數據結構與算法-目錄
循環鏈表是另一種形式的鏈式存貯結構。它的特點是表中最后一個結點的指針域指向頭結點，整個鏈表形成一個環。
對于單個鏈表，由于每個結點只存儲了向后的指針，到了尾標志就停止了向后鏈的操作，這樣當中某一結點就無法找到它的前驅結點了。
將單鏈表中終端結點的指針由空指針改為指向頭結點，就使整個單鏈表形成一個環， 這種頭尾相接的單鏈表稱為單循環鏈表，簡稱循環鏈表。
循環鏈表解決了一個很麻煩的問題，如何從當中一個結點出發，訪問到鏈表的全部結點。
循環鏈表和單鏈表的主要差異就是在于循環的判斷條件上，原來是判斷p->next是否為空，現在則是p->next不等于頭結點，則循環未結束。
示例程序
CList.h
//CList.h
//結構體定義以及函數聲明
#ifndef CLIST_H
#define CLIST_H
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <malloc.h>
#include <iostream>
typedef int ElemType;
typedef struct Node
{
ElemType data;
struct Node *next;
}Node, *PNode;
typedef struct List
{
PNode head;
PNode tail;
int size;
}List,*PList;
bool InitList(PList list);
void Create_t(PList list,ElemType x); //尾插
void Create_h(PList list,ElemType x); //頭插
void del_back(PList list); //尾刪
void del_front(PList list); //頭刪
void sortList(PList list); //排序
void insert_val(PList list,ElemType x); //按值插
PNode find(PList list,ElemType x);
void del_val(PList list,ElemType x);
void modify(PList list,ElemType x1,ElemType x2);
void clear(PList list);
void destroy(PList list);
void reserve(PList list);
int length(PList list);
void menu();
void showList(PList list);
void show_tail(PList list);
ElemType next(PList list,ElemType x);
ElemType prio(PList list,ElemType x);
PNode prev(PList list,PNode p);
#endif
CList.cpp
//CList.cpp
//函數實現
#include"CList.h"
void menu() //提供選項的菜單函數
{
printf("***************************************************************\n");
printf("* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *\n");
printf("* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*\n");
printf("* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *\n");
printf("* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *\n");
printf("* [16] next [17]prio *\n");
printf("***************************************************************\n");
}
bool InitList(PList list)
{
list->head = (PNode)malloc(sizeof(Node)); //初始化一個頭結點
assert(list->head != NULL); //斷言，表達式為真，接著往下執行
list->head->next = list->head; //初始化head和tail指針，使其都指向頭節點
list->tail = list->head;
list->size = 0; //長度初始化為0
return true;
}
void Create_t(PList list,ElemType x) //尾插法
{
PNode s = (PNode)malloc(sizeof(Node));
assert(s != NULL);
s->data = x; //填充數據域
list->tail->next = s; //tail指向最后一個節點，把新建立的節點鏈接到鏈表的最后
s->next = list->head; //單循環鏈表，新節點的next指向頭結點
list->tail = s; //改變尾指針的指向
list->size++;
}
void showList(PList list) //鏈表顯示函數
{
if(1>list->size)
{
printf("--鏈表為空\n");
return ;
}
PNode p = list->head->next;
while(list->head != p) //逐個遍歷鏈表
{
printf("%d ",p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
}
void Create_h(PList list,ElemType x) //頭插法
{
PNode s = (PNode)malloc(sizeof(Node));
assert(s != NULL);
s->data = x; //填充數據域
s->next = list->head->next; //新節點指向第一個節點
list->head->next = s; //頭節點的next指向新節點s
if(list->size == 0) //如果是第一次頭插，需改變尾指針和尾節點的next指向，之后都不改變
{
list->tail = s;
list->tail->next = list->head;
}
list->size++; //插入一個，長度加1
}
void del_back(PList list) //尾刪
{
if(0==list->size)
return;
PNode p = list->head;
while(list->head != p->next->next) //找到倒數第二個節點
{
p = p->next;
}
p->next = list->head; //把最后一個節點分離
free(list->tail); //釋放最后一個節點
list->tail = p; //尾指針指向原來的倒數第二個節點（現在倒數第一）
printf("--尾節點已刪除\n");
list->size--;
}
void del_front(PList list) //頭刪
{
if(0==list->size)
return;
else
{
PNode p = list->head->next;
if(1==list->size)
{ //只有一個節點，若刪去，需改變尾指針
list->tail = list->head;
list->head->next = list->head;
}
else
{
list->head->next = p->next; //頭指針指向第二個節點
}
free(p); //釋放第一個節點
}
printf("--頭節點已刪除\n");
list->size--;
}
void show_tail(PList list) //為測試尾指針是否正確改變，需顯示最后一個節點
{
printf("--鏈表的尾節點是：》%d \n",list->tail->data);
}
void sortList(PList list) // 對無序鏈表進行從小到大排序
{
if(2>list->size)
return ;
PNode p = list->head->next;
PNode q = p->next;
for(int i = 0;i<list->size-1;i++,p = list->head->next,q = p->next) //n個數比較n-1趟
{
for(int j = 0;j<list->size-1-i;j++,p=q,q=q->next) //第i趟比較n-i次
{
if(p->data > q->data) //如果前面的數大于后面，則交換
{
p->data = p->data + q->data;
q->data = p->data - q->data;
p->data = p->data - q->data;
}
}
}
}
void insert_val(PList list,ElemType x) //鏈表有序的前提下，給一個值插入
{
PNode p = list->head->next,q = list->head;
while(list->head != p) //找到能插入的位置，會在p、q之間
{
if(x<p->data)
break;
q = p;
p = p->next;
}
PNode s = (PNode)malloc(sizeof(Node)); //初始化新節點
s->data = x;
q->next = s; //把新節點插入到鏈表中（在p,q之間插入）
s->next = p;
if(list->head == p) //如果新節點的值最大，即尾插，需改變尾指針和尾節點的next指向
{
list->tail = s;
list->tail->next=list->head;
}
list->size++;
}
PNode find(PList list,ElemType x) //返回要查找元素的前面一個的地址
{
PNode p = list->head;
while(list->tail != p && list->head != p->next && x != p->next->data)
{
p = p->next; //循環結束，p指向x的前面一個元素
}
if(list->head == p->next) //如果p指向最后一個元素，說明沒有找到
{
printf("--沒找到！\n");
return NULL;
}
return p;
}
void del_val(PList list,ElemType x) //刪除指定的值x
{
if(0 == list->size)
return ;
PNode p = find(list,x);
PNode q = NULL;
if(NULL != p)
{
q = p->next; //q指向要刪除的節點
if(q == list->tail) //若刪除最后一個節點，需改變尾指針
{
p->next = list->head;
list->tail = p;
}
else
{
p->next = q->next;
}
free(q); //釋放要刪除的節點
list->size--;
printf("--%d已刪除!\n",x);
}
return ;
}
void modify(PList list,ElemType x1,ElemType x2) //把原有的x1修改成x2
{
PNode p = find(list,x1);
if(NULL != p)
p->next->data = x2;
else
return ;
}
void clear(PList list) //刪除鏈表的所有節點，但不刪除頭結點
{
PNode p = list->head->next;
PNode q = p;
while(list->head != p)
{
p = p->next; //p依次后移，跟屁蟲q依次釋放節點
free(q);
q = p;
}
list->tail = list->head; //修改尾指針和鏈表長度
list->head->next = list->head;
list->size = 0;
printf("--鏈表已被清空！\n");
}
void destroy(PList list) //摧毀鏈表，包括所有節點和頭結點
{
clear(list);
free(list->head);
list->head = NULL;
list->tail = NULL;
printf("--鏈表已被摧毀！\n");
}
PNode prev(PList list,PNode p) //返回p指向的前面一個節點
{
if(p != list->head)
{
PNode q = list->head->next;
while(q != list->head && q->next != p) //依次往后移，知道尾指針的前面一個節點
q=q->next;
if(q->next == p)
return q;
}
return NULL;
}
void reserve(PList list) //逆置鏈表
{
PNode s = (PNode)malloc(sizeof(Node)); //建立一個節點
s->next = list->tail;
PNode p = list->tail;
while(list->tail != list->head->next) //把原鏈表的尾節點到第一個節點依次連接到新節點上
{
list->tail = prev(list,list->tail);
list->tail->next = list->head;
p->next = list->tail;
p=p->next;
}
p->next = s; //p指向第一個節點，即新鏈表的最后一個節點，尾指針的next指向頭結點s，鏈表結束
free(list->head); //釋放原來的頭結點
list->head = s; //把s變成新的頭指針
}
int length(PList list) //求鏈表的長度
{
return list->size;
}
ElemType next(PList list,ElemType x) //返回x的后繼
{
PNode p = find(list,x);
if(NULL == p)
return -1;
if(p->next == list->tail) //因為是單循環鏈表，尾節點的下一個元素是第一個節點
{
return list->head->next->data;
}
p=p->next;
return p->next->data;
}
ElemType prio(PList list,ElemType x) //返回x的前驅
{
PNode p = find(list,x);
if(NULL != p)
{
if(p == list->head || p == list->tail)
{
return list->tail->data;
}
return p->data;
}
return -1;
}
main.cpp
//main.cpp
//測試函數
#include "CList.h"
int main()
{
List mylist;
InitList(&mylist);
ElemType item = 0;
int pos = 0;
int chose = 1;
PNode p = NULL;
while(chose)
{
menu();
printf("給出想要操作的序號：\n");
scanf("%d",&chose);
switch(chose)
{
case 0:
destroy(&mylist);
chose = 0;
break;
case 1:
printf("輸入要尾插的數據[-1結束]：\n");
while(scanf("%d",&item),item!=-1)
{
Create_t(&mylist,item);
}
break;
case 2:
printf("輸入要頭插的數據：\n");
while(scanf("%d",&item),item!=-1)
{
Create_h(&mylist,item);
}
break;
case 3:
showList(&mylist);
break;
case 4:
del_back(&mylist);
break;
case 5:
del_front(&mylist);
break;
case 6:
printf("給出要插入的數：\n");
scanf("%d",&item);
insert_val(&mylist,item);
break;
case 7:
show_tail(&mylist);
break;
case 8:
printf("輸入要查找的數：\n");
scanf("%d",&item);
p = find(&mylist,item);
if(NULL!=p)
printf("%d\n",p->next->data);
break;
case 9:
printf("輸入要刪除的數：\n");
scanf("%d",&item);
del_val(&mylist,item);
break;
case 10:
sortList(&mylist);
break;
case 11:
printf("輸入要修改的數和修改后的數\n");
scanf("%d %d",&item,&pos);
modify(&mylist,item,pos);
break;
case 12:
clear(&mylist);
break;
case 13:
destroy(&mylist);
break;
case 14:
reserve(&mylist);
break;
case 15:
printf("鏈表長度為：%d\n",length(&mylist));
break;
case 16:
printf("輸入想要找哪個一數的后繼：\n");
scanf("%d",&item);
printf("%d 的后繼是：%d\n",item,next(&mylist,item));
break;
case 17:
printf("輸入想要找哪個一數的前驅：\n");
scanf("%d",&item);
printf("%d 的前驅是：%d\n",item,prio(&mylist,item));
break;
default:
printf("重新輸入\n");
break;
}
}
return 0;
}
運行測試：
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
1
輸入要尾插的數據[-1結束]：
5 6 9 2 8 2 6 -1
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
3
5 6 9 2 8 2 6
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
8
輸入要查找的數：
2
2
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
7
--鏈表的尾節點是：》6
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
10
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
3
2 2 5 6 6 8 9
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
14
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
3
9 8 6 6 5 2 2
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
16
輸入想要找哪個一數的后繼：
8
8 的后繼是：6
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
12
--鏈表已被清空！
***************************************************************
* [0] quit_system [1] Create_t [2] Create_h [3] showList *
* [4] del_back [5] del_front [6] insert_val [7] show_tail*
* [8] find [9] del_val [10] sortList [11] modify *
* [12]clear [13]destroy [14] resver [15]length *
* [16] next [17]prio *
***************************************************************
給出想要操作的序號：
3
--鏈表為空
