数据结构与算法---链式存储结构(单向循环队列)

定义
单向循环队列是基于链表实现的但是,与链表不同的是,此单向循环队列的头尾相连,即尾指针的后继是头结点。

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空表状态
此单向循环队列采用真实头结点,所以此队列为空时head,rear均指向空。
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 public boolean isEmpty() {
        return size==0;
    }

添加元素
头插:
在头结点前面插入结点,即rear的后继为当前要插入的结点,当前要插入结点的后继为头结点head,添加完毕之后把head向前移动。

if(index==0){//头插
            rear.next=n;
            n.next=head;
            head=n;
        }

尾插:
在尾结点的后面插入结点,即尾结点的后继为此时要插入的结点,要插入结点的后继为head.然后把rear后移。

if(index==size){//尾插
            n.next=rear.next;
            rear.next=n;
            rear=n;
        }

一般插入:
即找到要插入位置的前一个,然后把当前位置的后继,赋给要插入结点的后继,然后当前位置的后继为当前要插入的结点。

else{
            Node p=head;
            for(int i=0;i<index-1;i++){//从真实头结点开始,把真实头结点算进去,所以经历步数为index-1次
                p=p.next;
            }
            n.next=p.next;
            p.next=n;
        }

删除元素
有效长度为1时:
即只剩一个结点时,该结点可为头结点可为尾结点,先把当前要删除的结点的数据存储一下,然后把head ,rear置空。

if(size==1){
           ret=head.data;
           head=null;
           rear=null;
        }

删头:
先把当前的头结点数据存储一下,然后把当前头结点的后继赋给尾结点的后继,最后把删除的头结点的数据返回。

 if(index==0){
            ret=head.data;
            rear.next=head.next;

        }

删尾:
先将位置移动到尾结点的前一个位置,然后把尾结点的后继赋给当前结点的后继,然后rear向前移动。

if(index==size-1){
            Node p=head;
            while (p.next!=rear){
                p=p.next;
            }
            ret=rear.data;
            p.next=rear.next;
            rear=p;
        }

删某一位置:
找到要删除位置的前一个位置,然后把当前位置的后一个的后一个,赋给当前位置的后继。

else{
            Node p=head;
            for(int i=0;i<index-1;i++){
                p=p.next;
            }
            Node del=p.next;
            ret=del.data;
            p.next=del.next;
        }

完整代码

package Ds02.动态链表;

import DS01.动态数组.List;

import java.util.Iterator;
//单向循环队列基于线性表实现的  真实头结点
//真实头结点是刚开始head和null都指null,开始存数据后就开始移动 所以空表时head=null  rear=null rear.next=head
public class LinkSingleLoop<E> implements List<E> {
    private Node head;
    private Node rear;
    private int size;
    public LinkSingleLoop(){
        head=null;
        rear=null;
        size=0;
    }
    private class Node{//内部类(结点的属性与行为)
        E data;//数据域
        Node next;//指针域,因为存下一个节点,节点类型为Node
        Node(){
            this(null,null);
        }
        Node(E data, Node next){
            this.data=data;
            this.next=next;
        }
        @Override
        public String toString(){
            return data.toString();
        }
    }
    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size==0;
    }

    @Override
    public void add(int index, E e) {
        if(index<0&&index>size){
            throw new IllegalArgumentException("角标越界");
        }
        Node n=new Node();
        n.data=e;
        if(isEmpty()){//为表时head=null  rear=null    此时为真实头结点
            head=n;
            rear=n;
            rear.next=head;
        }
        if(index==0){//头插
            rear.next=n;
            n.next=head;
            head=n;
        }else if(index==size){//尾插
            n.next=rear.next;
            rear.next=n;
            rear=n;
        }else{
            Node p=head;
            for(int i=0;i<index-1;i++){//从真实头结点开始,把真实头结点算进去
                p=p.next;
            }
            n.next=p.next;
            p.next=n;
        }
        size++;
    }

    @Override
    public void addFirst(E e) {
        add(0,e);
    }

    @Override
    public void addLast(E e) {
        add(size-1,e);
    }

    @Override
    public E get(int index) {
        if(isEmpty()){
            throw new IllegalArgumentException("链表为空");
        }
        if(index<0||index>=size){
            throw new  IllegalArgumentException("角标越界");
        }
        Node p=head;
        for(int i=0;i<index;i++){
            p=p.next;
        }
        return p.data;
    }

    @Override
    public E getFirst() {
        return get(0);
    }

    @Override
    public E getLast() {
        return get(size-1);
    }

    @Override
    public void set(int index, E e) {
        if(isEmpty()){
            throw new IllegalArgumentException("表为空");
        }
        if(index<0||index>=size){
            throw new IllegalArgumentException("角标越界");
        }
        Node p=head;
        for(int i=0;i<index;i++){
            p=p.next;
        }
        p.data=e;
    }

    @Override
    public boolean contains(E e) {
        return find(e)!=-1;
    }

    @Override
    public int find(E e) {
        Node p=head;
       for(int i=0;i<size;i++){
           if(p.data.equals(e)){
               return i;
           }
       }
        return -1;
    }

    @Override
    public E remove(int index) {
        if(isEmpty()){
            throw new IllegalArgumentException("表为空");
        }
        if(index<0&&index>=size){
            throw new IllegalArgumentException("角标越界");
        }
        E ret=null;
        if(size==1){
           ret=head.data;
           head=null;
           rear=null;
        }else if(index==size-1){
            Node p=head;
            while (p.next!=rear){
                p=p.next;
            }
            ret=rear.data;
            p.next=rear.next;
            rear=p;
        }else if(index==0){
            ret=head.data;
            rear.next=head.next;

        }else{
            Node p=head;
            for(int i=0;i<index-1;i++){
                p=p.next;
            }
            Node del=p.next;
            ret=del.data;
            p.next=del.next;
        }
        size--;
        return ret;
    }

    @Override
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    @Override
    public E removeLast() {
        return remove(size-1);
    }

    @Override
    public void removeElement(E e) {
        int index=find(e);
        if(index!=-1){
            remove(index);
        }else{
            throw new IllegalArgumentException("元素不存在");
        }
    }

    @Override
    public void clear() {
        head=null;
        rear=null;
        size=0;
    }

    @Override
    public int getCapacity() {
        return 0;
    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return new LinkSingleLoopIterator();
    }
    public class LinkSingleLoopIterator implements Iterator<E>{
        Node p;
        public LinkSingleLoopIterator(){
            p=new Node();
            p.next=head;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return p!=rear;
        }

        @Override
        public E next() {
            p=p.next;
            return p.data;
        }
    }
}

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