如何判断链表是否有环的存在

有环的定义是，链表的尾节点指向了链接中间的某个节点。比如下图，如果单链表有环，则在遍历时，在通过结点J之后，会重新回到结点D。

#include <stdio.h>#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */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;
/* 定义LinkList */
typedef struct Node *LinkList;/* 初始化顺序线性表 */
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：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{int i=0;LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */while(p){i++;p=p->next;}return i;
}/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{LinkList p,q;p=(*L)->next;           /*  p指向第一个结点 */while(p)                /*  没到表尾 */{q=p->next;free(p);p=q;}(*L)->next=NULL;        /* 头结点指针域为空 */return OK;
}/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{LinkList p=L->next;while(p){visit(p->data);p=p->next;}printf("\n");return OK;
}Status visit(ElemType c)
{printf("-> %d ",c);return OK;
}/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{int j;LinkList p;      /* 声明一结点p */p = L->next;        /* 让p指向链表L的第一个结点 */j = 1;      /*  j为计数器 */while (p && j < i)  /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */{p = p->next;  /* 让p指向下一个结点 */++j;}if ( !p || j>i )return ERROR;  /*  第i个元素不存在 */*e = p->data;   /*  取第i个元素的数据 */return OK;
}/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */
/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */
int LocateElem(LinkList L,ElemType e)
{int i=0;LinkList p=L->next;while(p){i++;if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */return i;p=p->next;}return 0;
}/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{LinkList p;int i;srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));(*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */for (i=0; i < n; i++){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;                       /*  插入到表头 */}
}/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{LinkList p,r;int i;srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */for (i=0; i < n; i++){p = (Node *)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 = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
}/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{int j;LinkList p,s;p = *L;     /* 声明一个结点 p，指向头结点 */j = 1;while (p && j < i)     /* 寻找第i个结点 */{p = p->next;++j;}if (!p || j > i)return ERROR;   /* 第i个元素不存在 */s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));  /*  生成新结点(C语言标准函数) */s->data = e;s->next = p->next;      /* 将p的后继结点赋值给s的后继  */p->next = s;          /* 将s赋值给p的后继 */return OK;
}/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{int j;LinkList p,q;p = *L;j = 1;while (p->next && j < i)   /* 遍历寻找第i个元素 */{p = p->next;++j;}if (!(p->next) || j > i)return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */q = p->next;p->next = q->next;            /* 将q的后继赋值给p的后继 */*e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */free(q);                    /* 让系统回收此结点，释放内存 */return OK;
}/* 单链表反转/逆序 */
Status ListReverse(LinkList L)
{LinkList current,pnext,prev;if(L == NULL || L->next == NULL)return L;current = L->next;  /* p1指向链表头节点的下一个节点 */pnext = current->next;current->next = NULL;while(pnext){prev = pnext->next;pnext->next = current;current = pnext;pnext = prev;}//printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);L->next = current;  /* 将链表头节点指向p1 */return L;
}Status ListReverse2(LinkList L)
{LinkList current, p;if (L == NULL){return NULL;}current = L->next;while (current->next != NULL){p = current->next;current->next = p->next;p->next = L->next;L->next = p;ListTraverse(L);printf("current = %d, \n", current -> data);}return L;
}Status ListReverse3(LinkList L)
{LinkList newList;    //新链表的头结点LinkList tmp;       //指向L的第一个结点，也就是要摘除的结点//参数为空或者内存分配失败则返回NULLif (L == NULL || (newList = (LinkList)malloc(sizeof(Node))) == NULL){return NULL;}//初始化newListnewList->data = L->data;newList->next = NULL;//依次将L的第一个结点放到newList的第一个结点位置while (L->next != NULL){tmp = newList->next;         //保存newList中的后续结点newList->next = L->next;       //将L的第一个结点放到newList中L->next = L->next->next;     //从L中摘除这个结点newList->next->next = tmp;        //恢复newList中后续结点的指针}//原头结点应该释放掉，并返回新头结点的指针free(L);return newList;
}// 获取单链表倒数第N个结点值
Status GetNthNodeFromBack(LinkList L, int n, ElemType *e)
{int i = 0;LinkList firstNode = L;while (i < n && firstNode->next != NULL){//正数N个节点，firstNode指向正的第N个节点i++;firstNode = firstNode->next;printf("%d\n", i);}if (firstNode->next == NULL && i < n - 1){//当节点数量少于N个时，返回NULLprintf("超出链表长度\n");return ERROR;}LinkList secNode = L;while (firstNode != NULL){//查找倒数第N个元素secNode = secNode->next;firstNode = firstNode->next;//printf("secNode:%d\n", secNode->data);//printf("firstNode:%d\n", firstNode->data);}*e = secNode->data;return OK;
}// 找到链表的中间节点
Status GetMidNode(LinkList L, ElemType *e) {LinkList search, mid;mid = search = L;while (search->next != NULL){//search移动的速度是 mid 的2倍if (search->next->next != NULL){search = search->next->next;mid = mid->next;//printf("search %d\n", search->data);//printf("mid %d\n", mid->data);}else{search = search->next;}}*e = mid->data;return OK;
}int HasLoop(LinkList L)
{int step1 = 1;int step2 = 2;LinkList p = L;LinkList q = L;//while (p != NULL && q != NULL && q->next == NULL)while (p != NULL && q != NULL && q->next != NULL){p = p->next;if (q->next != NULL)q = q->next->next;printf("p:%d, q:%d \n", p->data, q->data);if (p == q)return 1;}return 0;
}int HasLoop2(LinkList L)
{int step1 = 1;int step2 = 2;LinkList p = L;LinkList q = L;while (p != NULL && q != NULL && q->next != NULL){p = p->next;if (q->next != NULL)q = q->next->next;printf("p:%d, q:%d \n", p->data, q->data);if (p == q)return 1;}return 0;
}int main()
{LinkList L;Status i;int j,k,pos,value;int opp;ElemType e;i=InitList(&L);printf("链表L初始化完毕，ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));printf("\n1.整表创建（头插法） \n2.整表创建（尾插法） \n3.遍历操作 \n4.插入操作");printf("\n5.删除操作 \n6.获取结点数据 \n7.查找某个数是否在链表中 \n8.置空链表");printf("\n9.链表反转逆序 \n10.求链表倒数第N个数 \n11.找到链表的中间结点 \n12.判断链表是否有环");printf("\n0.退出 \n请选择你的操作：\n");while(opp != '0'){scanf("%d",&opp);switch(opp){case 1:CreateListHead(&L,10);printf("整体创建L的元素(头插法)：\n");ListTraverse(L);printf("\n");break;case 2:CreateListTail(&L,10);printf("整体创建L的元素(尾插法)：\n");ListTraverse(L);printf("\n");break;case 3:ListTraverse(L);printf("\n");break;case 4:printf("要在第几个位置插入元素？");scanf("%d",&pos);printf("插入的元素值是多少？");scanf("%d",&value);ListInsert(&L,pos,value);ListTraverse(L);printf("\n");break;case 5:printf("要删除第几个元素？");scanf("%d",&pos);ListDelete(&L,pos,&e);printf("删除第%d个元素成功，现在链表为：\n", pos);ListTraverse(L);printf("\n");break;case 6:printf("你需要获取第几个元素？");scanf("%d",&pos);GetElem(L,pos,&e);printf("第%d个元素的值为：%d\n", pos, e);printf("\n");break;case 7:printf("输入你需要查找的数：");scanf("%d",&pos);k=LocateElem(L,pos);if(k)printf("第%d个元素的值为%d\n",k,pos);elseprintf("没有值为%d的元素\n",pos);printf("\n");break;case 8:i=ClearList(&L);printf("\n清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));ListTraverse(L);printf("\n");break;case 9:ListReverse2(L);//L=ListReverse3(L);printf("\n反转L后\n");ListTraverse(L);printf("\n");break;case 10:printf("你要查找倒数第几个结点的值？");scanf("%d", &value);GetNthNodeFromBack(L,value,&e);printf("倒数第%d个元素的值为：%d\n", value, e);printf("\n");break;case 11:GetMidNode(L, &e);printf("链表中间结点的值为：%d\n", e);printf("\n");break;case 12:if( HasLoop(L) ){printf("方法一: 链表有环\n");}else{printf("方法一: 链表无环\n");}if( HasLoop2(L) ){printf("方法二: 链表有环\n");}else{printf("方法二: 链表无环\n");}printf("\n");break;case 0:exit(0);}}}

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