数据结构 2-3-3 循环链表

一、概念

循环链表是在一般链表的基础上，对链表的尾结点做改动，让其的next指针不指向NULL，而是改为指向头结点，从而让整个链表形成一个环。

二、定义

定义与一般链表没区别

三、代码实现

循环链表可以分成循环单链表和循环双链表，与不循环的代码的区别在于增加删减节点时对前驱后继的修改。

初始化时，头结点的next指针不再指向空而是换为指向自己。

使用头插法时，单循环链表与不循环没有区别，因为每次增加的节点相当于在链表的中间，并没有影响到后面的节点。双循环链表也是一个道理。

使用尾插法则有小小的变动，因为插入的节点在尾部，所以要插入的节点的next指针指向的要换成head头结点。

//单循环链表尾插法
void buttominsert(int n)
{for(int i=0;i<n;i++){struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));scanf("%d",&temp->num);temp->next=head;L->next=temp;L=L->next;head->num++;}
}
//双循环链表尾插法
void buttominsert(int n)
{for(int i=0;i<n;i++){struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));scanf("%d",&temp->num);temp->next=head;temp->pre=L;L->next=temp;L=L->next;head->num++;}
}

除此之外，在遍历链表时到表尾的条件也要做出修改，因为最后一个节点的next不再是空而是head。其余部分上实现起来和一般的单链表双链表没什么区别，主要还是因为变化根本就不大，修改的就只有最后一个节点而已。直接上手撸代码。

//循环单链表
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct LNode{int num;struct LNode *next;
};
struct LNode *head;//头结点
struct LNode *L;//尾结点
void init()
{head=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));L=head;head->next=head;head->num=0;
}
void print()
{struct LNode *out;out=head->next;while(out!=head){printf("%d ",out->num);out=out->next;}printf("\n");printf("The length of the list is %d\n",head->num);
}
void headinsert(int n)
{for(int i=0;i<n;i++){struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));scanf("%d",&temp->num);temp->next=head->next;head->next=temp;head->num++;}
}
void buttominsert(int n)
{for(int i=0;i<n;i++){struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));scanf("%d",&temp->num);temp->next=head;L->next=temp;L=L->next;head->num++;}
}
int search(int tar)
{int cnt=0;struct LNode *temp;temp=head->next;while(temp!=head){if(temp->num==tar)return cnt;cnt++;temp=temp->next;}return -1;
}
bool insert(int tar,int num)
{if(tar<0||tar>head->num)return false;struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));temp->num=num;struct LNode *p=head;while(tar--)p=p->next;temp->next=p->next;p->next=temp;head->num++;return true;
}
bool Delete(int tar)
{if(tar<0||tar>=head->num)return false;struct LNode *p,*q;p=head;while(tar--)p=p->next;q=p->next;p->next=p->next->next;free(q);head->num--;return true;
}
void delmode()
{int tar;printf("Input the location that you want to delete:");scanf("%d",&tar);if(!Delete(tar-1))printf("Delete failed\n");elseprintf("Delete succeed\n");
}
void insmode()
{int tar,num;printf("Input the location and num that you want to insert:");scanf("%d %d",&tar,&num);if(!insert(tar-1,num))printf("Insert failed\n");elseprintf("Insert succeed\n");
}
void seamode()
{int tar;printf("Input the number you want to search:");scanf("%d",&tar);int ans=search(tar);if(ans==-1)printf("Find failed\n");elseprintf("The target is at the %d\n",ans+1);
}
int main()
{init();int n,tar,num,choice=-1;printf("Input the amount of elements:");scanf("%d",&n);buttominsert(n);//headinsert(n);print();while(choice!=0){printf("1-delete\n");printf("2-insert\n");printf("3-show\n");printf("4-search\n");printf("0-exit\n");printf("Choice the function you want:");scanf("%d",&choice);switch(choice){case 1:delmode();break;case 2:insmode();break;case 3:print();break;case 4:seamode();break;case 0:break;default:printf("input error!");break;} }   return 0;}

//循环双链表
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct LNode{int num;struct LNode *next;struct LNode *pre;
};
struct LNode *head;//头结点
struct LNode *L;//尾结点
void init()
{head=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));L=head;head->next=head;head->pre=head;head->num=0;
}
void print()
{struct LNode *out;out=head->next;while(out!=head){printf("%d ",out->num);out=out->next;}printf("\n");printf("The length of the list is %d\n",head->num);
}
void headinsert(int n)
{for(int i=0;i<n;i++){struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));scanf("%d",&temp->num);temp->next=head->next;temp->pre=head;head->next=temp;head->num++;}
}
void buttominsert(int n)
{for(int i=0;i<n;i++){struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));scanf("%d",&temp->num);temp->next=head;temp->pre=L;L->next=temp;L=L->next;head->num++;}
}
int search(int tar)
{int cnt=0;struct LNode *temp;temp=head->next;while(temp!=head){if(temp->num==tar)return cnt;cnt++;temp=temp->next;}return -1;
}
bool insert(int tar,int num)
{if(tar<0||tar>head->num)return false;struct LNode *temp;temp=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));temp->num=num;struct LNode *p=head;while(tar--)p=p->next;temp->next=p->next;temp->pre=p;p->next->next->pre=temp;p->next=temp;head->num++;return true;
}
bool Delete(int tar)
{if(tar<0||tar>=head->num)return false;struct LNode *p,*q;p=head;while(tar--)p=p->next;q=p->next;p->next=p->next->next;p->next->pre=p;free(q);head->num--;return true;
}
void delmode()
{int tar;printf("Input the location that you want to delete:");scanf("%d",&tar);if(!Delete(tar-1))printf("Delete failed\n");elseprintf("Delete succeed\n");
}
void insmode()
{int tar,num;printf("Input the location and num that you want to insert:");scanf("%d %d",&tar,&num);if(!insert(tar-1,num))printf("Insert failed\n");elseprintf("Insert succeed\n");
}
void seamode()
{int tar;printf("Input the number you want to search:");scanf("%d",&tar);int ans=search(tar);if(ans==-1)printf("Find failed\n");elseprintf("The target is at the %d\n",ans+1);
}
int main()
{init();int n,tar,num,choice=-1;printf("Input the amount of elements:");scanf("%d",&n);buttominsert(n);//headinsert(n);print();while(choice!=0){printf("1-delete\n");printf("2-insert\n");printf("3-show\n");printf("4-search\n");printf("0-exit\n");printf("Choice the function you want:");scanf("%d",&choice);switch(choice){case 1:delmode();break;case 2:insmode();break;case 3:print();break;case 4:seamode();break;case 0:break;default:printf("input error!");break;} }   return 0;}

四、优缺点分析

因为循环链表是个环，所以头结点的意义会稍微有点模糊，因为从任意一个节点都可以访问到全部节点，所以从这个角度看，头结点的意义会不那么明显，除此之外，头指针也可以取消，只留一个尾指针即可，这是因为其循环的缘故，尾指针的下一个就成了头指针所指向的头结点，这样操作起来就更加高效。若设的是头指针，对表尾进行操作需要 O(n）的时间复杂度，而若设的是尾指针 next 即为头指针，对于表头与表尾进行操作都只需要 O(1）的时间复杂度。