数据结构(C++) 1-2 (循环链表)

最新推荐文章于 2024-10-20 17:39:50 发布

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分类专栏：数据结构（C++）

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本文围绕数据结构中C++实现的循环链表展开。循环链表是单链表变体，尾结点指针指向头结点。作者在实现过程中遇到小问题，加深了对单链表的理解。还解决了约瑟夫问题，新增拷贝构造函数，在不同编译器运行代码时，Dev - C++出现乱码问题。

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数据结构(C++) 1-2 (循环链表)

循环链表是单链表的一种变体，和单链表的区别关键在于尾结点指针域不为NULL，而是指向头结点的指针，使数据形成一个环，从而解决一些单链表不方便解决的问题。

本以为写过单链表之后再写这个应该很快，但是在实现过程还是出现了一些小问题，看来还不太熟练。不过写过这个之后确实感觉对单链表的理解更深刻了，也提高了熟练程度。这次只写了几个函数，因为写的时候感觉这和单链表好像区别真不是特别大。

今天在测试解决约瑟夫问题的时候发现Create()函数写错了，当Locate()函数传参大于链表长度时显示出现一点问题，已改正。。顺便新增了一个拷贝构造函数，方便处理数据的时候不破坏原始数据。(5/20)

今天添加约瑟夫问题实例（5/21）

其代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
struct Node
{
	int data;
	Node* link;
	Node()
	{
		data = 0;
		link = NULL;
	}
	Node(int data, Node* link = NULL)
	{
		this->data = data;
		this->link = link;
	}
};

class CircleLink :public Node   //循环链表的关键在于形成一个环，能"转圈"遍历，查找，etc.
{
private:
	Node* first;
public:
	CircleLink();  //构造函数
	CircleLink(int d);  //构造函数
	CircleLink(CircleLink& a);  //拷贝构造函数
	Node* GetHead() { return first; }  //获得头节点
	int Lenth();  //计算长度
	void Show();  //返回整个节点的值,
	void Show(int i);  //返回前i个值 (包含第i个)
	void Create(int d = 0);  //创造节点,结点在尾端生成，注意形成环
	Node* Locate(int i);  //定位函数，返回指针
};

CircleLink::CircleLink()
{
	first = new Node;
	first->link = first;  //指向自己
}
CircleLink::CircleLink(int d)
{
	first = new Node(d);
	first->link = first;
}

CircleLink::CircleLink(CircleLink& a)
{
	Node* current = a.GetHead();  //获得需要复制对象的头结点
	Node* destpstr = first = new Node(current->data);  //生成新对象的私有成员first
	while (current->link != first)
	{
		current = current->link;
		data = current->data;
		destpstr->link = new Node(data);  //生成新结点并使之成链
		destpstr = destpstr->link;
	}
	destpstr->link = first;  //使尾结点指向头结点
}

int CircleLink::Lenth()
{
	int count = 1;  //由于通过current与current->link比较，可想记数应从1开始 
	Node* current = first;
	while (current->link != first)
	{
		count++;
		current = current->link;
	}
	return count;
}

void CircleLink::Show()
{
	Node* current = first;
	while (current->link != first)  //current到达尾部结束循环但未能输出尾结点的值
	{
		cout << current->data << ' ';
		current = current->link;
	}
	cout << current->data << endl;  //输出尾结点的值
}
void CircleLink::Show(int i)
{
	int count = 0;
	Node* current = first;
	while (count++ < i)
	{
		cout << current->data << ' ';
		current = current->link;
	}
	cout << endl;
	if (i > this->Lenth())  //如果显示超过循环链表长度，显示循环次数
	{
		cout << "it circled " << i / this->Lenth() << ' ';
		if (i / this->Lenth() == 1)
			cout << "time !" << endl;
		else
			cout << "times !" << endl;
	}
}

void CircleLink::Create(int d)
{
	Node* newnode = new Node(d);
	if (newnode == NULL)
	{
		cerr << "error when creating a new node !" << endl;
		exit(1);
	}
	Node* current = first;
	while (current->link != first) //找到last节点
	{
		current = current->link;
	}
	newnode->link = current->link;
	current->link = newnode;
}
Node* CircleLink::Locate(int i)
{
	if (i < 0)
	{
		cerr << "error when locating,because of wrong parameter !" << endl;
		exit(1);
	}
	int count = 0;
	Node* current = first;
	while (count++ < i)
	{
		current = current->link;
	}
	if (i > this->Lenth())  //如果超过列表长度，显示循环次数和位置
	{
		int times = i/ this->Lenth();
		int remainder = i % this->Lenth();
		cout << "it circled " << times << ' ';
		if (times == 1)
			cout << "time , ";
		else
			cout << "times , ";
		cout << "and its position is in " << remainder << endl;
	}
	return current;
}

int main()  //简单测试
{
	CircleLink* a = new CircleLink;
	cout << "a->Lenth(): " << a->Lenth() << endl;
	Node* b = new Node(1);
	Node* c = new Node(2);
	a->GetHead()->link = b;  //测试GetHead()函数
	b->link = c;
	c->link = a->GetHead();
	cout << "主函数创建两个结点," << "a->Lenth():" << a->Lenth() << endl;
	cout << "显示列表数据: "; a->Show();  //测试Show()及其重载函数
	cout << "显示列表前5个数据: "; a->Show(5);
	cout << "测试Locate()函数，链表三个结点，测试1和4,比较地址是否一致: " << endl;
	cout << a->Locate(1) << endl;
	cout << a->Locate(4) << endl;
	for (int i = 3; i < 5; i++)  //测试Create()
	{
		a->Create(i);
	}
	cout << a->Lenth() << endl;
	a->Show();
	return 0;
}

运行结果如下：
在vs2019上运行：
运行无误在Dev-C++上运行：
在这里插入图片描述

Dev-C++中出现乱码。。这是什么情况，问题出在哪？
要是有知道原因的小伙伴还请解释一下:)

今天总算是解决约瑟夫问题了。由于我的头结点是会使用的，所以和教材上的不一样，就重新编了一个约瑟夫函数，但其实和书上的差别也不大(但是感觉代码看起来怪怪的，不过好歹弄出来的，以后再来优化），唯一的区别是在开头的一点处理和书上的不同（因为头结点。。）

代码如下:

#include<iostream>
#include"CircleLink.h"  //头文件为上面的代码去掉主函数
using namespace std;
void Jos(CircleLink* a,int m)  //去除每次报数的第m个人
{
    if (m<0) 
    {
    	cerr<<"error !"<<endl;
    	exit(1);
    }
	int lenth = a->Lenth();
	if (lenth == 1) cout<<"结果: "<< a->GetHead()->data;  //如果是1个的话就直接输出
	
	else
	{
		CircleLink* b = a;
		Node* pre = b->Locate(m - 1);
		Node* del = pre->link;
		pre->link = del->link;
		cout << "去除的元素是: " << del->data << endl;
		delete del;
		for (int i = lenth - 1; i != 1; i--)
		{
			for (int j = 0; j < m - 1; j++)
			{
				pre = pre->link;
			}
			del = pre->link;
			pre->link = del->link;
			cout << "去除的元素: " << del->data << endl;
			delete del;
		}
		cout << "结果: " << pre->data << endl;
	}
}
int main()
{
	CircleLink* a = new CircleLink(1);  //书上的事例，8人，每三人报数
	for (int i = 2; i < 9; i++)  //迭代创造结点
	{
		a->Create(i);
	}
	cout << "created a link and the elements are :" << endl;
	a->Show();
	Jos(a, 3);
	delete a;
	cout << "事例二" << endl;
	CircleLink* b = new CircleLink(1);  //再测试一组数据，7人，每两人报数
	for (int i = 2; i < 8; i++)
	{
		b->Create(i);
	}
	Jos(b, 2);
	delete b;
	return 0;
}
``
运行环境是VS2019
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20190522205542691.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTEyNTk3,size_16,color_FFFFFF,t_70)
直接把上面的循环链表作为头文件包含进去即可（也因此了解了一下头文件的写法），但是上面的循环链表因为是一直在改动，所以不太清楚是不是和我运行的头文件完全一样。。（应该还是一样，不一样的话到时候复习的时候直接电脑里找吧）

另外，在解决约瑟夫问题的时候老是觉得同余关系能解决，但是还是没有想出来，可能方向错了。。