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数据结构之循环单链表（C语言附完整代码）

10月前 作者：hello_world&& 分类：Toy博客 阅读(38) 违法举报

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了数据结构之循环单链表（C语言附完整代码）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、定义

循环单链表是单链表的另一种形式，其结构特点链表中最后一个结点的指针域不再是结束标记，而是指向整个链表的第一个结点，从而使链表形成一个环。
示意图：
数据结构之循环单链表（C语言附完整代码）

声明循环单链表

typedef struct LNode		//定义单链表结点类型
{
	ElemType data;
    struct LNode *next;
} LinkNode;

注意：本文章讨论的循环单链表是带头结点的循环单链表。
增加头结点的优点如下：
1.循环单链表中首结点的插入和删除操作与其他结点一致，无需进行特殊处理。
2.无论循环单链表是否为空都有一个头结点，因此统一了空表和非空表的处理过程。

二、基本运算

头插法建立循环单链表

void CreateListF(LinkNode *&L,ElemType a[],int n)
//头插法建立循环单链表
{
	LinkNode *s;int i;
	L=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));  	//创建头结点
	L->next=NULL;
	for (i=0;i<n;i++)
	{	
		s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));//创建新结点
		s->data=a[i];
		s->next=L->next;			//将结点s插在原开始结点之前,头结点之后
		L->next=s;
	}
	s=L->next;	
	while (s->next!=NULL)			//查找尾结点,由s指向它
		s=s->next;
	s->next=L;						//尾结点next域指向头结点

}

该运算依次从数组a中读取数据，生成一个新的结点，将该数据储放到新结点的数据域，然后将其插入到当前链表的表头（即头结点之后），直到所有的数据读完为止。然后查找尾结点，将尾结点的后继指针指向头结点L。
例如：数组 a={ 1,2,3,4 }，使用头插法得到的链表顺序为 4，3，2，1。
插入操作如下：

s->next=L->next;	
L->next=s;

首先修改s结点的后继指针next，使其指向头节点L的后继指针next所指结点，然后修改头结点的后继指针next，使其指向s结点。
本算法的时间复杂度为O（n）

尾插法建立循环单链表

void CreateListR(LinkNode *&L,ElemType a[],int n)
//尾插法建立循环单链表
{
	LinkNode *s,*r;int i;
	L=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));  	//创建头结点
	L->next=NULL;
	r=L;					//r始终指向终端结点,开始时指向头结点
	for (i=0;i<n;i++)
	{	
		s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));//创建新结点
		s->data=a[i];
		r->next=s;			//将结点s插入结点r之后
		r=s;
	}
	r->next=L;				//尾结点next域指向头结点
}

该运算依次从数组a中读取数据，生成一个新的结点，将该数据储放到新结点的数据域，然后将其插入到当前链表的表尾，直到所有的数据读完为止。其过程是设置一个指针r，让它始终指向当前链表的尾结点，每次插入一个新结点后，让r指向这个新结点，所有元素插入完后，使r所指结点(尾结点)的后继指针next指向头结点L。

例如：数组 a={ 1,2,3,4 }，使用尾插法得到的链表顺序为 1，2，3，4。

插入操作如下：

r->next=s;			
r=s;

首先修改r结点的后继指针next，使其指向s结点，最后让r指向s结点。
本算法的时间复杂度为O（n）

初始化循环单链表

void InitList(LinkNode *&L)
{
	L=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));	//创建头结点
	L->next=L;
}

该运算建立一个空的单链表，其过程是创建一个头结点，并将其后继指针next指向自身。
本算法的时间复杂度为O（1）

销毁循环单链表

void DestroyList(LinkNode *&L)
{
	LinkNode *p=L,*q=p->next;
	while (q!=L)
	{
		free(p);
		p=q;
		q=p->next;
	}
	free(p);
}

该运算释放单链表L占用的内存空间，即逐一释放全部结点存储空间。设置p,pre两个指针指向两个相邻的结点，初始时pre指向头节点，p指向首结点(链表第一个元素)，当p不为头结点L执行循环:先释放pre，然后pre，p同步后移一个结点。循环结束时，pre指向尾结点，再将其释放。
本算法的时间复杂度为O（n）

判断链表是否为空表

bool ListEmpty(LinkNode *L)
{
	return(L->next==L);
}

该运算判断单链表是否为空表，当头结点的后继指针next指向其本身时，表示链表为空，返回1，否则返回0。
本算法的时间复杂度为O（1）

求链表的长度

int ListLength(LinkNode *L)
{
	LinkNode *p=L;int i=0;
	while (p->next!=L)
	{
		i++;
		p=p->next;
	}
	return(i);
}

该运算返回链表L中数据元素的个数，设置指针p(初始指向头节点)，i(初始值为0）用来记录链表中结点的个数，遍历链表，当p不为头结点L时执行循环:i加1，p指向下一个结点。循环结束后返回i。
本算法的时间复杂度为O（n）

输出链表

void DispList(LinkNode *L)
{
	LinkNode *p=L->next;
	while (p!=L)
	{
		printf("%d ",p->data);
		p=p->next;
	}
	printf("\n");
}

该运算逐一输出各结点的data域值，设置指针p(初始指向首结点)，p不为头结点L执行循环:输出当前结点的数据域，p指向下一个结点。
本算法的时间复杂度为O（n）

求链表中某一位置数据元素的值

bool GetElem(LinkNode *L,int i,ElemType &e)
{
	int j=0;
	LinkNode *p;
	if (L->next!=L)		//单链表不为空表时
	{
		if (i==1)
		{
			e=L->next->data;
			return true;
		}
		else			//i不为1时
		{
			p=L->next;
			while (j<i-1 && p!=L)
			{
				j++;
				p=p->next;
			}
			if (p==L)
				return false;
			else
			{
				e=p->data;
				return true;
			}
		}
	}
	else				//单链表为空表时
		return false;
}

按元素的值查找

int LocateElem(LinkNode *L,ElemType e)
{
	LinkNode *p=L->next;
	int n=1;
	while (p!=L && p->data!=e)
	{
		p=p->next;
		n++;
	}
	if (p==L)
		return(0);
	else
		return(n);
}

该运算在单链表中从头开始找到第一个data域值与e相等的结点，如果存在这样的结点，则返回逻辑序号，否则返回0。设置指针p(初始指向首结点)，i(初始值为1)，当p不为头结点L且p结点的data域值不等于e时执行循环:p指向下一个结点，i加1。循环结束时有两种情况:如果p=NULL,表示不存在值为e的结点，返回0;否则表示存在值为e的结点，返回其逻辑序号i。
本算法的时间复杂度为O（n）

插入数据元素

bool ListInsert(LinkNode *&L,int i,ElemType e)
{
	int j=0;
	LinkNode *p=L,*s;
	if (p->next==L || i==1)		//原单链表为空表或i==1时
	{
		s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));	//创建新结点s
		s->data=e;								
		s->next=p->next;		//将结点s插入到结点p之后
		p->next=s;
		return true;
	}
	else
	{
		p=L->next;
		while (j<i-2 && p!=L)
		{
			j++;
			p=p->next;
		}
		if (p==L)				//未找到第i-1个结点
			return false;
		else					//找到第i-1个结点p
		{
			s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));	//创建新结点s
			s->data=e;								
			s->next=p->next;						//将结点s插入到结点p之后
			p->next=s;
			return true;
		}
	}
}

删除数据元素

bool ListDelete(LinkNode *&L,int i,ElemType &e)
{
	int j=0;
	LinkNode *p=L,*q;
	if (p->next!=L)					//原单链表不为空表时
	{
		if (i==1)					//i==1时
		{
			q=L->next;				//删除第1个结点
			e=q->data;
			L->next=q->next;
			free(q);
			return true;
		}
		else						//i不为1时
		{
			p=L->next;
			while (j<i-2 && p!=L)
			{
				j++;
				p=p->next;
			}
			if (p==L)				//未找到第i-1个结点
				return false;
			else					//找到第i-1个结点p
			{
				q=p->next;			//q指向要删除的结点
				e=q->data;
				p->next=q->next;	//从单链表中删除q结点
				free(q);			//释放q结点
				return true;
			}
		}
	}
	else
	    return false;
}

三、完整代码

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
typedef int ElemType;
typedef struct LNode		//定义单链表结点类型
{
	ElemType data;
    struct LNode *next;
} LinkNode;
void CreateListF(LinkNode *&L,ElemType a[],int n)
//头插法建立循环单链表
{
	LinkNode *s;int i;
	L=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));  	//创建头结点
	L->next=NULL;
	for (i=0;i<n;i++)
	{	
		s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));//创建新结点
		s->data=a[i];
		s->next=L->next;			//将结点s插在原开始结点之前,头结点之后
		L->next=s;
	}
	s=L->next;	
	while (s->next!=NULL)			//查找尾结点,由s指向它
		s=s->next;
	s->next=L;						//尾结点next域指向头结点

}
void CreateListR(LinkNode *&L,ElemType a[],int n)
//尾插法建立循环单链表
{
	LinkNode *s,*r;int i;
	L=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));  	//创建头结点
	L->next=NULL;
	r=L;					//r始终指向终端结点,开始时指向头结点
	for (i=0;i<n;i++)
	{	
		s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));//创建新结点
		s->data=a[i];
		r->next=s;			//将结点s插入结点r之后
		r=s;
	}
	r->next=L;				//尾结点next域指向头结点
}
void InitList(LinkNode *&L)
{
	L=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));	//创建头结点
	L->next=L;
}
void DestroyList(LinkNode *&L)
{
	LinkNode *p=L,*q=p->next;
	while (q!=L)
	{
		free(p);
		p=q;
		q=p->next;
	}
	free(p);
}
bool ListEmpty(LinkNode *L)
{
	return(L->next==L);
}
int ListLength(LinkNode *L)
{
	LinkNode *p=L;int i=0;
	while (p->next!=L)
	{
		i++;
		p=p->next;
	}
	return(i);
}
void DispList(LinkNode *L)
{
	LinkNode *p=L->next;
	while (p!=L)
	{
		printf("%d ",p->data);
		p=p->next;
	}
	printf("\n");
}
bool GetElem(LinkNode *L,int i,ElemType &e)
{
	int j=0;
	LinkNode *p;
	if (L->next!=L)		//单链表不为空表时
	{
		if (i==1)
		{
			e=L->next->data;
			return true;
		}
		else			//i不为1时
		{
			p=L->next;
			while (j<i-1 && p!=L)
			{
				j++;
				p=p->next;
			}
			if (p==L)
				return false;
			else
			{
				e=p->data;
				return true;
			}
		}
	}
	else				//单链表为空表时
		return false;
}
int LocateElem(LinkNode *L,ElemType e)
{
	LinkNode *p=L->next;
	int n=1;
	while (p!=L && p->data!=e)
	{
		p=p->next;
		n++;
	}
	if (p==L)
		return(0);
	else
		return(n);
}
bool ListInsert(LinkNode *&L,int i,ElemType e)
{
	int j=0;
	LinkNode *p=L,*s;
	if (p->next==L || i==1)		//原单链表为空表或i==1时
	{
		s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));	//创建新结点s
		s->data=e;								
		s->next=p->next;		//将结点s插入到结点p之后
		p->next=s;
		return true;
	}
	else
	{
		p=L->next;
		while (j<i-2 && p!=L)
		{
			j++;
			p=p->next;
		}
		if (p==L)				//未找到第i-1个结点
			return false;
		else					//找到第i-1个结点p
		{
			s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));	//创建新结点s
			s->data=e;								
			s->next=p->next;						//将结点s插入到结点p之后
			p->next=s;
			return true;
		}
	}
}
bool ListDelete(LinkNode *&L,int i,ElemType &e)
{
	int j=0;
	LinkNode *p=L,*q;
	if (p->next!=L)					//原单链表不为空表时
	{
		if (i==1)					//i==1时
		{
			q=L->next;				//删除第1个结点
			e=q->data;
			L->next=q->next;
			free(q);
			return true;
		}
		else						//i不为1时
		{
			p=L->next;
			while (j<i-2 && p!=L)
			{
				j++;
				p=p->next;
			}
			if (p==L)				//未找到第i-1个结点
				return false;
			else					//找到第i-1个结点p
			{
				q=p->next;			//q指向要删除的结点
				e=q->data;
				p->next=q->next;	//从单链表中删除q结点
				free(q);			//释放q结点
				return true;
			}
		}
	}
	else return false;
}
int main()
{
	LinkNode *L;
	ElemType e;
	ElemType a[]={1,2,3,4};
	CreateListF(L,a,4);        //尾插法建立链表 
	printf("尾插法所得顺序为: ");
	DispList(L);
	DestroyList(L);
	CreateListR(L,a,4);        //头插法建立链表 
	printf("头插法所得顺序为：");
	DispList(L);
	printf("链表的长度为:%d\n",ListLength(L));
	ListInsert(L,4,5);          //在链表第四个元素前插入5 
	printf("插入一个元素后链表的元素为:");
	DispList(L);
	ListDelete(L,1,e);          //删除链表中第一个元素，并将它的值赋给e 
	printf("删除的元素为:%d\n",e);
	printf("删除一个元素后链表的元素为:");
	DispList(L);
	printf("当前链表是否为空:%d\n",ListEmpty(L));
	GetElem(L,1,e);
	printf("链表第一个元素为:%d\n",e);
	printf("值为2的元素在链表中的位置为:%d\n",LocateElem(L,2));
	return 0;
}

参考资料：
李春葆《数据结构教程》（第五版)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-414484.html

到了这里，关于数据结构之循环单链表（C语言附完整代码）的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！

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