从表中的任意一个结点开始,都能访问表中的所有其他结点,只需要设置表中最后一个结点的指针域指向表中的第一个结点。

    循环链表的实现:

    单链表中某个结点p是表中最后一个结点的特征是p->nextNULL,对于一个循环单链表,若首指针为head,表中的某个结点p是最后一个结点的特征应该是p->nexthead.

    在这里插入图片描述

    2、ADT描述

    数据集合 K:K={k1,k2,k3…,kn},n≥0,K中的元素是datatype类型;

    数据关系R:R={r} , r = {|i=1,2,…,n-1};

    操作集合如下:

    函数功能
    node *init()建立一个空的循环链表
    void display(node *head, int i)输出带头结点的单链表中各个结点的值
    node *findth(node *head, int i)按序号查找,在带头结点的单链表中查找第i个结点
    node* find(node* head, datatype x)按值查找,在带头结点的链表中查找值为x的结点
    node *insert(node *head , datatype x)在带头结点的单链表中插入一个值为x的结点
    node *dele(node *head, datatype x)在带头结点的单链表中删除一个值为x的结点
    int length(node *head)查询带头结点的链表的长度
    node *rear(node *head)获得循环单链表的最后一个结点的存储地址

    3、重要操作

    1. 插入(在第i-1(1<= i <=n+1 ))个结点后插入一个值为x的新结点
      • 1 先构造一个新结点,用s指向
      • 2 在找到链表的第i-1个结点,用p指向
      • 3 然后修改指针,插入结点(p之后插入新结点是s)

    注意:如果插入的结点成为表中的第一个结点,那么必须修改表中最后一个结点的指针域,使最后一个结点的指针域指向新插入的结点。

    在这里插入图片描述

    1. 删除(删除循环链表的第i(1<=i<=n))个位置上的结点
      • 1 先找到链表的第i-1个结点,用p指向
      • 2 再用指针s指向要删除的结点(p的下一个结点)
      • 3 然后修改指针,删除s所指结点
      • 最后释放s所指结点的空间,这样内存空间才不会泄漏

    注意:如果删除的结点是表中的第一个结点,那么必须要修改表中最后一个结点的指针域,使最后一个结点的指针域指向表中的第二个结点,而且首指针也指向原来表中第二个结点。

    在这里插入图片描述

    3、编程实战

    1. main.c
    #include"clnklist.h"
    
    void main()
    {
    	struct  clnkllist* head;
    	node* p;
    	head = init();
    	int i = 0, number,position;
    	while (i<5)//首先在空链表中插入0~4
    	{
    		head = insert(head, i, i);
    		i++;
    	}
    	while (i<10)
    	{
    		printf("input the command that you want: 1:init	2:display		3:findth	 4:find		5:insert   6: dele    7:length  8:rear \n");
    		scanf_s("%d", &i);
    
    		switch (i)
    	{
    	case 1:free(head); head = init(); break;
    	case 2:display(head); break;
    	case 3: {
    		printf("请输入要查找的结点的序号\n");
    		scanf_s("%d", &position);
    		p = findth(head, position);
    		printf("info: %5d  next:%5d", p->info, p->next);
    		break;
    	}
    	case 4: {
    		printf("请输入要查找的结点的值\n");
    		scanf_s("%d", &number);
    		position = find(head, number);
    		printf("值为%d的结点位置是:%5d\n", number,position);
    		break;
    	}
    	case 5: {
    		printf("please input the datatype and position that you want:\n");
    		scanf_s("%d %d", &number, &position);
    		head = insert(head,number, position);
    		break;
    	}
    	case 6: {
    		printf("input delete datatype :\n");
    		scanf_s("%d", &number);
    		head=dele(head,number);
    		break;
    	}
    	case 7:printf("The Linklist length is :%5d\n", length(head)); break;
    	default:printf("input is error,input again\n"); break;
    	}
      }
    }
    
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    1. 头文件:clnklist.h
    #pragma once
    #ifndef  __CLNKLIST_H
    #define __CLNKLIST_H
    #include
    #include
    typedef int datatype;
    typedef struct  clnkllist {
    	datatype info;
    	struct  clnklist* next;
    }node;
    
    //初始化一个空的循环链表
    node* init();
    
    //获得循环单链表的最后一个结点的存储地址
    node* rear(node* head);
    
    //打印输出循环链表中各个结点的值
    void display(node* head);
    
    //按序号查找,返回指向结点i的指针
    node* findth(node* head, int i);
    
    //按值查找,返回x结点的位置
    int find(node* head, datatype x);
    
    //插入一个新结点,返回头指针
    node* insert(node* head, datatype x, int i);
    
    //在循环链表中删除一个值为x的结点
    node* dele(node* head, datatype x);
    
    //查询链表的长度
    int length(node* head);
    #endif
    
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    1. 函数定义:clnklist.c
    #include"clnklist.h"
    /*
    *建立一个空的循环链表
    */
    node* init()
    {
    	return NULL;  //创建成功返回null
    }
    
    /*
    * 获得循环单链表的最后一个结点的存储地址
    */
    node* rear(node  *head)
    {
    	node* p;
    	if (!head)
    	{
    		p = NULL;
    	}
    	else
    	{
    		p = head;
    		while (p->next!=head)
    		{
    			p = p->next;
    		}
    	}
    	return p;  //返回指向尾结点的指针
    }
    
    /*
    * 输出带头结点的单链表中各个结点的值
    */
    void display(node* head)
    {
    	node* p;
    	p = head;
    	if (!p)
    	{
    		printf("circular single linked list is null\n");
    	}
    	else
    	{
    		printf("从头到尾,循环链表中各个值为\n");
    		while (p!=rear(head))  //循环输出p的下一个结点是头结点
    		{
    			printf("%5d",p->info);
    			p = p->next;
    		}
    		printf("%5d", p->info);
    		printf("\n");
    	}
    }
    
    //按序号查找,在带头结点的单链表中查找第i个结点
    node* findth(node* head, int i)
    {
    	node* p;
    	p = head;
    	int sum = 0;
    	if (!p||i<0)
    	{
    		printf("circular single linked list is null or input is <0\n");
    		exit(1);
    	}
    	else
    	{
    		while (p->next != head&&sum<i)  //循环输出p的下一个结点是头结点
    		{
    			printf("%5d", p->info);
    			p = p->next;
    			sum++;
    		}
    		printf("查找到了%d个结点\n",i);
    	}
    	return p;
    }
    
    //按值查找,返回x所对应结点的位置
    int find(node* head,datatype x)
    {
    	node* p = head;  //p指向头结点
    	int sum = 0;
    	if (!p )
    	{
    		printf("circular single linked list is null \n");
    		return NULL;
    	}
    	else
    	{
    		while (p->next != head && p->info!= x)  //没有找到并且没有查找完整个表
    		{
    			p = p->next;
    			sum++;
    		}
    		if (p->info==x)
    		{
    			printf("查找到了值为%d个结点\n", x);
    			return sum;  //如果找到返回位置对应的序号
    		}
    		return 0;  //如果没有找到返回0
    	}
    }
    
    /*
    功能:指定链表位置pos插入一个值为x的结点
    返回:链表头结点的指针
    */
    node* insert(node* head, datatype x, int i)
    {
    	node* p, * q, * myrear;
    	p = (node*)malloc(sizeof(node)); //为要插入的结点开辟一个结点空间
    	p->info = x;
    	if (i<0)
    	{
    		printf("插入的位置不能小于0,请重新输入\n");
    		free(p);
    		return head;
    	}
    	if (i==0&&!head)  //如果插入的位置是空链表的第一个结点,则新结点的指针域应指向它自己
    	{
    		p->next = p;    
    		head = p;
    		printf("%5d插入成功\n",x);
    
    		return head;
    	}
    	if (i==0&&head)//如果在非空的链表最前面插入
    	{
    		myrear = rear(head); //找到喜欢链表的最后一个结点
    		p->next = head;
    		myrear->next = p;
    		//head->next = p;
    		printf("%5d插入成功\n", x);
    		return head;
    	}
    	if (i>0&&!head)
    	{
    		printf("无法找到要插入的位置\n");
    		free(p);
    		return head;
    	}
    	if (i>0&&head)  //在非空的循环链表中位置i插入值为x
    	{
    		q = head;
    		int j = 1;
    		while (i!=j&&q->next!=head)
    		{
    			q = q->next;
    			j++;
    		}
    		if (i==j)  //找到对应的位置i,进行插入操作
    		{
    			p->next = q->next;
    			q->next = p;
    			printf("%5d插入成功\n", x);
    			return head;
    		}
    		else
    		{
    			printf("表中不存在第%d个结点,无法进行插入\n");
    			return head;
    		}
    	}
    }
    
    /*
    在循环链表中删除一个值为x的结点
    返回指向头结点的指针
    */
    
    node* dele(node* head, datatype x)
    {
    	node* pre = NULL, * q;//q用来指向要删除值为x的结点,pre是要删除结点的前驱。
    	if (!head)
    	{
    		printf("循环单链表为空,无法进行删除操作\n");
    		return head;
    	}
    	q = head;
    	while (q->next!=head&&q->info!=x)
    	{
    		pre = q;
    		q = q->next;
    	}
    	if (q->info==x)  //找到要删除的结点
    	{
    		if (q != head)
    		{
    			pre->next = q->next;
    			free(q);
    		}
    		else if (q->next==head)  
    		{
    			free(q);
    			head = NULL;
    		}
    		else {      //要删除的是第一个结点
    			pre = head->next;
    			while (pre->next!=q)
    			{
    				pre = pre->next; //找到q的前驱结点的位置
    			}
    			head = head->next;
    			pre->next = head;
    			free(q);
    		}
    	}
    	return head;
    }
    
    //查询链表的长度
    int length(node* head)
    {
    	node* p;
    	p = head;
    	int num = 0;
    	if (!p)
    	{
    		printf("该链表为空\n");
    	}
    	while (p->next!=head)
    	{
    		num++;
    		p = p->next;
    	}
    	return num;
    }
    
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