通过例子进阶学习C++（七）CMake项目通过模板库实现约瑟夫环

本文是通过例子学习C++的第七篇，通过这个例子可以快速入门c++相关的语法。

1.问题描述

回顾一下约瑟夫环问题：n 个人围坐在一个圆桌周围，现在从第 s 个人开始报数，数到第 **m **个人，让他出局；然后从出局的下一个人重新开始报数，数到第 m 个人，再让他出局......,如此反复直到所有人全部出局为止。

上一篇我们通过数组、静态链表实现了约瑟夫环，具体参考：

通过例子进阶学习C++（六）你真的能写出约瑟夫环么

本文，我们进一步深入分析约瑟夫环问题，并通过c++模板库实现该问题求解，最后我们说明用模板库的优劣之处。

2.模板库项目搭建

本文我们用c++的模板库通过单向循环链表实现约瑟夫环问题，用c++模板库实现约瑟夫环。

首先我们在Visual Studio中“文件”--“新建”--”CMake项目“：

点击“下一步”：

点击“创建”，即可生成一个CMake的C++项目。

在解决方案上面，点击“右键”，“添加”--“新建文件夹”：

在文件夹中新建文件“circList.h”、“CMakeLists.txt”和“main.cpp”。

然后在整个项目的“CMakeLists.txt"中增加如下内容：

3.C++模板库通过循环链表实现约瑟夫环

用C++模板库实现约瑟夫环，主要包括这3个文件：“circList.h”、“CMakeLists.txt”和“main.cpp”。整个代码以《数据结构 用面向对象方法与c++语言描述》（第2版）上面的实现为基础。

用书本上面的例子，是无法直接运行的，耗费了一定的时间才修改好。

circList.h相关代码：

template<class T>
struct CircLinkNode {
	T data;
	CircLinkNode<T>* link;
	CircLinkNode(CircLinkNode<T> *next = NULL):link(next){}
	CircLinkNode(T d, CircLinkNode<T> *next = NULL):data(d),link(next){}
};

template<class T>
class CircList {
public:
	CircList() {
		first = last = NULL;
	}
	CircList(const T& x) {
		first = new CircLinkNode<T>(x);
	}
	CircList(CircList<T>& L) {
		T value;
		CircLinkNode<T>* srcptr = L.getHead();
		CircLinkNode<T>* destptr = first = new CircLinkNode<T>;
		while (srcptr->link != NULL) {
			value = srcptr->link->data;
			destptr->link = new CircLinkNode<T>(value);
			destptr = destptr->link;
			srcptr = srcptr->link;
		}
		destptr->link = NULL;
	}
	~CircList() {
		//makeEmpty();
	}
	void makeEmpty() {
		CircLinkNode<T>* q;
		while (first!=NULL && first->link != first) {
			q = first->link;
			first->link = q->link;
			delete q;
		}
	}
	int length() const {
		CircLinkNode<T>* p = first->link;
		int count = 0;
		while (p != NULL) {
			count++;
			p = p->link;
		}
		return count;
	}
	CircLinkNode<T>* getHead()const {
		return first;
	}
	void setHead(CircLinkNode<T>* p) {
		first = p;
	}
	CircLinkNode<T>* Search(T x) {
		CircLinkNode<T>* current = first->link;
		while (current != first) {
			if (current->data == x) break;
			else current = current->link;
		}
		return current;
	}
	CircLinkNode<T>* Locate(int i) {
		if (i < 0) return NULL;
		CircLinkNode<T>* current = first;
		int k = 0;
		while (current->link != first && k < i) {
			current = current->link;
			k++;
		}
		return current;
	}
	T* getData(int i) {
		if (i < 0) return NULL;
		CircLinkNode<T>* current = Locate(i);
		if (current == NULL) return NULL;
		else return &current->data;
	}

	void setData(int i, T& x) {
		if (i < 0) return;
		CircLinkNode<T>* current = Locate(i);
		if (current == NULL) return;
		else current->data = x;
	}

	bool Insert(int i, T& x) {
		CircLinkNode<T>* newNode = new CircLinkNode<T>(x);
		if (newNode == NULL) {
			cerr << "存储分配失败！" << endl;
			exit(1);
		}
		
		if (i == 1) {
			first = last = newNode;
			first->link = newNode;
		}
		else {
			last->link = newNode;
			last = newNode;
		}
		
		newNode->link = first;	
		return true;
	}
	bool Remove(int i, CircLinkNode<T> * p, CircLinkNode<T>* pre) {
		if (first == p) {
			first = p->link;
		}
		if (last == p) {
			last = pre;
		}
		delete p;
		return true;
	}
	void output() {
		CircLinkNode<T>* current = first->link; 
		cout << first->data << "  ";

		while (current != last->link) {
			cout << current->data <<"  ";
			current = current->link;
		}
		cout << endl;
	}
private:
	CircLinkNode<T>* first, * last;
};

CMakeLists.txt相关代码如下：

# CMakeList.txt: DataStructure 的 CMake 项目，在此处包括源代码并定义
# 项目特定的逻辑。
#
cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

# 将源代码添加到此项目的可执行文件。
add_executable (circList "main.cpp" "circList.h" )

# TODO: 如有需要，请添加测试并安装目标。

main.cpp相关代码如下：

#include<iostream>
#include "circList.h"

using namespace std;

template<class T>
void Josephus(CircList<T> &Js,int n,int m) {
	CircLinkNode<T>* p = Js.getHead();
	CircLinkNode<T>* pre = NULL;

	int i, j;
	for (i = 0; i < n - 1; i++) {
		for (j = 0; j < m-1; j++) {
			pre = p;
			p = p->link;
		}
		
		cout << "出列的是：" << p->data << endl;
		pre->link = p->link;

		Js.Remove(p->data,p,pre);
		
		p = pre->link;

		cout << "出列后的队列为：" << endl;
		Js.output();
		cout << "当前元素为：" << p->data << endl;
	}
}

int main() {
	CircList<int> clist;
	int i, n, m;
	cout << "输入游戏者人数和报数间隔："<<endl;
	cin >> n >> m;
	for (i = 1; i <= n; i++) {
		clist.Insert(i,i);
	}

	Josephus(clist, n, m);
}

程序运行后效果如下：

4.总结

本着Talk is cheap. Show me the code原则，代码实现不做过多解释。

通过该例子，可以学习：

• 在Visual Studio中搭建CMake项目；
• 在CMake项目中增加“可执行文件”；
• 掌握struct定义；class定义；template class 、function定义；构造函数；析构函数；
• 通过模板库实现约瑟夫环问题

本文从构思到完成，可谓是耗费了大量的心血。

如果您阅读本文后哪怕有一丢丢收获，请不要吝啬你手中关注和点赞的权力，谢谢！

另外，如果需要相关代码，请留言，可以提供完整源代码！