@TOC
上一篇博客“线性表” 详细讲解了顺序表和单链表的基本操作。本篇博客主要讲解对于循环链表的基本操作。
1. 线性表概要
我们先来总的看一下线性表主要有哪些操作，如下图：
线性表的主要操作
红框里面的内容是本篇博客主要讲解的内容，后面的博客会继续讲解双向链表，循环双向链表等。
先回顾一下单链表
链表是一种线性表, 也是一种存储数据的数据结构.如下图：这种的一个节点中包含自身数据以及指向下一个节点的位置,一个嵌套着下一个. 这中结构就称之为链表.
链表结构
链表
2. 单向循环链表
本篇博客demo点击这里下载：单向循环链表demo
单向循环链表结点的定义跟单链表一样，区别就是尾结点执行头结点，形成一个环。 如下图（1）表示一个单向循环链表，由尾结点指向头结点：
图1：单向循环链表
我们再来回顾一下单向链表的结构图：如下图：图2
图2：单向链表
我们对比看，可以明显的看出，单向循环链表和单向链表的区别，仅仅是多了一个尾结点指针指向头结点的过程，他们的结点定义是一样的。
- 单向循环链表结点定义如下：
typedef int KStatus;
typedef int KElementType;
typedef struct KNode {
KElementType data;//用来存储一个int数据(具体数据类型根据开发实际情况而定,此处使用int)
struct KNode *next;//指向下一个节点的指针
} Node;
typedef struct KNode * LinkList;
2.1 建表
单向循环链表的建表过程跟单链表非常相似。我们一般都采用尾部插入法，这样比较符合我们的业务逻辑，尾部插入法的得到的数据和我们定义的顺序是一样的，如果采用头部插入法，则得到的是一个逆序的表。
如我们初始化链表时，只是有一个头结点，它的next指针指向它自己，如下图3是一个空链表：
图3：空链表
我们采用尾部插入法，分别插入数据9，16，18，20 就得到了下面的链表，如图4：
图4：非空单向循环链表
我们插入建表的过程如下：
分为两种情况：① 第一次开始创建; ②已经创建,往里面新增数据
判断是否第一次创建链表：
YES->创建一个新结点,并使得新结点的next 指向自身; (L)->next = (L);
NO-> 找链表尾结点,将尾结点的next = 新结点. 新结点的next = (*L);
我们细分一下过程如下：
-
我们先初始化得到一个空链表如下：
图3：空链表 - 插入1个结点后如下：
第二步：插入一个结点
-
插入2个结点后如下：
第三步：插入2个结点
代码实现如下：
- 方式1：
//1. 创建循环链表
//2种情况:① 第一次开始创建; ②已经创建,往里面新增数据
/* 1. 判断是否第一次创建链表
YES->创建一个新结点,并使得新结点的next 指向自身; (*L)->next = (*L);
NO-> 找链表尾结点,将尾结点的next = 新结点. 新结点的next = (*L);
*/
KStatus createCircleList(LinkList *L) {
int item;
LinkList temp = NULL;
LinkList target = NULL;
printf("输入节点的值，输入0结束\n");
while (1) {
scanf("%d",&item);
if(item == 0) break;
//判断，如果输入的链表是空，则创建一个新结点，并且使其next指针指向自己 (*head)->next=*head;
if(NULL == *L) {
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!L) return ERROR;
(*L)->data = item;
(*L)->next = *L;
} else {
//如果输入的链表不为空，则寻找链表的尾结点，是尾结点的next=新节点。新节点的next指向头节点
for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!temp) return ERROR;
//结点赋值，并插入尾部
temp->data = item;
//1.新节点指向头节点
temp->next = *L;
//2.尾节点指向新节点
target->next = temp;
}
}
return OK;
}
上面的代码我们通过一个for循环来查找到链表的尾部结点，实际上我们初始化链表的时候，可以用一个指针r专门指向尾结点，这样我们就没有必要循环遍历去查找尾结点了，修改后的代码如下：
- 方式2：
KStatus createCircleList2(LinkList *L) {
int item;
LinkList temp = NULL;
//LinkList target = NULL;
//增加一个赋值指针，指向尾结点
LinkList r = *L;
printf("输入节点的值，输入0结束\n");
while (1) {
scanf("%d",&item);
if(item == 0) break;
//判断，如果输入的链表是空，则创建一个新结点，并且使其next指针指向自己 (*head)->next=*head;
if(NULL == *L) {
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!L) return ERROR;
(*L)->data = item;
(*L)->next = *L;
//记录尾结点
r = *L;
} else {
//如果输入的链表不为空，则寻找链表的尾结点，是尾结点的next=新节点。新节点的next指向头节点
//for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
//这里已经用r指向了尾结点，不需要查找了。
temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!temp) return ERROR;
//结点赋值，并插入尾部
temp->data = item;
//1.新节点指向头节点
temp->next = *L;
//2.尾节点指向新节点
r->next = temp;
//移动r指针，保存r指针一直指向尾结点
r = temp;
}
}
return OK;
}
2.2 遍历
循环链表的遍历很简单，一个do while 语句就做完了，如下遍历代码:
// 2.遍历循环链表
void traverseCircleList(LinkList L) {
//判断链表是否为空
if(!L) {
printf("链表为空！\n");
return;
}
LinkList temp;
temp = L;
do {
printf("%6d", temp->data);
temp = temp->next;
}while (temp != L) ;
printf("\n");
}
2.3 插入
单向循环链表的插入也跟单向链表插入相似，只是多了尾部结点指针特殊处理。
单向循环链表的插入又分为两种情况：
- 第一种情况：插入位置在首结点，需要单独特殊处理
- 第二种情况: 其他位置（非首结点）可以统一处理
为了更好的理解，下面我们通过图来区分两种情况的插入。
第一种情况：插入位置在首结点，如下图（图2.3.1）：
图2.3.1：情况1 插入位置在首结点
根据上图，我们来分析一下第一种情况的插入过程大致如下：
首先我们创建一个新结点，赋值为2，
然后，我们用下面三步完成结点2的插入
1、将新创建的结点 next 指向原来的首元结点。（上图对应标号2，我们用结点X的next指针指向结点A）
2、将尾结点 next 指向新创建的结点。（上图对应标号3，将尾结点C的next指针指向新的头结点X）
3、将L指针指向新创建的结点。（上图对应标号4 ，将L指向新的首结点X）
完成插入后得到：
图2.3.2：情况1 插入位置在首结点，插入完成
注意：这里步骤1，2的顺序不能更换，假设我们先指向步骤2，再执行步骤1，那么我们原来的首节点1，就会丢失，找不到了。我们链表插入的最重要的原则就是，保证链表不要丢失结点。断开结点前必须有指针指向即将要断开的结点，这样才能保证不丢失结点。
第二种情况: 其他位置（非首结点），如下图：
图2.3.3：情况3 插入位置在非首结点
如上图表示的第二种情况，在非首节点插入新创建的结点X
如上图所示，我们同样先新建一个结点X，假设我们要插入在B和C之间，那么我们首先需要找到C结点的前一个结点B，然后再用同样的3步完成插入操作。
插入过程：
1、找到插入结点前一个结点(B结点)，（我们用target指针指向B.）
2、将新创建结点X的next 指向插入位置后面的结点(X->next = C)
3、然后再把插入位置前面的结点next 指向新创建的结点（B->next= X）
完成插入后我们得到如下：
图2.3.3：情况3 插入位置在非首结点，插入完成
插入结点的实现代码如下：
// 3. 循环链表插入元素
// L : 链表指针
// place: 要插入的位置
// data : 要插入的数据
KStatus insertElement(LinkList *L, int place, int data) {
LinkList temp, target;
int I;
//先判断位置是否为首结点，在首结点需要单独处理
if (place == 1) {
//1. 创建一个新结点
temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
//判断内存是否分配成功
if (! temp) return ERROR;
//赋值
temp->data = data;
//2. 找到链表的最后一个结点，尾结点
for(target = *L; target->next != *L ; target = target->next);
//3.找到尾结点，插入到尾结点后面
//3.1 让新结点的next,指向新的头结点
temp->next = *L;
//3.2 让尾结点的next指向新的结点，这样新的结点成了新的尾结点。
target->next = temp;
//3.3 让头指针指向新的尾结点
*L = temp;
} else { //其他位置
//1. 创建一个新结点
temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
//判断内存是否分配成功
if (! temp) return ERROR;
//赋值
temp->data = data;
//2. 找到链表的第place - 1 的位置
for(i = 1, target = *L; target->next != *L && i != place - 1 ; target = target->next, i++);
//3. 指向插入操作，将新结点插入到place位置
//3.1 新结点的next 指向target原来的next位置 ;
temp->next = target->next;
//3.2 插入结点的前驱指向新结点
target->next = temp;
}
return OK;
}
2.4 删除
删除跟插入一样，也是分为两种情况：
- 第一种情况：删除首结点，需要特殊处理。
- 第二种情况：删除其他结点，非首结点，可以统一处理。
对于第一种情况（删除首结点）：
图2.4.1：删除首结点
我们来分析一下过程：
如上图，我们要删除首结点A，我们先要找到尾结点C。
然后，将尾结点C的next,指向新的首结点B。（C->next = B）
然后，将L指向新的首结点B。(*L = B)
最后释放A结点的内存。
第二种情况删除非首结点：
图2.4.2：删除非首结点
我们删除非首结点的话就可以统一处理，如上图，假设我们删除结点X,
那我们先要找到X的上一个结点B。
然后，将X的上一个结点也就是B的next执行 X的下一个结点也就是C。 （B->next = C 或者 B->next = B->next->next）
最后我们释放X结点的内存。
实现代码如下：
// 4. 循环链表删除元素
// 删除第place位置的元素
// L : 链表指针
// place: 要删除的位置
KStatus deleteElement(LinkList *L, int place) {
LinkList temp, target;
int I;
//temp 指向链表首元结点
temp = *L;
//如果为空链表，则结束
if (!temp) return ERROR;
//判断是否是首节点，如果是首结点需要单独特殊处理
if (place == 1) {
//①.如果删除到只剩下首元结点了,则直接将*L置空;
if((*L)->next == (*L)) {
*L = NULL;
return OK;
}
//②.链表还有很多数据,但是删除的是首结点;
// 2.1 先要找到尾结点，
for (target = *L; target->next != *L; target = target->next) ;
// 2.2 使得尾结点next 指向头结点的下一个结点 target->next = (*L)->next;
temp = *L;
*L = (*L)->next;
// 2.3 新结点做为头结点,则释放原来的头结点
target->next = *L;
//释放资源
free(temp);
} else { //其他位置，统一处理
//遍历找到第place-1个位置
for (i = 1, target = *L; target->next != *L && i != place - 1; target = target->next, i++) {
//找到删除结点前一个结点target
//用temp指向要删除的元素，第place位置
temp = target->next;
//使得target->next 指向下一个结点
target->next = temp->next;
//释放内存
free(temp);
}
}
return OK;
}
2.5 查询
查询非常结点，一个while循环就弄完了，实现代码如下：
//5. 循环列表查询
// 返回位置的索引值
int queryValue(LinkList L , int value) {
int i = 1;
LinkList p = L;
//寻找链表中的结点 data == value
while (p->data != value) {
I++;
p = p->next;
}
//当尾结点指向头结点就会直接跳出循环,所以要额外增加一次判断尾结点的data == value;
if (p->next == L && p->data != value) return -1; //没有找到
//找到了元素，返回下标
return I;
}
2.6 单元测试
// 6. 单元测试
void test() {
LinkList head;
int place,num;
int iStatus;
iStatus = createCircleList(&head);
//iStatus = createCircleList2(&head);
printf("原始的链表：\n");
traverseCircleList(head);
// printf("输入要插入的位置和数据用空格隔开：");
// scanf("%d %d",&place,&num);
// iStatus = insertElement(&head,place,num);
// traverseCircleList(head);
printf("输入要删除的位置：");
scanf("%d",&place);
deleteElement(&head,place);
traverseCircleList(head);
printf("输入你想查找的值:");
scanf("%d",&num);
place = queryValue(head,num);
if(place!=-1)
printf("找到的值的位置是place = %d\n",place);
else
printf("没找到值\n");
}
2.7 完整代码实现
//
// main.c
// 004_CircularLinedList
//
// Created by 孔雨露 on 2020/4/5.
// Copyright © 2020 Apple. All rights reserved.
//
#include
#include "string.h"
#include "ctype.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#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 */
//定义结点
typedef struct Node{
ElemType data;
struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node * LinkList;
/*
4.1 循环链表创建!
2种情况:① 第一次开始创建; ②已经创建,往里面新增数据
1. 判断是否第一次创建链表
YES->创建一个新结点,并使得新结点的next 指向自身; (*L)->next = (*L);
NO-> 找链表尾结点,将尾结点的next = 新结点. 新结点的next = (*L);
*/
Status CreateList(LinkList *L){
int item;
LinkList temp = NULL;
LinkList target = NULL;
printf("输入节点的值，输入0结束\n");
while(1)
{
scanf("%d",&item);
if(item==0) break;
//如果输入的链表是空。则创建一个新的节点，使其next指针指向自己 (*head)->next=*head;
if(*L==NULL)
{
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!L)exit(0);
(*L)->data=item;
(*L)->next=*L;
}
else
{
//输入的链表不是空的，寻找链表的尾节点，使尾节点的next=新节点。新节点的next指向头节点
for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
temp=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!temp) return ERROR;
temp->data=item;
temp->next=*L; //新节点指向头节点
target->next=temp;//尾节点指向新节点
}
}
return OK;
}
Status CreateList2(LinkList *L){
int item;
LinkList temp = NULL;
LinkList target = NULL;
LinkList r = NULL;
printf("请输入新的结点, 当输入0时结束!\n");
while (1) {
scanf("%d",&item);
if (item == 0) {
break;
}
//第一次创建
if(*L == NULL){
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!*L) return ERROR;
(*L)->data = item;
(*L)->next = *L;
r = *L;
}else{
temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if(!temp) return ERROR;
temp->data = item;
temp->next = *L;
r->next = temp;
r = temp;
}
}
return OK;
}
//4.2 遍历循环链表，循环链表的遍历最好用do while语句，因为头节点就有值
void show(LinkList p)
{
//如果链表是空
if(p == NULL){
printf("打印的链表为空!\n");
return;
}else{
LinkList temp;
temp = p;
do{
printf("%5d",temp->data);
temp = temp->next;
}while (temp != p);
printf("\n");
}
}
//4.3 循环链表插入数据
Status ListInsert(LinkList *L, int place, int num){
LinkList temp ,target;
int I;
if (place == 1) {
//如果插入的位置为1,则属于插入首元结点,所以需要特殊处理
//1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
//2. 找到链表最后的结点_尾结点,
//3. 让新结点的next 执行头结点.
//4. 尾结点的next 指向新的头结点;
//5. 让头指针指向temp(临时的新结点)
temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if (temp == NULL) {
return ERROR;
}
temp->data = num;
for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
temp->next = *L;
target->next = temp;
*L = temp;
}else
{
//如果插入的位置在其他位置;
//1. 创建新结点temp,并判断是否创建成功,成功则赋值,否则返回ERROR;
//2. 先找到插入的位置,如果超过链表长度,则自动插入队尾;
//3. 通过target找到要插入位置的前一个结点, 让target->next = temp;
//4. 插入结点的前驱指向新结点,新结点的next 指向target原来的next位置 ;
temp = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
if (temp == NULL) {
return ERROR;
}
temp->data = num;
for ( i = 1,target = *L; target->next != *L && i != place - 1; target = target->next,i++) ;
temp->next = target->next;
target->next = temp;
}
return OK;
}
//4.4 循环链表删除元素
Status LinkListDelete(LinkList *L,int place){
LinkList temp,target;
int I;
//temp 指向链表首元结点
temp = *L;
if(temp == NULL) return ERROR;
if (place == 1) {
//①.如果删除到只剩下首元结点了,则直接将*L置空;
if((*L)->next == (*L)){
(*L) = NULL;
return OK;
}
//②.链表还有很多数据,但是删除的是首结点;
//1. 找到尾结点, 使得尾结点next 指向头结点的下一个结点 target->next = (*L)->next;
//2. 新结点做为头结点,则释放原来的头结点
for (target = *L; target->next != *L; target = target->next);
temp = *L;
*L = (*L)->next;
target->next = *L;
free(temp);
}else
{
//如果删除其他结点--其他结点
//1. 找到删除结点前一个结点target
//2. 使得target->next 指向下一个结点
//3. 释放需要删除的结点temp
for(i=1,target = *L;target->next != *L && i != place -1;target = target->next,i++) ;
temp = target->next;
target->next = temp->next;
free(temp);
}
return OK;
}
//4.5 循环链表查询值
int findValue(LinkList L,int value){
int i = 1;
LinkList p;
p = L;
//寻找链表中的结点 data == value
while (p->data != value && p->next != L) {
I++;
p = p->next;
}
//当尾结点指向头结点就会直接跳出循环,所以要额外增加一次判断尾结点的data == value;
if (p->next == L && p->data != value) {
return -1;
}
return I;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("Hello, World!\n");
LinkList head;
int place,num;
int iStatus;
//iStatus = CreateList(&head);
iStatus = CreateList2(&head);
printf("原始的链表：\n");
show(head);
// printf("输入要插入的位置和数据用空格隔开：");
// scanf("%d %d",&place,&num);
// iStatus = ListInsert(&head,place,num);
// show(head);
printf("输入要删除的位置：");
scanf("%d",&place);
LinkListDelete(&head,place);
show(head);
printf("输入你想查找的值:");
scanf("%d",&num);
place=findValue(head,num);
if(place!=-1)
printf("找到的值的位置是place = %d\n",place);
else
printf("没找到值\n");
return 0;
}
输出结果：
Hello, kongyulu!
请输入新的结点, 当输入0时结束!
1
2
3
4
5
6
0
原始的链表：
1 2 3 4 5 6
输入要删除的位置：1
2 3 4 5 6
输入你想查找的值:4
找到的值的位置是place = 3
Program ended with exit code: 0