数据结构学习（C++）——循环链表
作者：happycock
原书对循环链表的介绍很简略，实现部分也不完整（当然了，如果完整就又是重复建设）。而我也没觉得循环链表有什么别的用，他更应该是为了一个特殊的问题而产生的，这只是个人的看法。我从链表类派生出了循环链表，这需要注意几个细节。
- 构造函数：派生类实例化时，先调用基类的构造函数；因此，初始化循环链表的工作就是将带表头的空链表的表头节点的link指向表头节点，从而构成一个圈。
- 析构函数：释放对象时，先调用派生类的析构函数，然后调用基类的析构函数。因此，释放循环链表只需要将循环链表变成普通的单链表，然后这个单链表会被基类的析构函数释放。这里假定不使用这种语句Base *p = new Drived; delete p;因为我在~List()前面没有加virtual。你可以参阅各种C++书籍搞清这类问题。
- 判空函数：条件不是检测头节点的link是否为空，而是是否指向头节点。
- 置空函数：原来的显然不能工作了，实际上只要从表头位置不断后删直到表空就可以了。
- Next()：遇到表头节点要跳过去。
- Remove()：当前节点是表头节点时不能删，删了表头节点的后果自己想吧（因为在循环链表中prior指针不一定为空——其实应该是一定不空，但是由于继承部分List函数，所以就是不一定了，以至于原来的Remove()检查可能无效）；如果删除的是表尾节点，删除后当前指针将指向表头节点，要跳过去指向下一个。总之，使用Next()和Remove()时，不能让外界觉察到表头节点的存在，否则，当你循环计数时，表头节点就被算进去了。
- "<<"必须重写，否则，当你执行cout << CircList;这种东西时，天哪，自己想去吧；当然了，只需要拷贝过来修改一下循环判断就可以了。
- End()将不能工作，考虑到如果按照原来的功能来实现，效率很低，而且用处不大，所以修改End()功能定义为更正last指针。为避免混淆，将其放在private，对外不提供这个功能。
定义和实现
#ifndef CircList_H
#define CircList_H
include “List.h”
template <classType> class CircList : public List<Type>
{
public:
CircList() { pGetFirst()->link = pGetFirst(); }
~CircList() { End(); pGetLast()->link = NULL; }
BOOLIsEmpty()
{
Node<Type> *p = pGetFirst();
return p->link == p;
}
Type*Next()
{
if (pNext() == pGetFirst()) pNext();
return Get();
}
BOOLRemove()
{
if(!IsEmpty())
{
if (pGet() ==pGetFirst()) return FALSE;
List<Type>::Remove();
if (pGet() ==pGetFirst()) pNext();
returnTURE;
}
return FALSE;
}
voidMakeEmpty()
{
First();
while (!IsEmpty()) RemoveAfter();
}
voidLastInsert(const Type &value)
{
End();
List<Type>::LastInsert(value);
}
private:
voidEnd()
{
if (pGetLast()->link != pGetFirst())
{
Node<Type> *pfirst = pGetFirst();
for (Node<Type> *p = pGet(); p->link != pfirst; p = pNext());
PutLast(p);
}
}
friend ostream &operator << (ostream & strm, CircList<Type> &cl)
{
cl.First();
Node<Type> *pfirst = cl.pGetFirst();
while (cl.pGet()->link != pfirst) strm << *cl.Next() << "" ;
strm << endl;
cl.First();
return strm;
}
};
#endif
【说明】
为了后面的约瑟夫问题，我添加了LastInsert. 如果使用Insert是倒插，当然可以倒输入来解决，但这样的做法有将就的嫌疑，而不断的Locate显然效率太低。显然，Find, Loacte, Length这类继承过来的函数，运行起来会发生意想不到的事，我没有在这里给出重新的实现出于以下原因：
- Find可以把原来的代码拷过来修改一下循环判定，但也可以不改。方法是，采用后面介绍的查找表的办法，在表头节点放查找值，这样就一定会查找成功了。然后检查当前节点是否为头节点就可以判断是否真正查找成功，如果你自己完成这个函数，将会有很多收获。给个例子：
BOOL Find(const Type&value)
{
pGetFirst()->data = value;
List<Type>::Find(value);
if (pGet() == pGetFirst()) return FALSE;
return TURE;
}
- Locate原来的实现在这里其实也没什么语义的毛病，无非是转圈吗，当然怎么改随你。建议配合Length检查定位值的合法，这样可以把转圈提前扼杀。
- Length你说循环链表有多长？就像无论多长的长跑比赛都可以在400米的跑道进行一样。这里建议增加一个私有数据成员length, 在每次插入删除时调整，因为改动的地方比较多，所以我就偷懒了，主要是觉得很少用。
约瑟夫问题
几乎提到循环链表总要提到约瑟夫问题，而我当年还在学BASIC时，就告诉我解决这个问题要构造一个循环链表，当然了，在BASIC里是静态链表。真的好像循环链表就是为了这个问题而存在的。为了照顾没听说过的人，我简单介绍一下这个问题：
说是一个旅行社要从n名旅客中选出一名幸运旅客，为他提供免费环球旅行服务。方法是，大家站成圈，然后选定一个m，从第1个人开始报数，报到m时，这个人OUT，然后从下一个人开始重新从1报数，重复这个过程，直到最后剩下一个人就是幸运之星。问题就是谁是幸运者呢？或者说是怎样才能赢大奖。
我用这个问题测试了整数情况下循环链表各个成员函数的正确性，相应函数如下：
void CircListTest_int()
{
CircList<int> a;
cout<< endl << "整型循环链表测试: 求解约瑟夫问题" << endl;
intn, m;//n是总人数, m是报数值
cout<< "输入总人数:";
cin>> n;
cout<< "输入报数值: ";
cin>> m;
for(int i = 1; i <= n; i++) a.LastInsert(i);
cout<< a;
a.Locate(0);
for(i = 0; i < n - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < m - 1; j++) a.Next();
cout << "第"<< *a.Get() << "位旅客被淘汰"<< endl;
a.Remove();
}
cout<< "第" <<*a.Get() << "位旅客获胜"<< endl;
cout<< a;
a.MakeEmpty();
cout<< a;
}
【后记】
就是做了循环链表这个派生类，我才发现了原来写的链表类的许多隐患，比如原来的Find, 在整数链表里当你寻找0时，无一例外的会停在表头，所以你现在看到的链表类已经和我当初写的有很大的变化了，也可能有些我还没有发现，欢迎指正。