循环链表及其基本操作
1. 循环链表概念
对于单链表以及双向链表，其就像一个小巷，无论怎么样最终都能从一端走到另一端，然而循环链表则像一个有传送门的小巷，因为循环链表当你以为你走到结尾的时候，其实你又回到了开头。
循环链表和非循环链表其实创建的过程以及思路几乎完全一样，唯一不同的是，非循环链表的尾结点指向空（NULL），而循环链表的尾指针指向的是链表的开头。通过将单链表的尾结点指向头结点的链表称之为循环单链表（Circular linkedlist）
如图，为一个完整的循环单链表
2. 循环链表结点设计（以单循环链表为例）
对于循环单链表的结点，可以完全参照于单链表的结点设计，如图：
data表示数据，其可以是简单的类型（如int,double等等），也可以是复杂的结构体（struct类型）
next表示指针，它永远指向自身的下一个结点，对于只有一个结点的存在，这个next指针则永远指向自身，对于一个链表的尾部结点，next永远指向开头。
其代码可以表示为：
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typedef struct list{ int data; struct list *next;}list;//data为存储的数据，next指针为指向下一个结点 |
3. 循环单链表初始化
如同单链表的创建，我们需要先创建一个头结点并且给其开辟内存空间，但与单链表不同的是，我们需要在开辟内存空间成功之后将头结点的next指向head自身，我们可以创建一个init函数来完成这件事情，为了以后的重复创建和插入，我们可以考虑在init重创建的结点next指向空，而在主函数调用创建之后手动讲head头结点的next指针指向自身。
这样的操作方式可以方便过后的创建单链表，直接利用多次调用的插入函数即可完成整体创建。
其代码可以表示为：
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//初始结点list *initlist(){ list *head=(list*)malloc(sizeof(list)); if(head==NULL){ printf("创建失败，退出程序"); exit(0); }else{ head->next=NULL; return head; }} |
在主函数重调用可以是这样
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在主函数重调用可以是这样 //////////初始化头结点////////////// list *head=initlist(); head->next=head; |
4. 循环链表的创建操作
如图所示：
我们可以通过逐步的插入操作，创建一个新的节点，将原有链表尾结点的next指针修改指向到新的结点，新的结点的next指针再重新指向头部结点，然后逐步进行这样的插入操作，最终完成整个单项循环链表的创建。
其代码可以表示为：
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//创建——插入数据int insert_list(list *head){ int data; //插入的数据类型 printf("请输入要插入的元素："); scanf("%d",&data); list *node=initlist(); node->data=data; //初始化一个新的结点，准备进行链接 if(head!=NULL){ list *p=head; //找到最后一个数据 while(p->next!=head){ p=p->next; } p->next=node; node->next=head; return 1; }else{ printf("头结点已无元素\n"); return 0; } } |
如图，对于插入数据的操作，基本与单链表的插入操作相同，我们可以创建一个独立的结点，通过将需要插入的结点的上一个结点的next指针指向该节点，再由需要插入的结点的next指针指向下一个结点的方式完成插入操作。
其代码可以表示为：
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//插入元素list *insert_list(list *head,int pos,int data){ //三个参数分别是链表，位置，参数 list *node=initlist(); //新建结点 list *p=head; //p表示新的链表 list *t; t=p; node->data=data; if(head!=NULL){ for(int i=1;i<pos;i++){ t=t->next; //走到需要插入的位置处 } node->next=t->next; t->next=node; return p; } return p;} |
2. 循环单链表的删除操作
如图所示，循环单链表的删除操作可以参考单链表的删除操作，其都是找到需要删除的结点，将其前一个结点的next指针直接指向删除结点的下一个结点即可，但需要注意的是尾节点和头结点的特判，尤其是尾结点，因为删除尾节点后，尾节点前一个结点就成了新的尾节点，这个新的尾节点需要指向的是头结点而不是空，其重点可以记录为【当前的前一节点.next=自身结点.next】这样的操作可以省去头尾结点的特判：
其代码可以表示为：
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//删除元素int delete_list(list *head) { if(head == NULL) { printf("链表为空！\n"); return 0; } //建立临时结点存储头结点信息（目的为了找到退出点） //如果不这么建立的化需要使用一个数据进行计数标记，计数达到链表长度时自动退出 //循环链表当找到最后一个元素的时候会自动指向头元素，这是我们不想让他发生的 list *temp = head; list *ptr = head->next; int del; printf("请输入你要删除的元素："); scanf("%d",&del); while(ptr != head) { if(ptr->data == del) { if(ptr->next == head) { temp->next = head; free(ptr); return 1; } temp->next = ptr->next; //核心删除操作代码 free(ptr); //printf("元素删除成功！\n"); return 1; } temp = temp->next; ptr = ptr->next; } printf("没有找到要删除的元素\n"); return 0;} |
3. 循环单链表的遍历
与普通的单链表和双向链表的遍历不同，循环链表需要进行结点的特判，找到尾节点的位置，由于尾节点的next指针是指向头结点的，所以不能使用链表本身是否为空（NULL）的方法进行简单的循环判断，我们需要通过判断结点的next指针是否等于头结点的方式进行是否完成循环的判断。
此外还有一种计数的方法，即建立一个计数器count=0，每一次next指针指向下一个结点时计数器加一，当count数字与链表的节点数相同的时候即完成循环，这样做有一个问题，就是获取到链表的节点数同时也需要完成一次遍历才可以达成目标。
其代码可以表示为：
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//遍历元素int display(list *head) { if(head != NULL) { list *p = head; //遍历头节点到，最后一个数据 while(p->next != head ) { printf("%d ",p->next->data); p = p->next; } printf("\n"); //习惯性换行 ( o=^•ェ•)o ┏━┓ //把最后一个节点赋新的节点过去 return 1; } else { printf("头结点为空!\n"); return 0; }} |
4. 进阶概念—双向循环链表
循环链表还有一个进阶的概念练习，同双向链表与单链表的关系一样，循环单链表也有一个孪生兄弟——双向循环链表，其设计思路与单链表和双向链表的设计思路一样，就是在原有的双向链表的基础上，将尾部结点和头部结点进行互相连接，这个链表的设计不难，就交给读者自主进行设计。
5. 循环单链表代码
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#include<stdio.h>#include<stdlib.h>typedef struct list{ int data; struct list *next;}list;//data为存储的数据，next指针为指向下一个结点//初始结点list *initlist(){ list *head=(list*)malloc(sizeof(list)); if(head==NULL){ printf("创建失败，退出程序"); exit(0); }else{ head->next=NULL; return head; }}//创建--插入数据int create_list(list *head){ int data; //插入的数据类型 printf("请输入要插入的元素："); scanf("%d",&data); list *node=initlist(); node->data=data; //初始化一个新的结点，准备进行链接 if(head!=NULL){ list *p=head; //找到最后一个数据 while(p->next!=head){ p=p->next; } p->next=node; node->next=head; return 1; }else{ printf("头结点已无元素\n"); return 0; }}//插入元素list *insert_list(list *head,int pos,int data){ //三个参数分别是链表，位置，参数 list *node=initlist(); //新建结点 list *p=head; //p表示新的链表 list *t; t=p; node->data=data; if(head!=NULL){ for(int i=1;i<=pos;i++){ t=t->next; } node->next=t->next; t->next=node; return p; } return p;}//删除元素int delete_list(list *head) { if(head == NULL) { printf("链表为空！\n"); return 0; } //建立零时结点存储头结点信息（目的为了找到退出点） //如果不这么建立的化需要使用一个数据进行计数标记，计数达到链表长度时自动退出 //循环链表当找到最后一个元素的时候会自动指向头元素，这是我们不想让他发生的 list *temp = head; list *ptr = head->next; int del; printf("请输入你要删除的元素："); scanf("%d",&del); while(ptr != head) { if(ptr->data == del) { if(ptr->next == head) { //循环结束的条件换成ptr->next == head temp->next = head; free(ptr); return 1; } temp->next = ptr->next; free(ptr); //printf("元素删除成功！\n"); return 1; } temp = temp->next; ptr = ptr->next; } printf("没有找到要删除的元素\n"); return 0;}//遍历元素int display(list *head) { if(head != NULL) { list *p = head; //遍历头节点到，最后一个数据 while(p->next != head ) { printf("%d ",p->next->data); p = p->next; } printf("\n"); //习惯性换行 ( o=^•ェ•)o ┏━┓ //把最后一个节点赋新的节点过去 return 1; } else { printf("头结点为空!\n"); return 0; }}int main(){ //////////初始化头结点////////////// list *head=initlist(); head->next=head; ////////通过插入元素完善链表///////// for(int i=0;i<5;i++){ //只是演示使用，不具体提供输入 create_list(head); } display(head); ////////////插入元素//////////////// head=insert_list(head,1,10); display(head); ////////////删除元素//////////////// delete_list(head); display(head); return 0;} |
