題目：程式碼實現判斷單鏈表是否有環
阿新 • • 發佈：2019-01-29
#include "stdio.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 20 /* 儲存空間初始分配量 */
typedef int Status;/* Status是函式的型別,其值是函式結果狀態程式碼，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType型別根據實際情況而定，這裡假設為int */
typedef struct Node
{
ElemType data;
struct Node *next;
}Node;
/* 定義LinkList */
typedef struct Node *LinkList;
/* 初始化順序線性表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
*L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 產生頭結點,並使L指向此頭結點 */
if(!(*L)) /* 儲存分配失敗 */
{
return ERROR;
}
(*L)->next=NULL; /* 指標域為空 */
return OK;
}
/* 初始條件：順序線性表L已存在。操作結果：返回L中資料元素個數 */
int ListLength(LinkList L)
{
int i=0;
LinkList p=L->next; /* p指向第一個結點 */
while(p)
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
/* 初始條件：順序線性表L已存在。操作結果：將L重置為空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
LinkList p,q;
p=(*L)->next; /* p指向第一個結點 */
while(p) /* 沒到表尾 */
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
(*L)->next=NULL; /* 頭結點指標域為空 */
return OK;
}
/* 初始條件：順序線性表L已存在 */
/* 操作結果：依次對L的每個資料元素輸出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
LinkList p=L->next;
while(p)
{
visit(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}
Status visit(ElemType c)
{
printf("-> %d ",c);
return OK;
}
/* 初始條件：順序線性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作結果：用e返回L中第i個數據元素的值 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p; /* 宣告一結點p */
p = L->next; /* 讓p指向連結串列L的第一個結點 */
j = 1; /* j為計數器 */
while (p && j < i) /* p不為空或者計數器j還沒有等於i時，迴圈繼續 */
{
p = p->next; /* 讓p指向下一個結點 */
++j;
}
if ( !p || j>i )
return ERROR; /* 第i個元素不存在 */
*e = p->data; /* 取第i個元素的資料 */
return OK;
}
/* 初始條件：順序線性表L已存在 */
/* 操作結果：返回L中第1個與e滿足關係的資料元素的位序。 */
/* 若這樣的資料元素不存在，則返回值為0 */
int LocateElem(LinkList L,ElemType e)
{
int i=0;
LinkList p=L->next;
while(p)
{
i++;
if(p->data==e) /* 找到這樣的資料元素 */
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}
/* 隨機產生n個元素的值，建立帶表頭結點的單鏈線性表L（頭插法） */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
LinkList p;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化隨機數種子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
(*L)->next = NULL; /* 先建立一個帶頭結點的單鏈表 */
for (i=0; i < n; i++)
{
p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新結點 */
p->data = rand()%100+1; /* 隨機生成100以內的數字 */
p->next = (*L)->next;
(*L)->next = p; /* 插入到表頭 */
}
}
/* 隨機產生n個元素的值，建立帶表頭結點的單鏈線性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
LinkList p,r;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化隨機數種子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L為整個線性表 */
r=*L; /* r為指向尾部的結點 */
for (i=0; i < n; i++)
{
p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新結點 */
p->data = rand()%100+1; /* 隨機生成100以內的數字 */
r->next=p; /* 將表尾終端結點的指標指向新結點 */
r = p; /* 將當前的新結點定義為表尾終端結點 */
}
r->next = NULL; /* 表示當前連結串列結束 */
}
/* 初始條件：順序線性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作結果：在L中第i個位置之前插入新的資料元素e，L的長度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{
int j;
LinkList p,s;
p = *L; /* 宣告一個結點 p，指向頭結點 */
j = 1;
while (p && j < i) /* 尋找第i個結點 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!p || j > i)
return ERROR; /* 第i個元素不存在 */
s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新結點(C語言標準函式) */
s->data = e;
s->next = p->next; /* 將p的後繼結點賦值給s的後繼 */
p->next = s; /* 將s賦值給p的後繼 */
return OK;
}
/* 初始條件：順序線性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作結果：刪除L的第i個數據元素，並用e返回其值，L的長度減1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p,q;
p = *L;
j = 1;
while (p->next && j < i) /* 遍歷尋找第i個元素 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!(p->next) || j > i)
return ERROR; /* 第i個元素不存在 */
q = p->next;
p->next = q->next; /* 將q的後繼賦值給p的後繼 */
*e = q->data; /* 將q結點中的資料給e */
free(q); /* 讓系統回收此結點，釋放記憶體 */
return OK;
}
/* 單鏈表反轉/逆序 */
Status ListReverse(LinkList L)
{
LinkList current,pnext,prev;
if(L == NULL || L->next == NULL)
return L;
current = L->next; /* p1指向連結串列頭節點的下一個節點 */
pnext = current->next;
current->next = NULL;
while(pnext)
{
prev = pnext->next;
pnext->next = current;
current = pnext;
pnext = prev;
}
//printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
L->next = current; /* 將連結串列頭節點指向p1 */
return L;
}
Status ListReverse2(LinkList L)
{
LinkList current, p;
if (L == NULL)
{
return NULL;
}
current = L->next;
while (current->next != NULL)
{
p = current->next;
current->next = p->next;
p->next = L->next;
L->next = p;
ListTraverse(L);
printf("current = %d, \n", current -> data);
}
return L;
}
Status ListReverse3(LinkList L)
{
LinkList newList; //新連結串列的頭結點
LinkList tmp; //指向L的第一個結點，也就是要摘除的結點
//引數為空或者記憶體分配失敗則返回NULL
if (L == NULL || (newList = (LinkList)malloc(sizeof(Node))) == NULL)
{
return NULL;
}
//初始化newList
newList->data = L->data;
newList->next = NULL;
//依次將L的第一個結點放到newList的第一個結點位置
while (L->next != NULL)
{
tmp = newList->next; //儲存newList中的後續結點
newList->next = L->next; //將L的第一個結點放到newList中
L->next = L->next->next; //從L中摘除這個結點
newList->next->next = tmp; //恢復newList中後續結點的指標
}
//原頭結點應該釋放掉，並返回新頭結點的指標
free(L);
return newList;
}
// 獲取單鏈表倒數第N個結點值
Status GetNthNodeFromBack(LinkList L, int n, ElemType *e)
{
int i = 0;
LinkList firstNode = L;
while (i < n && firstNode->next != NULL)
{
//正數N個節點，firstNode指向正的第N個節點
i++;
firstNode = firstNode->next;
printf("%d\n", i);
}
if (firstNode->next == NULL && i < n - 1)
{
//當節點數量少於N個時，返回NULL
printf("超出連結串列長度\n");
return ERROR;
}
LinkList secNode = L;
while (firstNode != NULL)
{
//查詢倒數第N個元素
secNode = secNode->next;
firstNode = firstNode->next;
//printf("secNode:%d\n", secNode->data);
//printf("firstNode:%d\n", firstNode->data);
}
*e = secNode->data;
return OK;
}
// 找到連結串列的中間節點
Status GetMidNode(LinkList L, ElemType *e) {
LinkList search, mid;
mid = search = L;
while (search->next != NULL)
{
//search移動的速度是 mid 的2倍
if (search->next->next != NULL)
{
search = search->next->next;
mid = mid->next;
//printf("search %d\n", search->data);
//printf("mid %d\n", mid->data);
}
else
{
search = search->next;
}
}
*e = mid->data;
return OK;
}
int HasLoop(LinkList L)
{
int step1 = 1;
int step2 = 2;
LinkList p = L;
LinkList q = L;
//while (p != NULL && q != NULL && q->next == NULL)
while (p != NULL && q != NULL && q->next != NULL)
{
p = p->next;
if (q->next != NULL)
q = q->next->next;
printf("p:%d, q:%d \n", p->data, q->data);
if (p == q)
return 1;
}
return 0;
}
int HasLoop2(LinkList L)
{
int step1 = 1;
int step2 = 2;
LinkList p = L;
LinkList q = L;
while (p != NULL && q != NULL && q->next != NULL)
{
p = p->next;
if (q->next != NULL)
q = q->next->next;
printf("p:%d, q:%d \n", p->data, q->data);
if (p == q)
return 1;
}
return 0;
}
int main()
{
LinkList L;
Status i;
int j,k,pos,value;
int opp;
ElemType e;
i=InitList(&L);
printf("連結串列L初始化完畢，ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
printf("\n1.整表建立（頭插法） \n2.整表建立（尾插法） \n3.遍歷操作 \n4.插入操作");
printf("\n5.刪除操作 \n6.獲取結點資料 \n7.查詢某個數是否在連結串列中 \n8.置空連結串列");
printf("\n9.連結串列反轉逆序 \n10.求連結串列倒數第N個數 \n11.找到連結串列的中間結點 \n12.判斷連結串列是否有環");
printf("\n0.退出 \n請選擇你的操作：\n");
while(opp != '0'){
scanf("%d",&opp);
switch(opp){
case 1:
CreateListHead(&L,10);
printf("整體建立L的元素(頭插法)：\n");
ListTraverse(L);
printf("\n");
break;
case 2:
CreateListTail(&L,10);
printf("整體建立L的元素(尾插法)：\n");
ListTraverse(L);
printf("\n");
break;
case 3:
ListTraverse(L);
printf("\n");
break;
case 4:
printf("要在第幾個位置插入元素？");
scanf("%d",&pos);
printf("插入的元素值是多少？");
scanf("%d",&value);
ListInsert(&L,pos,value);
ListTraverse(L);
printf("\n");
break;
case 5:
printf("要刪除第幾個元素？");
scanf("%d",&pos);
ListDelete(&L,pos,&e);
printf("刪除第%d個元素成功，現在連結串列為：\n", pos);
ListTraverse(L);
printf("\n");
break;
case 6:
printf("你需要獲取第幾個元素？");
scanf("%d",&pos);
GetElem(L,pos,&e);
printf("第%d個元素的值為：%d\n", pos, e);
printf("\n");
break;
case 7:
printf("輸入你需要查詢的數：");
scanf("%d",&pos);
k=LocateElem(L,pos);
if(k)
printf("第%d個元素的值為%d\n",k,pos);
else
printf("沒有值為%d的元素\n",pos);
printf("\n");
break;
case 8:
i=ClearList(&L);
printf("\n清空L後：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
ListTraverse(L);
printf("\n");
break;
case 9:
ListReverse2(L);
//L=ListReverse3(L);
printf("\n反轉L後\n");
ListTraverse(L);
printf("\n");
break;
case 10:
printf("你要查詢倒數第幾個結點的值？");
scanf("%d", &value);
GetNthNodeFromBack(L,value,&e);
printf("倒數第%d個元素的值為：%d\n", value, e);
printf("\n");
break;
case 11:
GetMidNode(L, &e);
printf("連結串列中間結點的值為：%d\n", e);
printf("\n");
break;
case 12:
if( HasLoop(L) )
{
printf("方法一: 連結串列有環\n");
}
else
{
printf("方法一: 連結串列無環\n");
}
if( HasLoop2(L) )
{
printf("方法二: 連結串列有環\n");
}
else
{
printf("方法二: 連結串列無環\n");
}
printf("\n");
break;
case 0:
exit(0);
}
}
}