设计并实现一个仅用一个指针表示队尾元素的循环链表数据结构,包括置空队列的操作(将队列清空)、判断队列是否为空的方法以及入队和出队操作。能否详细描述这些算法的步骤?
时间: 2024-10-29 17:17:20 浏览: 38
设计一个只用一个指针表示队尾元素的循环链表,可以这样实现:
1. **节点结构**:
- 定义一个Node类,包含两个属性:data(存储节点的数据)和next(指向下一个节点的指针,对于循环链表,当到达尾节点时,next应指向头节点)。
```python
class Node:
def __init__(self, data):
self.data = data
self.next = None if data is None else data.next
```
2. **链表结构**:
- 创建一个CircularLinkedList类,包含一个head指针,表示链表的首节点。
```python
class CircularLinkedList:
def __init__(self):
self.head = None
```
3. **置空队列操作(清空链表)**:
- 设置head指针为None,所有节点的next都设置为None,使得整个链表变成空的。
```python
def empty(self):
self.head = None
for node in self._traverse_list():
node.next = None
```
`_traverse_list`是一个辅助函数,用于遍历链表(这里我们假设`_traverse_list`可以实现从任意节点开始沿着链表走一圈返回到初始节点的功能)。
4. **判断队列是否为空**:
- 如果head指针为None,则队列为空。
```python
def is_empty(self):
return self.head is None
```
5. **入队操作**:
- 新建一个节点,将其data设置为输入值,然后将当前尾节点的next指针指向新节点,并将新节点的next指针也指向头节点(因为是循环链表)。
```python
def enqueue(self, value):
new_node = Node(value)
if not self.is_empty():
current_tail = self.get_tail()
current_tail.next = new_node
else:
new_node.next = self.head
self.head = new_node
```
`get_tail`是一个辅助函数,它会找到当前链表的尾节点。
6. **出队操作**:
- 对于循环链表,由于只有一个尾节点指针,无法直接访问头节点。因此,我们可以先找到尾节点,然后通过一系列节点直到找到第一个非尾节点作为新的尾节点,同时返回该节点的数据。
```python
def dequeue(self):
if self.is_empty():
raise Exception("Queue is empty")
else:
if self.head == self.get_tail(): # 如果只有一个节点,既是头又是尾
last_data = self.head.data
self.head = None
else:
last_data = self._delete_head()
return last_data
def _delete_head(self):
current = self.head
while current.next != self.head:
current = current.next
current.next = self.head.next # 将最后一个节点的next指向第一个节点
return current.data
```
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