单向环形链表CircleSingleLinkedList

Josephu(约瑟夫、约瑟夫环问题）

Josephu 问题为：设编号为1，2，… n的n个人围坐一圈，约定编号k（1<=k<=n）的人从1开始报数，数到m 的那个人出列，它的下一位又从1开始报数，数到m的那个人又出列，依次类推，直到 所有人出列为止，由此产生一个出队编号的序列。

提示：用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu 问题：先构成一个有n个结点的单循环链表，然后由k结点起从1开始计数，计到m时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从1开始计数，直到最后一个结点从链表中删除，算法结束。

单向环形链表的节点

/** * 创建一个boy类，表示一个节点 */ class Boy { /** * 编号 */ private int no; /** * 指向下一个节点，默认为null */ private Boy next; public int getNo() { return no; } public Boy getNext() { return next; } public void setNo(int no) { this.no = no; } public void setNext(Boy next) { this.next = next; } public Boy(int no) { this.no = no; } }

创建单向环形链表

先创建第一个节点，让first指针指向该节点，形成环形每当创建一个节点，就把该节点加入到已有的环形链表中。curBoy.next=boy;boy.next=frist;

/** * 为单向环形链表添加节点 * @param nums 添加节点的个数 */ public void addBoy(int nums) { //nums做数据校验 if (nums < 1) { System.out.println("num的值不正确"); return; } //使用辅助指针，帮助构建环形链表 Boy curBoy = null; //使用for循环创建环形链表 for (int i = 1; i <= nums; i++) { //根据编号创建Boy节点 Boy boy = new Boy(i); //如果是第一个小孩 if (i == 1) { first = boy; //构成环形 first.setNext(first); //让curBoy指向第一个节点 curBoy = first; } else { //将新节点加入到curBoy之后 curBoy.setNext(boy); //形成环形 boy.setNext(first); //将辅助指针往后移一位 curBoy = boy; } } }

遍历单向环形链表

让辅助指针curBoy指向frist节点通过while循环遍历该环形链表，curBoy.next==frist结束 /** * 遍历单向环形链表 * * @return void */ public void showBoy() { //判断链表是否为空 if (first == null) { System.out.println("链表为空，没有节点"); return; } Boy curBoy = first; while (true) { System.out.printf("小孩的编号%d \n", curBoy.getNo()); if (curBoy.getNext() == first) { //说明已经遍历完毕 break; } //辅助指针后移 curBoy = curBoy.getNext(); } }

删除单向环形链表节点

删除节点，

first=firt.nexthelper.next=first

原来first指向的节点没有任何引用会被回收，即被删除。

在删除节点之前，需要将first和helper移动k-1次。

/** * 根据输入，计算出节点出圈的顺序 * * @param startNo 表示从第几个节点开始数 * @param countNum 表示数几下 * @param nums 最初的节点总数 * @return void */ public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) { //先进行数据校验 if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) { System.out.println("数据输入有误"); return; } //创建辅助指针，事先应该指在环形链表的最后的节点，可以通过遍历来 Boy helper = first; while (true) { if (helper.getNext() == first) { break; } helper = helper.getNext(); } //在删除节点之前，需要将first和helper移动k-1次。 for (int i = 0; i < startNo - 1; i++) { first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); } //当节点报数时，让first和helper同时移动m-1次，然后出圈 //循环操作，直到圈中只有一个节点 while (true) { if (helper == first) { //圈中只有一个节点 break; } //让first和helper同时移动countNum-1次 for (int i = 0; i < countNum - 1; i++) { first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); } //此时first指向的节点为要出圈的节点 System.out.printf("小孩节点%d出圈\n", first.getNo()); //删除出圈节点 first = first.getNext(); helper.setNext(first); } System.out.printf("最后留在圈中小孩编号%d\n", first.getNo()); }

测试单向环形链表

package linkedlist; public class CirCleSingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { //测试构建和遍历 CirCleSingleLinkedList cirCleSingleLinkedList = new CirCleSingleLinkedList(); //加入五个节点 cirCleSingleLinkedList.addBoy(5); //遍历单向环形链表 cirCleSingleLinkedList.showBoy(); //测试小孩出圈是否正常 //2->4->1->5->3 cirCleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5); } }

完整代码

/** * Copyright (C), 2020-2020, 人生无限公司 * FileName: CirCleSingleLinkedList * Description: josephu问题 * * @create: 2020/9/3 8:19 * @author Reanon * @version JDK 1.8.0_251 */ package linkedlist; public class CirCleSingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { //测试构建和遍历 CirCleSingleLinkedList cirCleSingleLinkedList = new CirCleSingleLinkedList(); //加入五个节点 cirCleSingleLinkedList.addBoy(5); //遍历单向环形链表 cirCleSingleLinkedList.showBoy(); //测试小孩出圈是否正常 //2->4->1->5->3 cirCleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5); } } /** * 单向环形链表 */ class CirCleSingleLinkedList { /** * 创建一个first指针,指向头节点 */ private Boy first = new Boy(-1); /** * 为单向环形链表添加节点 * * @param nums 添加节点的个数 */ public void addBoy(int nums) { //nums做数据校验 if (nums < 1) { System.out.println("num的值不正确"); return; } //使用辅助指针，帮助构建环形链表 Boy curBoy = null; //使用for循环创建环形链表 for (int i = 1; i <= nums; i++) { //根据编号创建Boy节点 Boy boy = new Boy(i); //如果是第一个小孩 if (i == 1) { first = boy; //构成环形 first.setNext(first); //让curBoy指向第一个节点 curBoy = first; } else { //将新节点加入到curBoy之后 curBoy.setNext(boy); //形成环形 boy.setNext(first); //将辅助指针往后移一位 curBoy = boy; } } } /** * 遍历单向环形链表 * * @return void */ public void showBoy() { //判断链表是否为空 if (first == null) { System.out.println("链表为空，没有节点"); return; } Boy curBoy = first; while (true) { System.out.printf("小孩的编号%d \n", curBoy.getNo()); if (curBoy.getNext() == first) { //说明已经遍历完毕 break; } //辅助指针后移 curBoy = curBoy.getNext(); } } /** * 根据输入，计算出节点出圈的顺序 * * @param startNo 表示从第几个节点开始数 * @param countNum 表示数几下 * @param nums 最初的节点总数 * @return void */ public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) { //先进行数据校验 if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) { System.out.println("数据输入有误"); return; } //创建辅助指针，事先应该指在环形链表的最后的节点，可以通过遍历来 Boy helper = first; while (true) { if (helper.getNext() == first) { break; } helper = helper.getNext(); } //在删除节点之前，需要将first和helper移动k-1次。 for (int i = 0; i < startNo - 1; i++) { first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); } //当节点报数时，让first和helper同时移动m-1次，然后出圈 //循环操作，直到圈中只有一个节点 while (true) { if (helper == first) { //圈中只有一个节点 break; } //让first和helper同时移动countNum-1次 for (int i = 0; i < countNum - 1; i++) { first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); } //此时first指向的节点为要出圈的节点 System.out.printf("小孩节点%d出圈\n", first.getNo()); //删除出圈节点 first = first.getNext(); helper.setNext(first); } System.out.printf("最后留在圈中小孩编号%d\n", first.getNo()); } } /** * 创建一个boy类，表示一个节点 */ class Boy { /** * 编号 */ private int no; /** * 指向下一个节点，默认为null */ private Boy next; public int getNo() { return no; } public Boy getNext() { return next; } public void setNo(int no) { this.no = no; } public void setNext(Boy next) { this.next = next; } public Boy(int no) { this.no = no; } }