數據結構與算法（四）-線性表之循環鏈表
阿新 • • 發佈：2018-09-23
log ddc 兩個 方向 http return close 單向 throw 
特性：
前言：前面幾篇介紹了線性表的順序和鏈式存儲結構，其中鏈式存儲結構為單向鏈表（即一個方向的有限長度、不循環的鏈表），對於單鏈表，由於每個節點只存儲了向後的指針，到了尾部標識就停止了向後鏈的操作。也就是說只能向後走，如果走過了，就回不去了，還得重頭開始遍歷，所以就衍生出了循環鏈表
一、簡介
定義：將單鏈表中中斷結點的指針端有空指針改為指向頭結點，就使整個單鏈表形成一個環，這種頭尾詳解的單鏈表稱為單循環鏈表，簡稱循環鏈表；
特性：
- 若鏈表為空，則頭結點的next結點還是指向其本身，即head.next=head；
- 尾節點的next指針指向head結點，即頭尾相連；
- 判斷是否遍歷了完，直接判斷next==head即可；
- 由單鏈表變化的循環也成為單向循環鏈表；
- 循環鏈表的特點是無須增加存儲量，僅對表的鏈接方式稍作改變，即可使得表處理更加方便靈活；
二、單向循環鏈表的實現
循環鏈表是在單鏈表（線性單鏈表）的基礎上，將尾節點的next指向了head，所以基本的結構是類似的，所以下面，直接貼代碼了；
public class LoopChain<T> { //尾結點直接引用 private Node<T> tail; //鏈長度 private Integer size;LoopChain.java//初始化 LoopChain() { tail = new Node<T>(); tail.setNext(tail); } public Node<T> remove(Integer index) throws Exception { //獲取該位置的上一個節點 Node<T> s = getNode(index - 1); //獲取該位置節點的下一個節點 Node<T> next = getNode(index).getNext();//將本節點的next節點放在本節點的前一個節點的next節點位置 s.setNext(next.getNext()); return next; } public void add(T t,Integer index) throws Exception { //獲取該位置的上一個節點 Node<T> s = getNode(index - 1); //創建新節點 Node<T> p = new Node<>(); p.setObject(t); //將本節點的next節點放入新節點的next節點 p.setNext(s.getNext()); //將新節點放入本節點的next節點位置 s.setNext(p); } public T get(Integer index) throws Exception { return (T)getNode(index).getObject(); } private Node<T> getNode(Integer index) throws Exception { if (index > size || index < 0) throw new Exception("index outof length"); //取頭節點 Node<T> p = tail.next; for (int i = 0; i < index; i++) p = p.getNext(); return p; } class Node<T> { private Object object; private Node next; public Object getObject() { return object; } public void setObject(Object object) { this.object = object; } public Node getNext() { return next; } public void setNext(Node next) { this.next = next; } } }
獲取元素：
public T get(Integer index) throws Exception { return (T)getNode(index).getObject(); } private Node<T> getNode(Integer index) throws Exception { if (index > size || index < 0) throw new Exception("index outof length"); //取頭節點 Node<T> p = tail.next; for (int i = 0; i < index; i++) p = p.getNext(); return p; }
插入元素：
public void add(T t,Integer index) throws Exception { //獲取該位置的上一個節點 Node<T> s = getNode(index - 1); //創建新節點 Node<T> p = new Node<>(); //將本節點的next節點放入新節點的next節點 p.setNext(s.getNext()); //將新節點放入本節點的next節點位置 s.setNext(p); }
移除元素：
public Node<T> remove(Integer index) throws Exception { //獲取該位置的上一個節點 Node<T> s = getNode(index - 1); //獲取該位置節點的下一個節點 Node<T> next = getNode(index).getNext(); //將本節點的next節點放在本節點的前一個節點的next節點位置 s.setNext(next.getNext()); return next; }在之前學習單鏈表的時候，我們使用頭結點來代表一個鏈表，可以用O(1)的時間訪問第一個節點，但是在訪問尾節點時，需要使用O(n)的時間，而循環鏈表則不同，完全可以使用O(1)的時間來訪問第一個節點和尾節點。
三、問題
判斷單鏈表中是否有環？ 思考：有環的定義是，鏈表的尾節點指向了鏈表中的某個節點； 那麽怎麽判斷是否有環的存在呢？ 1、使用p、q兩個指針，p總是向前走，但q每次都從頭開始走，對於每個節點，p走的步數是否與q走的步數一致，若不一致則說明存在環； 若鏈表長度為3，當p走完一圈後，會出現p的步數為4，而q的步數為1，不相等，則存在環。 2、使用p、q兩個指針，p每次向前走一步，q每次向前走兩步，若在某個時候p==q，則存在環； 使用了快慢原理來進行判斷是否存在環。 註意： ①循環鏈表中沒有NULL指針。涉及遍歷操作時，其終止條件就不再是像非循環鏈表那樣判別p或p->next是否為空，而是判別它們是否等於某一指定指針，如頭指針或尾指針等。 ②在單鏈表中，從一已知結點出發，只能訪問到該結點及其後續結點，無法找到該結點之前的其它結點。而在單循環鏈表中，從任一結點出發都可訪問到表中所有結點，這一優點使某些運算在單循環鏈表上易於實現。
本系列參考書籍：
《寫給大家看的算法書》
《圖靈程序設計叢書 算法 第4版》
數據結構與算法（四）-線性表之循環鏈表