在C中优雅实现循环单链表？

Question

经历了经典的数据结构并停止在链表上。只是实现了一个循环的单链表，但我印象深刻的是这个列表可以用更优雅的方式表达，特别是remove_node函数。 牢记效率和代码可读性，任何人都可以为单链循环列表提供更简洁有效的解决方案吗？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


struct node{
    struct node* next;
    int value;
};


struct list{
    struct node* head;
};


struct node* init_node(int value){
    struct node* pnode;
    if (!(pnode = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)))){
        return NULL;
    }
    else{
        pnode->value = value;   
    }
    return pnode;
}

struct list* init_list(){
    struct list* plist;
    if (!(plist = (struct list*)malloc(sizeof(struct list)))){
        return NULL;        
    }
    plist->head = NULL;
    return plist;
}


void remove_node(struct list*a plist, int value){

    struct node* current, *temp;
    current = plist->head;
    if (!(current)) return; 
    if ( current->value == value ){
        if (current==current->next){
            plist->head = NULL; 
            free(current);
        }
        else {
            temp = current;
            do {    
                current = current->next;    
            } while (current->next != plist->head);

            current->next = plist->head->next;
            plist->head = current->next;
            free(temp);
        }
    }
    else {
        do {
            if (current->next->value == value){
                temp = current->next;
                current->next = current->next->next;
                free(temp);
            }
            current = current->next;
        } while (current != plist->head);
    }
}

void print_node(struct node* pnode){
    printf("%d %p %p\n", pnode->value, pnode, pnode->next); 
}
void print_list(struct list* plist){

    struct node * current = plist->head;

    if (!(current)) return;
    if (current == plist->head->next){
        print_node(current);
    }
    else{
        do {
            print_node(current);
            current = current->next;

        } while (current != plist->head);
    }

}

void add_node(struct node* pnode,struct list* plist){

    struct node* current;
    struct node* temp;
    if (plist->head == NULL){
        plist->head = pnode;
        plist->head->next = pnode;
    }
    else {
        current = plist->head;
        if (current == plist->head->next){
            plist->head->next = pnode;
            pnode->next = plist->head;      
        }
        else {
            while(current->next!=plist->head)
                current = current->next;

            current->next = pnode;
            pnode->next = plist->head;
        }

    }
}

Answer 1

看一下Linux内核源代码中的循环链表： http ： //lxr.linux.no/linux+v2.6.36/include/linux/list.h

它的美妙之处在于你没有一个特殊的结构来使你的数据适合列表，你只需要在你希望作为列表的结构中包含struct list_head * 。 用于访问列表中项目的宏将处理偏移量计算，以从struct list_head指针获取数据。

可以在kernelnewbies.org/FAQ/LinkedLists上找到对内核中使用的链表的更详细说明（对不起，我没有足够的业力来发布两个超链接）。

编辑：嗯，列表是一个双链表，而不是像你一样的单链表，但你可以采用这个概念并创建自己的单链表。

Answer 2

当您将列表头部视为列表的元素（所谓的“哨兵”）时，列表处理（特别是循环列表）变得更容易。 很多特殊情况都消失了。 您可以为sentinel使用虚拟节点，但如果下一个指针在结构中是第一个，则您甚至不需要这样做。 另一个重要的技巧是在修改列表时保持指向前一个节点的下一个指针（以便稍后可以修改它）。 总而言之，你得到这个：

struct node* get_sentinel(struct list* plist)
{
    // use &plist->head itself as sentinel!
    // (works because struct node starts with the next pointer)
    return (struct node*) &plist->head;
}

struct list* init_list(){
    struct list* plist;
    if (!(plist = (struct list*)malloc(sizeof(struct list)))){
        return NULL;        
    }
    plist->head = get_sentinel(plist);
    return plist;
}

void add_node_at_front(struct node* pnode,struct list* plist){
    pnode->next = plist->head;
    plist->head = pnode;
}

void add_node_at_back(struct node* pnode,struct list* plist){
    struct node *current, *sentinel = get_sentinel(plist);

    // search for last element
    current = plist->head;
    while (current->next != sentinel)
        current = current->next;

    // insert node
    pnode->next = sentinel;
    current->next = pnode;
}

void remove_node(struct list* plist, int value){
    struct node **prevnext, *sentinel = get_sentinel(plist);
    prevnext = &plist->head; // ptr to next pointer of previous node
    while (*prevnext != sentinel) {
        struct node *current = *prevnext;
        if (current->value == value) {
            *prevnext = current->next; // remove current from list
            free(current); // and free it
            break; // we're done!
        }
        prevnext = &current->next;
    }
}

void print_list(struct list* plist){
    struct node *current, *sentinel = get_sentinel(plist);
    for (current = plist->head; current != sentinel; current = current->next)
        print_node(current);
}

Answer 3

一些评论：

• 我认为当删除头节点并且列表大于3个元素时，remove函数没有正确调整循环列表指针。 由于列表是循环的，您必须将列表中的最后一个节点指向新头。
• 您可以通过创建“find_node”函数来稍微缩短删除功能。 然而，由于列表是循环的，因此仍然存在删除头节点的边缘情况，其将比非循环列表中更复杂。
• 代码“美”在旁观者的眼中。 随着代码的推移，你的代码很容易阅读和理解，这些代码在野外胜过很多代码。

Answer 4

我使用以下内容创建一个动态循环单链表。 所需要的只是尺寸。

Node* createCircularLList(int size)
{
    Node *it; // to iterate through the LList
    Node *head;

    // Create the head /1st Node of the list
    head = it = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    head->id = 1;

    // Create the remaining Nodes (from 2 to size)
    int i;
    for (i = 2; i <= size; ++i) {
        it->next = (Node*)malloc(sizeof(Node)); // create next Node
        it = it->next;                          // point to it
        it->id = i;                             // assign its value / id
        if (i == 2)
            head->next = it; // head Node points to the 2nd Node
    }
    // close the llist by having the last Node point to the head Node
    it->next = head;

    return head;    // return pointer to start of the list
}

我定义Node ADT如下：

typedef struct Node {
    int id;
    struct Node *next;
} Node;