C 中循环单链表的优雅实现？

Question

浏览经典的数据结构并停止在链表上。刚刚实现了一个循环单链表，但我压倒性的印象是这个列表可以用更优雅的方式表达，特别是remove_node函数。 考虑到效率和代码可读性，有人可以为单链循环列表提供更简洁、更有效的解决方案吗？

#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让你的数据适合列表，您只需将 struct list_head * 包含在您想要作为列表的结构中。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。

关于内核中使用的链表的更详细解释可以在 kernelnewbies.org/FAQ/LinkedLists 中找到（抱歉，我没有足够的业力来发布两个超链接）。

编辑：嗯，该列表是一个双链表，而不是像您那样的单链表，但您可以采用这个概念并创建自己的单链表。

Answer 2

当您将列表头视为列表的元素（所谓的“哨兵”）时，列表处理（尤其是循环列表）会变得更加容易。很多特殊情况就消失了。您可以为哨兵使用虚拟节点，但如果下一个指针位于结构中的第一个，则甚至不需要这样做。另一个大技巧是每当修改列表时都保留指向前一个节点的下一个指针的指针（以便稍后可以修改它）。把它们放在一起，你会得到这个：

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 = ¤t->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：

• 我认为当您删除头节点并且列表大于 3 个元素时，删除函数无法正确调整循环列表指针。由于列表是循环的，因此您必须将列表中的最后一个节点指向新的头。
• 您可以通过创建“find_node”函数来稍微缩短删除函数。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，这比非循环列表更复杂。
• 代码“美”是情人眼里出西施。随着代码的发展，您的代码很容易阅读和理解，这胜过了许多野外代码。

Answer 4

我使用以下命令创建一个动态循环单链表。它所需要的只是尺寸。

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
}

我像这样定义 Node ADT：

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