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数据结构实验1——线性表及多项式的运算

2019/09/15 C 数据结构
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链表操作

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define ERROR 0
#define OK 1
#define Overflow 2
#define Underflow 3
#define Notpresent 4
#define Duplicate 5
typedef int Status;
typedef int ElemType;
typedef struct Node{
ElemType elem;
struct Node *link;
}Node;

typedef struct {
struct Node* first;
int n;

}SingleList;

SingleList list; //声明全局的



Status Init(SingleList *L){
L->first = NULL;
L->n = 0;
return OK;
}

Status Find(SingleList L,int i,ElemType *x){
Node *p;
int j;
if (i<0 || i> L.n-1) return ERROR;
p = L.first;
for (j = 0; j < i; ++i) p=p->link;
*x = p->elem;
return OK;
}

Status Insert(SingleList *L,int j,ElemType x){
Node *p,*q;
int i;
if(j<-1 || j> L->n) return ERROR;
p = L->first;
for(i=0;i<j;i++) p=p->link; //p==>a(i-1)

q = (Node *)malloc(sizeof(Node));
q->elem = x;
if (j>-1)
{
q->link = p->link; // a(i-1)==>??? ===> a(i)->???
p->link = q ; // a(i-1)->a(i)
}else
{
q->link = L->first;
L->first = q;
}
L->n++;
return OK;
}

Status Delete(SingleList *L,int j){
int i;
Node *p,*q;
if(!L->n) return ERROR;
if ( j<0 || j>L->n) return ERROR;
q = L->first;
p = L->first;
for(i=0;i<j-1;i++) q = q->link; //q指向 a(i-1)
if (i==0)
L->first = L->first->link;
else{
p = q->link; //此时p指向a(i)
q->link = p->link; //将q指向a(a+1)
}
free(p);
L->n -- ;
return OK;
}

Status Output(SingleList L){
Node *p;
if(!L.n) return ERROR;
p = L.first;
while(p){
printf("%d ",p->elem );
p = p->link;
}
return OK;
}

void Destory(SingleList *L){
Node *p;
while(L->first){
p = L->first->link; //保存后继节点地址,防止断链
free(L->first); //释放first节点所指节点的存储空间 从前往后释放
L->first = p;
}
}


int main(){
int i,x;

Init(&list);
for (i = 0; i < 9; ++i)
Insert(&list,i-1,i);
printf("the linked list is :");
Output(list);

Delete(&list,1);
printf("\nafter deleting the list is:");
Output(list);


Find(list,0,&x);
printf("\nthe value is %d\n",x );

Destory(&list);

system("pause");
return 0;
}

带表头节点的单链表

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define ERROR 0
#define OK 1
#define Overflow 2
#define Underflow 3
#define Notpresent 4
#define Duplicate 5

typedef int ElemType;
typedef int Status;

typedef struct Node{
ElemType elem;
struct Node *link;
}Node;

typedef struct {
struct Node* head;
int n;
}Headlist;

Status Init(Headlist *L){
L->head = (Node*)malloc(sizeof(Node));
if(!L->head) return ERROR;
L->head->link = NULL;
//注意到这边没有对L->head->element作设置,因为不会用到
L->n = 0;
return OK;
}

Status Sort(Headlist *L){
Node *p=L->head,*pre=NULL;
Node *r=p->link;
p->link = NULL;
p=r; //r保存原来的结点顺序
while(p != NULL){
r = p->link; //r继续取下一个结点
pre = L->head; //pre重新构造L,从头开始循环
while(pre->link != NULL && pre->link->elem < p->elem)
// 如果链表非空 且 新链表与当前结点数值比较
pre = pre->link;
//如果当前要插入的结点值大于循环中当前已排序结点,则取已排序链表下一个结点继续比较
p->link = pre->link;
//找到p要插入的位置后,插入:若3<pre=5<bigger=7<8,p=6,则 p=>bigger
pre->link = p; // pre=>p,插入即可
p=r; // p继续取下个结点依次按原来顺序循环遍历原来链表
}
return OK;
}

Status deleleab(Headlist *L, int a,int b){
Node *q = L->head,*p=L->head->link; // q为上一个,p为当前的
while( p )
if(p->elem >= a && p->elem <= b)
{
q->link = p->link; // 1 - 2 - 3 1==>3,1的指针域指向3
free(p); //释放2
p = q->link; // 当前的指针变成3
}else{
p = p->link;
q = p->link;
}
return OK;
}

/*****
思路为: 将顺序遍历的结点不断插入为L->head->link
******/
Status Converse(Headlist *L){
Node *p = NULL,*cur= NULL;
Node *q = L->head->link;
if(L->head && L->head->link){ //如果表不存在或是为空,则return ERROR
while( q != NULL ) //q按照原来的顺序依次遍历各结点
{
cur = q; //cur为当前结点
q = q->link; //q保存下一个结点
L->head->link = cur; //为了不动头结点,所以头结点link始终指向当前要加的结点
cur->link = p; //当前的link指向上一个结点
p = cur; //保存上一个结点
}
}else return ERROR;
return OK;
}

Status Insert(Headlist *L,int j,ElemType x){
int i;
Node *p=NULL,*q=NULL;
if(j<-1 || j> L-> n-1) return ERROR;
p = L->head;
for(i=0;i<=j;i++) p=p->link;
// 与普通链表不同,这边是 <= , 因为要多一个表头Node
q = (Node *)malloc(sizeof(Node));
q->elem = x;
q->link = p->link;
p->link = q;
L->n++;
return OK;
}

Status Output(Headlist L){
Node *p = L.head->link;
if(!L.n) return ERROR;
while(p){
printf("%d ",p->elem );
p = p->link;
}
return OK;
}

Status Destory(Headlist *L){
Node *p=NULL;
while(L->head){
p = L->head->link;
free(L->head);
L->head = p;
}
return OK;
}

Status Delete(Headlist *L,int j){ //下标j
Node *p = L->head,*q = L->head; // q = tmp
int i;
if(!L->n) return ERROR;
if ( j<0 || j>L->n) return ERROR;
for(i = 0 ;i<=j-1;i++) p = p->link;
q = p;
p = p->link;
q->link = p->link;
free(p);
return OK;
}

Status Find(Headlist *L,int j,ElemType *x){
Node *p= L->head;
int i;
if ( j<0 || j>L->n) return ERROR;
for(i = 0 ;i<=j;i++) p = p->link;
*x = p->elem;
return OK;
}

int main(){
int x;
Headlist list;
Init(&list);
Insert(&list,-1,3);
Insert(&list,0,2);
Insert(&list,-1,5);
Insert(&list,2,7);
Insert(&list,-1,1);
printf("the linked list is :");
Output(list);
printf("\nAfter sorted:");
Sort(&list);
Output(list);
printf("\nAfter Conversed:");
Converse(&list);
Output(list);

printf("\nAfter delete index of 0,the list is:");
Delete(&list,0);
Output(list);

Find(&list,2,&x);
printf("\nthe index of 2:%d\n",x);

Destory(&list);
system("pause");
return 0;
}

带表头的链表和普通链表的区别在于:

  • 带表头链表的头结点的数据域是不设置的,真正有用的结点是L->head->link指向的结点.而普通链表L->first指向的结点
  • 这样的好处是不用特殊考虑是不是头结点.

代码实现细节:

1.插入的i,是aia_{i}后面再添加一项,所以for条件为j=0;j<i 进行j次link

2.删除时,删除的是aia_{i},for(j=0;j < i - 1;j++),为什么是 i-1跟代码实现有关,先把q指向要删除的前一个结点,p=q->link,q->link = p->link从而将paia_{i}孤立出来

▲带表头的话,将<变为<=,因为要多推个link,跳过head结点

设计上最大的区别在于

▲多了个表头以后,就不用再考虑,删除和插入的时候去动List->first指针,带表头后,修改的都是L->head->link之后的结点Node

单链表实现多项式加减、相乘

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define ERROR 0
#define OK 1
#define Overflow 2
#define Underflow 3
#define Notpresent 4
#define Duplicate 5

typedef int ElemType;
typedef int Status;

typedef struct PNode
{
ElemType ceof;
ElemType exp;
struct PNode *link;
}PNode;

typedef struct
{
struct PNode *head;
}polynominal;

Status Init(polynominal *p){
p->head = (PNode *)malloc(sizeof(PNode));
p->head->exp = -1;
p->head->link = NULL;
return OK;
}

Status Create(polynominal *p){
PNode *pn = NULL,*q=NULL,*pre=NULL;
p->head = (PNode *)malloc(sizeof(PNode));
p->head->exp = -1;
p->head->link = NULL;
for (;;)
{
pn = (PNode *)malloc(sizeof(PNode));
printf("ceof:\n");
scanf("%d",&pn->ceof);
printf("exp:\n");
scanf("%d",&pn->exp);
if (pn->exp < 0) {printf("End the input\n"); break;}
pre = p->head; //pre从链表头开始
q=p->head->link;
while(q && q->exp > pn->exp){ //pn为当前结点,q为链表中结点
pre = q; //
q = q->link;
}
pn->link = q;
// 在pre和q之间插入pn,(q为null时,相当于末尾插入pn)
pre->link = pn; // pre => pn => q
}
return OK;
}


Status Sort(polynominal *L){ //从大到小
PNode *p=L->head,*pre=NULL;
PNode *r=p->link;
p->link = NULL;
p=r; //r保存原来的结点顺序
while(p != NULL){
r = p->link; //r继续取下一个结点
pre = L->head; //pre重新构造L,从头开始循环
while(pre->link != NULL && pre->link->exp < p->exp)
// 如果链表非空 且 新链表与当前结点数值比较
pre = pre->link;
//如果当前要插入的结点值大于循环中当前已排序结点,则取已排序链表下一个结点继续比较
p->link = pre->link;
//找到p要插入的位置后,插入:若3<pre=5<bigger=7<8,p=6,则 p=>bigger
pre->link = p; // pre=>p,插入即可
p=r; // p继续取下个结点依次按原来顺序循环遍历原来链表
}
return OK;
}


Status Add(polynominal *px,polynominal *qx){ //目的:将q改成p+q
PNode *q1=qx->head, *p=px->head->link; //q1指向qx表头结点
PNode *q=q1->link; //p指向多项式px第一个结点,q指向qx第一个
PNode *temp = NULL; //q1是q前驱
while( q && p){
while( p->exp < q->exp ){ //找到qx中 大于等于q指数项的项,q不断右移
q1 = q;
q = q->link;
}
if (p->exp == q->exp ){
q->ceof = q->ceof + p->ceof;
if (q->ceof == 0){
q1->link = q->link; //释放当前q的内存
free(q);
q = q1->link;
p = p->link;
}else{ //p\q都右移
q1 = q; //q1
q = q->link;
p = p->link;
}
}else{ //p->exp > q->exp
temp = (PNode * )malloc(sizeof(PNode));
temp->ceof = p->ceof;
temp->exp = p->exp;
temp->link = q1->link;
q1->link = temp;
p = p->link;
}
}
return OK;

}

void Output(polynominal *p){
PNode *q = p->head->link;
int last = 0;
while( q!=NULL ){
if(q->link == NULL) last =1;
printf("%dx^%d", q->ceof,q->exp);
if(!last) printf("+");
q = q->link;
}
printf("\n");
}

void Destory(polynominal *p){
PNode *q = NULL;
while(p->head){
q = p->head->link;
free(p->head);
p->head = q;
}
}

/***********合并同类项*****************/
/***********合并即free*****************/
Status unify(polynominal *t)
{
PNode *p=NULL;
PNode *q=NULL;
PNode *last=NULL;
PNode *tmp;
//while(p->link != NULL){
for(p=t->head->link;p!=NULL;p=p->link){ //选择
last = p;
for(q=last->link; q!=NULL ; ){ //q指针向后推移指向下一结点
if(q->exp == p->exp){ //相等计算
p->ceof += q->ceof; //q为 滑动项
tmp = q->link;
last->link = q->link; //last保存上一个q
free(q); // 吧q的空间释放掉
q= tmp;
}else{
last= q;
q=q->link;} //如果不相等就判断下一个
}
}
return OK;
}


polynominal Multiply(polynominal *px,polynominal *qx){
PNode *p = px->head;
PNode *q = qx->head;
PNode *x = NULL;
PNode *tmp = NULL;
polynominal newpoly;
Init(&newpoly);
x = newpoly.head;
for (p=px->head->link; p!=NULL; p=p->link){
for (q=qx->head->link; q!=NULL; q=q->link){
tmp = (PNode*)malloc(sizeof(PNode));
tmp->ceof = p->ceof * q->ceof;
tmp->exp = p->exp + q->exp;
tmp->link = x->link; //新生成的结点指向上一个生成的结点的地址
x->link = tmp; //使链表记录当前tmp结点
x = x->link; //取下一个结点
}
}
unify(&newpoly);
Sort(&newpoly);
return newpoly;
}

int main()
{
polynominal p,q;
polynominal mul;
Create(&p);
Output(&p);
// printf("After unify:\n"); Unify
// unify(&p);
// Output(p);
Create(&q);
Output(&q);

printf("After Multiplied:\n"); //Mul
mul = Multiply(&p,&q);
Output(&mul);

Add(&p,&q); //ADD
printf("After added:");
Output(&q);
printf("\n");
system("pause");
return 0;
}

Author: Mrli

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CATALOG
  1. 1. 链表操作
  2. 2. 带表头节点的单链表
    1. 2.1. 代码实现细节:
    2. 2.2. 设计上最大的区别在于
  3. 3. 单链表实现多项式加减、相乘