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数据结构——带环链表、循环队列问题

2024年07月28日 数据结构 我要评论
循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里,一旦一个队列满了,我们就不能插入下一个元素,即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列,我们能使用这些空间去存储新的值。以上便是本期讨论的两个数据结构问题,欢迎大家评论讨论交流。快指针一次走两步慢指针一次走一步。代码实现:(链表的实现请跳转☞。

1.带环链表问题

1.1给定一个链表判断其是否带环

解决思路:利用快慢指针法,快指针一次走两步慢指针一次走一步,从链表起始位置遍历链表,如果链表带环,则快慢指针一定会在环中相遇,否则快指针先到达链表末尾。

代码实现:(链表的实现请跳转☞http://t.csdnimg.cn/jenav

slnode* islink(slnode* head)
{
	slnode* fast = head;
	slnode* slow = head;
	//让快慢指针先走一步进循环
	fast = fast->next->next;
	slow = slow->next;
	//这里是循环的条件:快慢指针未相遇、快指针未到链表末端
	while ((fast != slow) && (fast != null))
	{
		fast = fast->next->next;
		slow = slow->next;
	}
	if (fast == slow)
	{
		return fast;
	}
	if(fast==null)
	{
		return null;
	}
}

void test()
{
	//创建一个带环链表
	slnode* node1 = slbuynode(1);
	slnode* node2 = slbuynode(2);
	slnode* node3 = slbuynode(3);
	slnode* node4 = slbuynode(4);
	slnode* node5 = slbuynode(5);
	slnode* node6 = slbuynode(6);
	slnode* node7 = slbuynode(7);
	node1->next = node2;
	node2->next = node3;
	node3->next = node4;
	node4->next = node5;
	node5->next = node6;
	node6->next = node7;
	node7->next = node4;
	//判断是否带环,如果带环打印相遇节点,如果不带环打印"null"

	if (islink(node1) == null)
	{
		printf("null\n");
	}
	else
	{
		printf("%d\n", islink(node1)->data);
	}
	
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

1.2给定一个带环链表,返回链表开始入环的第一个节点

解决方案:让一个指针从链表头开始遍历链表,同时另一个指针从判断相遇位置开始绕环运行,两个指针都是一次走一步,最终会在进环的第一个节点相遇

证明:

代码实现:

//判断是否为带环链表
slnode* islink(slnode* head)
{
	slnode* fast = head;
	slnode* slow = head;
	//让快慢指针先走一步进循环
	fast = fast->next->next;
	slow = slow->next;
	//这里是循环的条件:快慢指针未相遇、快指针未到链表末端
	while ((fast != slow) && (fast != null))
	{
		fast = fast->next->next;
		slow = slow->next;
	}
	if (fast == slow)
	{
		return fast;
	}
	if(fast==null)
	{
		return null;
	}
}

//返回带环链表的进环节点
slnode* entrynode(slnode* head, slnode* m)
{
	slnode* a = head;
	slnode* b = m;
	while (a != b)
	{
		a = a->next;
		b = b->next;
	}
	return a;
}

void test2()
{
	//创建一个带环链表:1->2->3->4->5->6->7->4->5...
	slnode* node1 = slbuynode(1);
	slnode* node2 = slbuynode(2);
	slnode* node3 = slbuynode(3);
	slnode* node4 = slbuynode(4);
	slnode* node5 = slbuynode(5);
	slnode* node6 = slbuynode(6);
	slnode* node7 = slbuynode(7);
	node1->next = node2;
	node2->next = node3;
	node3->next = node4;
	node4->next = node5;
	node5->next = node6;
	node6->next = node7;
	node7->next = node4;
	//返回进环节点
	slnode* m = islink(node1);
	slnode* e = entrynode(node1, m);
	printf("%d\n", e->data);
}

int main()
{
	test2();
	return 0;
}

 2.循环队列问题

2.1循环队列

循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里,一旦一个队列满了,我们就不能插入下一个元素,即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列,我们能使用这些空间去存储新的值。

2.2代码实现:

circularqueue.h 

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
#include<math.h>

typedef int cqdatatype;

typedef struct circularqueue
{
	cqdatatype* a;  //利用数组实现循环链表
	int head;       //指向头
	int tail;       //指向尾的下一个
}cqueue;

//初始化
void cqinit(cqueue* q);

//入队列
void cqpush(cqueue* q, cqdatatype x);

//出队列
void cqpop(cqueue* q);

//查看队头
cqdatatype cqtop(cqueue* q);

//数据有效个数
size_t cqsize(cqueue* q);

//判空
bool cqempty(cqueue* q);

//判满
bool cqfull(cqueue* q);

//销毁
void cqdestroy(cqueue* q);

circularqueue.c

#include"circularqueue.h"

//初始化
void cqinit(cqueue* q)
{
	assert(q);
	//创建一个5+1的数组实现容量为5的循环队列
	q->a = (cqdatatype*)malloc(sizeof(cqdatatype)*6);
	q->head = q->tail = 0;
}

//判满
bool cqfull(cqueue* q)
{
	assert(q);
	return (q->tail + 1) % 6 == q->head;
}

//入队列(入队列前需判断是否满)
void cqpush(cqueue* q, cqdatatype x)
{
	assert(q);
	//判满
	if (cqfull(q))
	{
		perror("cqfull(q) is full");
		return;
	}
	//第一个数据入队列
	if (q->head == q->tail == 0)
	{
		q->a[q->tail] = x;
		q->tail++;
	}
	else
	{
		q->a[q->tail] = x;
		q->tail++;
	}
	q->tail = q->tail % 6;
}

//判空
bool cqempty(cqueue* q)
{
	assert(q);
	return q->head == q->tail;
}

//出队列(出队列前判空)
void cqpop(cqueue* q)
{
	assert(q);
	if (cqempty(q))
	{
		perror("cqempty(q) is true");
		return;
	}
	q->head++;
	q->head = q->head % 6;
}

//查看队头
cqdatatype cqtop(cqueue* q)
{
	assert(q);
	assert(cqempty(q) != true);
	return q->a[q->head];
}

//数据有效个数
size_t cqsize(cqueue* q)
{
	assert(q);
	if (q->tail < q->head)
	{
		return 6 - q->head + q->tail - 0;
	}
	return abs(q->tail - q->head);
}


//销毁
void cqdestroy(cqueue* q)
{
	assert(q);
	free(q->a);
	q->a = null;
	q->head = q->tail = 0;
}

以上便是本期讨论的两个数据结构问题,欢迎大家评论讨论交流。

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