数据结构&算法循环链表

循环链表

循环链表是链表的一种变体，其中第一个元素指向最后一个元素，最后一个元素指向第一个元素。单链表和双链表都可以制成循环链表。

单链表作为循环

在单链表中，最后一个节点的下一个指针指向第一个节点。

双向链表作为循环

在双链表中，最后一个节点的下一个指针指向第一个节点，第一个节点的前一个指针指向最后一个节点，在两个方向上循环。

根据上面的说明，以下是要考虑的重点。

无论是单链列表还是双链表，最后一个链接的下一个都指向列表的第一个链接。
如果是双向链接列表，则第一个链接的前一个指向列表的最后一个节点。

基本操作

以下是循环链表支持的基本操作。

插入 -在列表的开头添加一个元素。
删除 -删除列表开头的元素。
显示 -显示列表。

插入操作

以下代码演示了基于单个链接列表的循环链接列表中的插入操作。


insertFirst(data):
Begin
   create a new node
   node -> data := data
   if the list is empty, then
      head := node
      next of node = head
   else
      temp := head
      while next of temp is not head, do
      temp := next of temp
      done
      next of node := head
      next of temp := node
      head := node
   end if
End

删除操作

以下代码演示了基于单个链表的循环链表中的删除操作。-


deleteFirst():
Begin
   if head is null, then
      it is Underflow and return
   else if next of head = head, then
      head := null
      deallocate head
   else
      ptr := head
      while next of ptr is not head, do
         ptr := next of ptr
      next of ptr = next of head
      deallocate head
      head := next of ptr
   end if
End

显示列表操作

下面的代码演示了循环链接列表中的显示列表操作。


display():
Begin
   if head is null, then
      Nothing to print and return
   else
      ptr := head
      while next of ptr is not head, do
         display data of ptr
         ptr := next of ptr
      display data of ptr
   end if
End

循环链表的C语言实现

循环链表是链表的一种变体，其中第一个元素指向最后一个元素，最后一个元素指向第一个元素。单链表和双链表都可以制成循环链表。

 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

struct node {
   int data;
   int key;
  
   struct node *next;
};

struct node *head = NULL;
struct node *current = NULL;

bool isEmpty() {
   return head == NULL;
}

int length() {
   int length = 0;

   //if list is empty
   if(head == NULL) {
      return 0;
   }

   current = head->next;

   while(current != head) {
      length++;
      current = current->next;   
   }
  
   return length;
}

//insert link at the first location
void insertFirst(int key, int data) {

   //create a link
   struct node *link = (struct node*) malloc(sizeof(struct node));
   link->key = key;
   link->data = data;
  
   if (isEmpty()) {
      head = link;
      head->next = head;
   } else {
      //point it to old first node
      link->next = head;
    
      //point first to new first node
      head = link;
   }    
}

//delete first item
struct node * deleteFirst() {

   //save reference to first link
   struct node *tempLink = head;
  
   if(head->next == head) {  
      head = NULL;
      return tempLink;
   }     

   //mark next to first link as first 
   head = head->next;
  
   //return the deleted link
   return tempLink;
}

//display the list
void printList() {

   struct node *ptr = head;
   printf("\n[ ");
  
   //start from the beginning
   if(head != NULL) {
  
      while(ptr->next != ptr) {     
         printf("(%d,%d) ",ptr->key,ptr->data);
         ptr = ptr->next;
      }
   }
  
   printf(" ]");
}

void main() {
   insertFirst(1,10);
   insertFirst(2,20);
   insertFirst(3,30);
   insertFirst(4,1);
   insertFirst(5,40);
   insertFirst(6,56); 

   printf("Original List: "); 
  
   //print list
   printList();

   while(!isEmpty()) {            
      struct node *temp = deleteFirst();
      printf("\nDeleted value:");  
      printf("(%d,%d) ",temp->key,temp->data);
   }   
  
   printf("\nList after deleting all items: ");
   printList();   
}

尝试一下

如果我们编译并运行上述程序，它将产生以下结果-

 
Original List: 
[ (6,56) (5,40) (4,1) (3,30) (2,20) ]
Deleted value:(6,56) 
Deleted value:(5,40) 
Deleted value:(4,1) 
Deleted value:(3,30) 
Deleted value:(2,20) 
Deleted value:(1,10) 
List after deleting all items: 
[ ]