算法设计（只写出函数定义，可以不用定义类） //1) 判断循环单链表是否递增有序。 //2) 将单链表扩展2倍，假设线性表为(a1, a2, …, an)，扩展后为(a1, a1, a2, a2, …, an, an)。 //3) 删除单链表中大于mink且小于maxk的所有元素，并释放被删结点的存储空间

<think>嗯，用户想实现单链表的三个算法，分别是判断循环单链表是否递增有序、扩展链表使每个元素重复两次，以及删除指定范围内的节点。首先，我需要理清每个问题的具体要求，然后考虑如何用代码实现。 第一个算法是判断循环单链表是否递增有序。循环单链表的特点是尾节点的next指向头节点。这里需要注意，如果链表为空或者只有一个节点，直接返回True。然后需要遍历整个链表，检查每个节点的值是否小于等于下一个节点的值。但是因为是循环链表，遍历的终止条件是什么？通常循环链表遍历可能需要用do-while结构，或者判断是否回到头节点。比如，从head开始，逐个比较current和current.next，直到current.next等于head为止。如果中间有一个不满足递增，就返回False，否则返回True。 第二个算法是扩展单链表，每个元素重复两次。比如原链表是1->2->3，处理后变成1->1->2->2->3->3。这需要在遍历链表时，为每个节点插入一个相同值的新节点。需要注意，插入操作可能会改变当前节点的next，所以需要保存原next，然后在当前节点后面插入新节点，再移动到原next的位置。例如，当前节点是p，创建新节点new_node，值为p->data，然后将new_node的next指向p->next，再将p的next指向new_node，然后p移动到new_node->next（即原来的p->next）。 第三个算法是删除单链表中值大于mink且小于maxk的所有节点，并释放内存。这需要遍历链表，找到符合条件的节点，调整指针，并释放内存。这里需要注意，单链表的删除操作需要维护前驱节点。比如，使用双指针pre和current，当current的值符合条件时，pre的next指向current的next，然后释放current，current移动到pre->next。否则，pre和current都后移。另外，头节点可能需要特殊处理，特别是当头节点本身需要被删除时，需要更新头指针。不过，题目中的函数定义是传入头节点的指针，可能需要用双重指针来修改头节点，或者确保函数能正确处理这种情况。 接下来，需要考虑代码的正确性。比如，循环链表的判断是否覆盖所有情况，比如空链表、单节点、多节点循环的情况。在扩展链表中，插入新节点时是否会导致死循环？比如，原链表最后一个节点插入新节点后，新节点的next是否正确指向原下一个节点，而不会形成循环。另外，删除节点时，是否正确处理连续多个需要删除的节点，例如当多个相邻节点都符合条件时，是否能正确跳过并释放内存。 此外，用户要求的是函数定义，所以不需要完整的程序，只需要函数的结构，参数和返回值。例如，判断循环链表是否递增有序的函数可能返回bool类型，参数是链表头节点指针。扩展链表的函数可能没有返回值，直接修改原链表。删除节点的函数同样可能直接修改链表，并释放内存。 需要检查是否有语法错误，比如指针操作是否正确，循环条件是否正确终止，内存释放是否彻底。例如，在删除节点时，必须确保每个需要删除的节点都被正确释放，避免内存泄漏。 可能遇到的问题：在循环链表中，遍历时如果没有正确处理终止条件，可能导致无限循环。例如，在判断递增时，如果链表中有重复元素是否允许？题目说是递增有序，可能允许等于的情况，所以判断条件是current->data <= current->next->data。 对于扩展链表，插入节点后，原链表的长度会翻倍，因此在遍历时需要确保每个原节点都被处理一次，插入一个副本，然后继续处理下一个原节点。例如，在插入新节点后，当前指针需要移动到原节点的下一个节点（即新节点的next），这样下一次循环处理的是下一个原节点。 对于删除节点，需要考虑所有情况，包括头节点、中间节点和尾节点。特别是当连续多个节点需要删除时，比如头节点和第二个节点都需要删除，这时候需要正确调整头指针和前驱指针，避免断链。 最后，根据用户提供的引用，可能需要注意某些实现细节，比如引用[2]中提到的栈结构，但在这个问题中可能不需要，因为三个算法都是基于链表的基本操作，不需要额外数据结构。用户提到的其他引用可能提供链表操作的相关思路，比如判断链表相交的问题，但当前问题不涉及这些。 总结下来，每个函数的实现步骤大致如下： 1. 判断循环单链表是否递增有序： - 处理空链表或单节点情况 - 从头节点开始，逐个比较当前节点和下一个节点的值 - 遍历直到回到头节点，如果所有节点都满足递增，则返回True，否则False 2. 扩展链表使每个元素重复两次： - 遍历链表，对每个节点p： - 创建新节点，值为p->data - 将新节点插入到p之后 - 移动指针到p的下一个节点（即原p->next，现在的新节点） 3. 删除指定范围内的节点： - 使用双指针pre和current，从头节点开始 - 遍历链表，当current节点的值在(mink, maxk)之间时，删除current，调整pre的next - 注意处理头节点被删除的情况 现在需要将这些逻辑转化为C语言的函数定义，注意指针操作和循环条件，确保正确性。</think>### 单链表操作算法设计 #### 1. 判断循环单链表是否递增有序 ```c bool IsSorted(CListNode* head) { if (!head || head->next == head) return true; CListNode* p = head; do { if (p->data > p->next->data) return false; p = p->next; } while (p->next != head); return true; } ``` 实现思路： - 空链表或单节点链表直接返回有序 - 使用`do-while`循环确保至少执行一次比较 - 检查相邻节点的递增关系，发现逆序立即返回false #### 2. 扩展单链表使其每个元素重复两次 ```c void DuplicateNodes(ListNode** head) { ListNode* p = *head; while (p) { ListNode* new_node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode)); new_node->data = p->data; new_node->next = p->next; p->next = new_node; p = new_node->next; } } ``` 实现要点： - 创建新节点时需确保内存分配成功（示例代码省略错误处理） - 插入操作保持链表连续性 - 时间复杂度$O(n)$，空间复杂度$O(n)$ #### 3. 删除指定范围内的节点 ```c void DeleteRange(ListNode** head, int mink, int maxk) { ListNode dummy = {0, *head}; ListNode *pre = &dummy, *cur = *head; while (cur) { if (cur->data > mink && cur->data < maxk) { pre->next = cur->next; free(cur); cur = pre->next; } else { pre = cur; cur = cur->next; } } *head = dummy.next; } ``` 关键设计： - 使用哑节点简化头节点删除逻辑[^2] - 双指针法维护前驱节点关系 - 严格处理内存释放，避免内存泄漏