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c语言实例 -- 循环链表

news 2025/5/15 10:24:48

要求：

创建一个循环链表

下面是一个简单的循环链表（循环单链表）的C语言实现。循环链表是指链表的最后一个节点的指针指向第一个节点，形成一个环形结构。这种结构的优点是在一些特定的场景可以简化操作逻辑。

循环链表的基本操作

初始化循环链表
插入节点
删除节点
打印链表
销毁链表

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 定义节点结构
typedef struct Node {int data;struct Node* next;
} Node;// 初始化循环链表
Node* initialize() {Node* head = NULL;return head;
}// 插入节点
void insert(Node** head, int data) {Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));newNode->data = data;if (*head == NULL) {// 如果链表为空，新节点即为头节点*head = newNode;newNode->next = newNode;} else {Node* temp = *head;// 找到链表的最后一个节点while (temp->next != *head) {temp = temp->next;}temp->next = newNode; // 最后节点指向新节点newNode->next = *head; // 新节点指向头节点}
}// 删除节点
void delete(Node** head, int key) {if (*head == NULL) return; // 如果链表为空，不做处理Node *temp = *head, *prev;// 如果头节点就是需要删除的节点if (temp->data == key) {// 找到最后一个节点，重新设置其next指针Node* last = *head;while (last->next != *head) {last = last->next;}if (*head == last) {free(*head);*head = NULL;} else {last->next = temp->next;*head = temp->next;free(temp);}return;}// 查找要删除的节点while (temp->next != *head && temp->data != key) {prev = temp;temp = temp->next;}// 如果找到了，删除节点if (temp->data == key) {prev->next = temp->next;free(temp);}
}// 打印链表
void printList(Node* head) {if (head == NULL) return;Node* temp = head;do {printf("%d ", temp->data);temp = temp->next;} while (temp != head);printf("\n");
}// 销毁链表
void destroyList(Node** head) {if (*head == NULL) return;Node* temp = *head;Node* next;// 先处理第二个节点开始的部分while (temp->next != *head) {next = temp->next;free(temp);temp = next;}// 最后处理头节点free(temp);*head = NULL;
}// 主函数
int main() {Node* head = initialize();insert(&head, 10);insert(&head, 20);insert(&head, 30);printf("Circular Linked List: ");printList(head);delete(&head, 20);printf("After deletion of 20: ");printList(head);destroyList(&head);return 0;
}

讲解

初始化循环链表：创建一个头节点的指针并将其初始化为NULL。
插入节点：向链表中插入新节点时，首先创建新节点并将数据填充。如果链表为空，则新节点的next指针指向自己；否则，找到最后一个节点并调整指针以连接新节点，使其形成环。
删除节点：找到要删除的节点，如果是头节点，特别处理从temp->next开始的链表，调整最后一个节点的next，或者直接删除节点并重置头节点。如果不是头节点，则找到节点前的节点以调整其next指针。
打印链表：从头节点开始，遍历链表直到回到头节点。
销毁链表：释放所有节点的内存，循环释放直到再次回到头节点。

通过上面的代码，可以实现一个简单的循环链表，进行增删节点、遍历以及内存释放等基本操作。

情景设定：任务调度器

在很多嵌入式系统和实时操作系统中，经常需要多任务调度。例如，我们可以设想一个简单的定时任务调度器，在有限的硬件资源下循环顺序执行一组任务。我们可以使用循环链表来实现这种任务调度器，每个节点都表示一个待执行的任务。

每个任务执行后，将立即转移到下一个任务，形成一套循环的任务执行机制。这种设计能够保证所有任务被公平、持续地执行。

实现代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h> // 用于sleep函数// 定义节点结构表示一个任务
typedef struct TaskNode {char* taskName;void (*execute)(void); // 指向任务执行函数的指针struct TaskNode* next;
} TaskNode;// 初始化任务调度器
TaskNode* initializeScheduler() {return NULL;
}// 添加任务
void addTask(TaskNode** head, char* taskName, void (*execute)(void)) {TaskNode* newTask = (TaskNode*)malloc(sizeof(TaskNode));newTask->taskName = taskName;newTask->execute = execute;if (*head == NULL) {*head = newTask;newTask->next = newTask;} else {TaskNode* temp = *head;while (temp->next != *head) {temp = temp->next;}temp->next = newTask;newTask->next = *head;}
}// 删除任务
void deleteTask(TaskNode** head, char* taskName) {if (*head == NULL) return;TaskNode *current = *head, *prev = NULL;do {if (strcmp(current->taskName, taskName) == 0) {if (prev == NULL) {TaskNode* last = *head;while (last->next != *head) {last = last->next;}if (current == last) {free(current);*head = NULL;} else {last->next = current->next;*head = current->next;free(current);}} else {prev->next = current->next;free(current);}return;}prev = current;current = current->next;} while (current != *head);
}// 任务调度循环
void runScheduler(TaskNode* head) {TaskNode* current = head;if (current == NULL) return;do {printf("Executing task: %s\n", current->taskName);current->execute();current = current->next;sleep(1); // 模拟任务切换间隔} while (current != head);
}// 示例任务函数
void taskA() {printf("Task A is running.\n");
}void taskB() {printf("Task B is running.\n");
}void taskC() {printf("Task C is running.\n");
}// 主函数
int main() {TaskNode* scheduler = initializeScheduler();addTask(&scheduler, "Task A", taskA);addTask(&scheduler, "Task B", taskB);addTask(&scheduler, "Task C", taskC);printf("Task Scheduler started\n");runScheduler(scheduler);deleteTask(&scheduler, "Task B");printf("\nTask B removed\n");runScheduler(scheduler);return 0;
}