【数据结构】循环单链表的基本操作（C语言版）_网站优化分享

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一、循环单链表

1、循环单链表的定义：

循环单链表是一种特殊类型的单链表，其特点是链表的最后一个结点的指针域指向整个链表的第一个结点，从而形成一个环状结构。

这种数据结构可以用来存储有序的数据集合，其插入和删除操作可以在平均时间复杂度O(1)内完成，这是其相比单链表的一大优势。循环单链表的操作一般更复杂，因为需要维护环状的结构，并保证对链表的操作满足时间复杂度的要求。

【数据结构】循环单链表的基本操作（C语言版）,第1张

2、循环单链表的优缺点：

优点：

循环单链表可以高效地执行插入和删除操作，因为不需要像单链表那样从头或尾部开始遍历整个链表。
循环单链表的空间利用率较高，因为最后一个结点的指针域指向整个链表的第一个结点，从而避免了浪费空间存储空指针。
循环单链表适合用于处理有序的数据集合，可以快速地执行查找、插入和删除操作。

缺点：

循环单链表的操作相对复杂，因为需要维护环状的结构，并保证对链表的操作满足时间复杂度的要求。
在某些情况下，循环单链表可能比单链表更难以理解和实现。

二、循环单链表的基本操作算法（C语言）

1、宏定义

#define OK 1
#define ERROR 0
typedef char ElemType;
typedef int Status;

2、创建结构体

typedef struct LNode {
    ElemType data;
    struct LNode *next;
} LNode, *LinkList;

3、循环单链表的初始化

//循环链表初始化
Status InitList(LinkList &head) {
    head = new LNode;
    //head->next=NULL;
    head->next = head;
    return OK;
}

4、循环单链表的插入

//插入
Status ListInsert(LinkList &head, int i, ElemType e) {
    LinkList p = head;
    int j = 0;
    while (p && (j < i - 1)) {
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (!p || j > i - 1) {
        return ERROR;
    }
    LNode *s = new LNode;
    s->data = e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return OK;
}

5、求单链表长度

//求单链表长度
Status GetLinkListLength(LinkList head) {
    LinkList p = head->next;
    int length = 0;
    while (p != head) {   //p!=NULL          //单链表不为空表时
        length++;
        p = p->next;
    }
    return length;
}

6、循环单链表的清空

//清空
Status ClearLinkList(LinkList &head) {
    LinkList p = head->next;
    LinkList q;
    while (p != head) { //p != L  p!=NULL
        q = p;
        p = p->next;
        delete q;
    }
    head->next = head; //链表为空
    return OK;
}

7、循环单链表的销毁

//销毁
Status DestoryLinkList(LinkList &head) {
    LinkList p = head->next;
    LinkList q;
    while (p != head) { //p != L  p!=NULL
        q = p;
        p = p->next;
        delete q;
    }
    head->next = NULL;
    // printf("\n销毁成功\n");
    return OK;
}

8、循环单链表的取值

//取值
Status GetLinkList(LinkList head, int i, ElemType &e) {
    LinkList p = head->next;
    int j = 1;
    while (p != head && j < i) {  //p != L
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (p == head) {//p==L
        return ERROR;
    }
    e = p->data;
    return OK;
}

9、循环单链表的查找

//查找
int LocateLinkListElem(LinkList head, ElemType e) {
    LinkList p = head->next;
    int j = 1;
    while (p != head && (p->data != e)) {//p != L p!=NULL
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (p == head) { //p==L  !p<=>p==NULL
        return 0;
    }
    return j;
}

10、循环单链表的删除

//删除
Status ListDelete(LinkList &head, int i, ElemType &e) {
    LinkList p = head;
    int j = 0;
    while (p->next != head && j < i - 1) {  //p != L
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (p->next == head) { //p==L
        return ERROR;
    }
    LinkList q = p->next;
    e = q->data;
    p->next = q->next;
    delete q;
    return OK;
}

11、头插法创建循环链表

//头插法创建循环链表
void CreateLinkList_H(LinkList &head, int n) {
    InitList(head);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        LNode *p = new LNode;
        //scanf("%c",&p->data);
        p->data = getche();
        //cin >> p->data;
        p->next = head->next;
        head->next = p;
    }
}

12、尾插法创建循环链表

//尾插法创建循环链表
void CreateLinkList_R(LinkList &head, int n) {
    InitList(head);
    LinkList r = head;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        LNode *p = new LNode;
        //scanf("%c",&p->data);
        p->data = getche();
        //cin >> p->data;
        //p->next=NULL   p->next=head
        //p->next = r->next;
        r->next = p;
        r = p;
    }
    r->next = head;                //尾结点next域指向头结点
}

13、输出链表元素

//输出链表元素
void printLinkList(LinkList head) {
    LinkList p = head->next;
    while (p != head) { //p != L
        printf("%c", p->data);
        p = p->next;
    }
    printf("\n");
}

三、循环单链表的基本操作完整代码（C语言）

#include 
#include //getche()
#include //free()
#define OK 1
#define ERROR 0
typedef char ElemType;
typedef int Status;
typedef struct LNode {
    ElemType data;
    struct LNode *next;
} LNode, *LinkList;
//循环链表初始化
Status InitList(LinkList &head) {
    head = new LNode;
    //head->next=NULL;
    head->next = head;
    return OK;
}
//功能菜单
Status choice() {
    printf("==================================\n");
    printf("         循环链表操作功能菜单        \n");
    printf("1、插入元素  2、查询表长  3、按位查找\n");
    printf("4、按值查找  5、删除元素  6、销毁链表\n");
    printf("7、清空链表  8、批量插入  9、链表元素\n");
    printf("10、头插法创建单链表11、尾插法创建单链表\n");
    printf("==================================\n");
    return 1;
}
//插入
Status ListInsert(LinkList &head, int i, ElemType e) {
    LinkList p = head;
    int j = 0;
    while (p && (j < i - 1)) {
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (!p || j > i - 1) {
        return ERROR;
    }
    LNode *s = new LNode;
    s->data = e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return OK;
}
//求单链表长度
Status GetLinkListLength(LinkList head) {
    LinkList p = head->next;
    int length = 0;
    while (p != head) {   //p!=NULL          //单链表不为空表时
        length++;
        p = p->next;
    }
    return length;
}
//销毁
Status DestoryLinkList(LinkList &head) {
    LinkList p = head->next;
    LinkList q;
    while (p != head) { //p != L  p!=NULL
        q = p;
        p = p->next;
        delete q;
    }
    head->next = NULL;
    // printf("\n销毁成功\n");
    return OK;
}
//清空
Status ClearLinkList(LinkList &head) {
    LinkList p = head->next;
    LinkList q;
    while (p != head) { //p != L  p!=NULL
        q = p;
        p = p->next;
        delete q;
    }
    head->next = head; //链表为空
    return OK;
}
//取值
Status GetLinkList(LinkList head, int i, ElemType &e) {
    LinkList p = head->next;
    int j = 1;
    while (p != head && j < i) {  //p != L
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (p == head) {//p==L
        return ERROR;
    }
    e = p->data;
    return OK;
}
//查找
int LocateLinkListElem(LinkList head, ElemType e) {
    LinkList p = head->next;
    int j = 1;
    while (p != head && (p->data != e)) {//p != L p!=NULL
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (p == head) { //p==L  !p<=>p==NULL
        return 0;
    }
    return j;
}
//删除
Status ListDelete(LinkList &head, int i, ElemType &e) {
    LinkList p = head;
    int j = 0;
    while (p->next != head && j < i - 1) {  //p != L
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (p->next == head) { //p==L
        return ERROR;
    }
    LinkList q = p->next;
    e = q->data;
    p->next = q->next;
    delete q;
    return OK;
}
//头插法创建循环链表
void CreateLinkList_H(LinkList &head, int n) {
    InitList(head);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        LNode *p = new LNode;
        //scanf("%c",&p->data);
        p->data = getche();
        //cin >> p->data;
        p->next = head->next;
        head->next = p;
    }
}
//尾插法创建循环链表
void CreateLinkList_R(LinkList &head, int n) {
    InitList(head);
    LinkList r = head;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        LNode *p = new LNode;
        //scanf("%c",&p->data);
        p->data = getche();
        //cin >> p->data;
        //p->next=NULL   p->next=head
        //p->next = r->next;
        r->next = p;
        r = p;
    }
    r->next = head;                //尾结点next域指向头结点
}
//输出链表元素
void printLinkList(LinkList head) {
    LinkList p = head->next;
    while (p != head) { //p != L
        printf("%c", p->data);
        p = p->next;
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    LinkList list;
    //初始化
    printf("单链表正在初始化....\n");
    int InitStatus = InitList(list);
    if (InitStatus == OK) {
        printf("单链表初始化成功！\n");
    } else {
        printf("单链表初始化失败！\n");
    }
    choice();    //调用功能菜单函数
    int temp = 1;  //通过改变temp的值来跳出while循环
    while (temp) {
        int flag;
        printf("请输入所需的功能编号：\n");
        scanf("%d", &flag);
        switch (flag) {//通过开关进行功能选择
            case 1: {//插入元素
                int insertIndex;
                ElemType inserElem;
                printf("请输入插入元素位置及插入元素(请在英文状态下输入例如:1,a): \n");
                scanf("%d,%c", &insertIndex, &inserElem);
                Status InsertS = ListInsert(list, insertIndex, inserElem);
                if (InsertS == OK) {
                    printf("向循环链表%d个位置,插入元素为%c成功！\n\n", insertIndex, inserElem);
                } else {
                    printf("向循环链表插入元素失败！\n\n");
                }
            }
                break;
            case 2: {//求单链表的长度
                int length = GetLinkListLength(list);
                printf("循环链表的长度为:%d。 \n\n", length);
            }
                break;
            case 3: {//取值
                Status GetIndex;
                printf("请输入需要查询的元素的位置：\n");
                scanf("%d", &GetIndex);
                ElemType GetElem;
                int GetStatus = GetLinkList(list, GetIndex, GetElem);
                if (GetStatus == OK) {
                    printf("从循环链表中获取第%d位置元素成功，所获取到的元素为：%c。\n\n", GetIndex, GetElem);
                } else {
                    printf("从循环链表中获取第%d位置元素失败！\n\n", GetIndex);
                }
            }
                break;
            case 4: {//查找
                ElemType LocateElem;
                printf("请输入想要查找元素：\n");
                getchar();    //用于接收回车
                scanf("%c", &LocateElem);
                Status LocateIndex = LocateLinkListElem(list, LocateElem);
                if (LocateIndex > 0) {
                    printf("从循环链表中查找元素%c成功，它在循环链表中的位置为第%d个！\n\n", LocateElem, LocateIndex);
                } else {
                    printf("从循环链表中查找元素%c失败！\n\n", LocateElem);
                }
            }
                break;
            case 5: {//删除
                Status DeleteIndex;
                printf("请输入想要删除元素的位置：\n");
                scanf("%d", &DeleteIndex);
                ElemType DeleteElem;
                ElemType DeleteStatus = ListDelete(list, DeleteIndex, DeleteElem);
                if (DeleteStatus == OK) {
                    printf("删除循环链表第%d个位置的元素成功，删除的元素为：%c。\n\n", DeleteIndex, DeleteElem);
                } else {
                    printf("删除循环链表第%d个位置的元素失败！\n\n", DeleteIndex);
                }
            }
                break;
            case 6: {//销毁
                Status DestoryStatus = DestoryLinkList(list);
                if (DestoryStatus == OK) {
                    printf("循环链表销毁成功！\n\n");
                } else {
                    printf("循环链表销毁失败！\n\n");
                }
            }
                break;
            case 7: {//清空
                Status ClearStatus = ClearLinkList(list);
                if (ClearStatus == OK) {
                    printf("循环链表清空成功！\n\n");
                } else {
                    printf("循环链表清空失败！\n\n");
                }
            }
                break;
            case 8: {//批量插入
                int on;
                printf("请输入想要插入的元素个数：\n");
                scanf("%d", &on);
                ElemType array[on];
                for (int i = 1; i <= on; i++) {
                    getchar();
                    printf("向循环链表第%d个位置插入元素为:", (i));
                    scanf("%c", &array[i]);
                }
                for (int i = 1; i <= on; i++) {
                    Status InsertStatus = ListInsert(list, i, array[i]);
                    if (InsertStatus == OK) {
                        printf("向循环链表第%d个位置插入元素%c成功！\n", i, array[i]);
                    } else {
                        printf("向循环链表第%d个位置插入元素%c失败！\n", i, array[i]);
                    }
                }
            }
                break;
            case 9: {//输出链表元素
                //temp=0;
                //return 0;
                printf("现在链表的元素为：");
                printLinkList(list);
            }
                break;
            case 10: {//头插法创建单链表
                //getchar();
                LinkList L;
                printf("请输入五个字符：\n");
                CreateLinkList_H(L, 5);
                int length = GetLinkListLength(L);
                printf("\n循环链表的长度为:%d。 \n", length);
                printf("循环链表的元素为:");
                printLinkList(L);
                printf("\n");
            }
                break;
            case 11: {//尾插法创建单链表
                LinkList L;
                printf("请输入五个字符：\n");
                CreateLinkList_R(L, 5);
                int length = GetLinkListLength(L);
                printf("\n循环链表的长度为:%d。 \n", length);
                printf("循环链表的元素为:");
                printLinkList(L);
                printf("\n");
            }
                break;
            default:
                printf("输入错误，无此功能，请检查输入:\n\n");
        }
    }
}

四、运行结果

【数据结构】循环单链表的基本操作（C语言版）,第2张

【数据结构】循环单链表的基本操作（C语言版）,第3张

【数据结构】循环单链表的基本操作（C语言版）,第4张

【数据结构】循环单链表的基本操作（C语言版）,第5张

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