第三次作业 实验一 顺序表与链表
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|---|---|
| 这个作业要求在哪里 | https://edu.cnblogs.com/campus/qdu/DS2020/homework/11232 |
| 这个作业的目标 | ①理解并掌握线性表中元素的前驱、后续的概念②掌握顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法③分析线性表相应算法的时间复杂度④理解顺序表、链表数据结构的优缺点 |
| 学号 | 2018204167 |
实验一 顺序表与链表
一、实验目的
1、掌握线性表中元素的前驱、后续的概念。
2、掌握顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法。
3、对线性表相应算法的时间复杂度进行分析。
4、理解顺序表、链表数据结构的特点（优缺点）。
二、实验预习
说明以下概念
1、线性表：
线性表是由n（n≥0）个数据元素（结点）a1,a2,...,an组成的有限序列。
其中，数据元素的个数n定义为表的长度。
2、顺序表：
顺序表是指用顺序存储方法存储的线性表。
将一个线性表存储到计算机中，可以采用许多不同的方法，其中既简单又自然的是顺序存储方法：即把线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组地址连续的存储单元里。
3、链表：
采用链接方式存储的线性表成为链表。
从实现的角度看，链表可分为动态链表和静态链表；从链接方式的角度看，链表可分为单链表、循环链表和双链表。
三、实验内容和要求
1、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define INIT_SIZE 5 /*初始分配的顺序表长度*/
#define INCREM 5 /*溢出时，顺序表长度的增量*/
typedef int ElemType; /*定义表元素的类型*/
typedef struct Sqlist{
ElemType *slist; /*存储空间的基地址*/
int length; /*顺序表的当前长度*/
int listsize; /*当前分配的存储空间*/
}Sqlist;
int InitList_sq(Sqlist *L);/*初始化顺序表，分配好存储空间*/
int CreateList_sq(Sqlist *L,int n); /* 创建顺序表 */
int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e);/* 将e插入到表中的第i个位置*/
int PrintList_sq(Sqlist *L); /*输出顺序表的元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i); /*删除第i个元素*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e); /*查找值为e的元素*/
int InitList_sq(Sqlist *L){
L->slist=(ElemType*)malloc(INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
if(!L->slist) return ERROR;
L->length=0;
L->listsize=INIT_SIZE;
return OK;
}/*InitList*/
int CreateList_sq(Sqlist *L,int n){
ElemType e;
int i;
for(i=0;i<n;i++){
printf("input data %d",i+1);
scanf("%d",&e);
if(!ListInsert_sq(L,i+1,e))
return ERROR;
}
return OK;
}/*CreateList*/
/*输出顺序表中的元素*/
int PrintList_sq(Sqlist *L){
int i;
for(i=1;i<=L->length;i++)
printf("%5d",L->slist[i-1]);
return OK;
}/*PrintList*/
int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e){
int k;
if(i<1||i>L->length+1)
return ERROR;
if(L->length>=L->listsize){
L->slist=(ElemType*)realloc(L->slist,
(INIT_SIZE+INCREM)*sizeof(ElemType));
if(!L->slist)
return ERROR;
L->listsize+=INCREM;
}
for(k=L->length-1;k>=i-1;k--){
L->slist[k+1]= L->slist[k];
}
L->slist[i-1]=e;
L->length++;
return OK;
}/*ListInsert*/
/*在顺序表中删除第i个元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){
if(i<1||i>L->length) return 0;
for(int j;j<L->length;j++)
L->slist[j-1]=L->slist[j];
L->length--;
return 1;
}
/*在顺序表中查找指定值元素，返回其序号*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e){
int i=0;
while ((i<=L->length)&&(L->slist[i]!=e))
i++;
if(i<=L->length&&(L->slist[i]=e))
return i+1;
else
return ERROR;
}
int main(){
Sqlist sl;
int n,m,k;
printf("please input n:"); /*输入顺序表的元素个数*/
scanf("%d",&n);
if(n>0){
if(n>0){
printf("\n1-Create Sqlist:\n");
InitList_sq(&sl);
CreateList_sq(&sl,n);
printf("\n2-Print Sqlist:\n");
PrintList_sq(&sl);
printf("\nplease input insert location and data:(location,data)\n");
scanf("%d,%d",&m,&k);
ListInsert_sq(&sl,m,k);
printf("\n3-Print Sqlist:\n");
PrintList_sq(&sl);
printf("\nplease input delete location:location\n");
scanf("%d",&m);
ListDelete_sq(&sl,m);
printf("\n4-Print Sqlist:\n");
PrintList_sq(&sl);
printf("\nplease input data:data\n");
scanf("%d",&m);
n=ListLocate(&sl,m);
if(n>=0)
printf("This data is No:\t%d\n",n);
scanf("%d",&n);
printf("\n");
}
else
printf("ERROR");
return 0;
}
}
运行结果
算法分析
调用ListInsert_sq()函数,进行插入操作，并输出插入新元素后的状态，时间复杂度，空间复杂度减少。
具体如下：
选择顺序表的动态存储方式进行顺序表结构的定义，然后在程序的开头进行顺序表各种操作函数的声明以及预定义命令，接着编写各种操作函数的函数体，而在主函数中要首先调用Initlise_sq()函数初始化，然后调用InitList_sq()创建顺序表，调用PrintList_sq()函数输出该顺序表中元素的值；然后调用ListInsert_sq()函数，进行插入操作，并输出插入新元素的状态。
2、为第1题补充删除和查找功能函数，并在主函数中补充代码验证算法的正确性。
删除算法代码：
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){
if(L->length==0) return 0;
if(i<1||i>L->length) return 0;
for(int j=i;j<L->length;j++)
L->slist[j-1]=L->slist[j];
L->length--;
return 1;
}
运行结果
算法分析
在主函数里面调用删除功能函数并传参数进去时，程序将自动跳到函数体里面，利用所传参数一步步执行，在该函数里面，当把顺序表和序号i传值进去时，程序可以先判断所传值是否满足条件，若满足，则开始从顺序表第一个元素开始依次遍历，直到找到第i个位置的元素，并将其删除，后面的元素依次前移，填补。而表的长度则减一，删除成功。若不满足，则返回0，表示删除失败。
查找算法代码：
int ListLocate(Sqlist *L,Elemtype e){
for(int i=1;i<=L->length;i++)
{if(L->slist[i-1]==e)
return i;
return0;
}
}
运行结果
算法分析
在主函数里面调用查找功能函数并传参数进去时，程序将自动跳到函数体里面，利用所传参数一步步执行，在该函数里面，当把顺序表和要查找的值e传值进去时，程序开始从顺序表第一个元素开始依次遍历，直到找到值为e的元素，并返回其位置序号，查找成功。若遍历了顺序表所有元素依然没有符合条件的e的值，则返回0，表示查找失败
3、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef int ElemType; /*定义表元素的类型*/
typedef struct LNode{ /*线性表的单链表存储*/
ElemType data;
struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;
LinkList CreateList(int n); /*创建单链表 */
void PrintList(LinkList L); /*输出带头结点单链表的所有元素*/
int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e); /*查找表中第i个元素的值 */
LinkList CreateList(int n){
LNode *p,*q,*head;
int i;
head=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); head->next=NULL;
p=head;
for(i=0;i<n;i++){
q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); printf("input data %i:",i+1);
scanf("%d",&q->data); /*输入元素值*/
q->next=NULL; /*结点指针域置空*/
p->next=q; /*新结点连在表末尾*/
p=q;
}
return head;
}/*CreateList*/
void PrintList(LinkList L){
LNode *p;
p=L->next; /*p指向单链表的第1个元素*/
while(p!=NULL){
printf("%5d",p->data);
p=p->next;
}
}/*PrintList*/
int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e){
LNode *p;int j=1;
p=L->next;
while(p&&j<i){
p=p->next;j++;
}
if(!p||j>i)
return ERROR;
*e=p->data;
return OK;
}/*GetElem*/
int InsertList(LinkList L,int i,ElemType e){
int j=1;
LNode*p,*q;
p=L->next;
while(p&&j<i-1){
p=p->next;j++;
}
if(!p) return ERROR;
q=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));
q->data=e;q->next=p->next;p->next=q;
return OK;
}
int DeleteList(LinkList L ,ElemType e){
LNode*p,*q;
p=L->next;
while(p&&p->data!=e) {
q=p;p=p->next;
}
if(!p) return ERROR;
else {
q->next=p->next;
free(p);
return OK;
}
}
int main(){
int n,i;
ElemType e;
LinkList L=NULL; /*定义指向单链表的指针*/
printf("please input n:"); /*输入单链表的元素个数*/
scanf("%d",&n);
if(n>0){
printf("\n1-Creat LinkList:\n");
L=CreateList(n);
printf("\n2-Print LinkList:\n");
PrintList(L);
printf("\n3-GetElem from LinkList:\n");
printf("input i=");
scanf("%d",&i);
if(GetElem(L,i,&e))
printf("No%i is %d",i,e);
else
printf("not exists");
printf("\n4-Insert from LinkList:\n");/*调用插入函数*/
printf("input i=");scanf("%d",&i);/*指定插入位置*/
printf("input e=");scanf("%d",&e);/*输入欲插入元素的值*/
InsertList(L,i,e);PrintList(L);/*输出调用后的结果*/
printf("\n5-Delete from LinkList:\n");/*调用删除函数*/
printf("input e=");scanf("%d",&e);/*输入欲删除元素的值*/
DeleteList(L,e);PrintList(L);/*输出调用后的结果*/
printf("\n");
} else
printf("ERROR");
return 0;}
运行结果
算法分析
先进行单链表结构的定义，然后在程序的开头进行顺序表各种操作函数的声明以及预定义命令，接着编写各种操作函数的函数体，而在主函数中要首先调用LinkList CreateList(int n)创建带头节点的单链表，输入节点数，然后依次输入各个节点的值。接着调用打印单链表功能函数输出单链表中的值。再调用查找功能函数，输入查找元素的位置，输出对应元素的值。然后调用插入功能的函数，输入要插入的位置和元素，打印输出插入后的新链表。同理调用删除功能的函数，输入要删除的元素值，最后打印输出删除后的单链表。
4、为第3题补充插入功能函数和删除功能函数。并在主函数中补充代码验证算法的正确性。
插入算法代码：
int InsertList(LinkList L,int i,ElemType e){
int j=1;
LNode*p,*q;
p=L->next;
while(p&&j<i-1){
p=p->next;j++;
}
if(!p) return ERROR;
q=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));
q->data=e;q->next=p->next;p->next=q;
return OK;
}
运行结果
算法分析
在主函数里面调用查找功能函数，程序自动跳到函数体里面，利用参数一步步执行，在该函数里面，当把单链表要插入的位置序号和元素内容传值进去时，程序开始从单链表第一个元素开始依次遍历，直到找到插入置的前一个节点，用指针p指向它。然后创建一个以e为值的新节点指针q，修改节点q的next域指向节点p的下一个节点，点p的next域修改为指向新节点s。返回ok，表示插入成功。最后输出插入后的新链表。
删除算法代码：
int DeleteList(LinkList L ,ElemType e){
LNode*p,*q;
p=L->next;
while(p&&p->data!=e) {
q=p;p=p->next;
}
if(!p) return ERROR;
else {
q->next=p->next;
free(p);
return OK;
}
}
运行结果
算法分析
在主函数里面调用删除功能函数并传参数进去时，程序将自动跳到函数体里面，利用所传参数一步步执行，在该函数里面，当把单链表要删除的元素内容传值进去时，程序开始从单链表的第一个元素开始依次遍历，直到找到删除位置的前一个节点，用指针p指向它。指针q指向要删除的节点。然后修改指针p的next域为指向待删除节点*q的后继节点。返回ok,表示删除成功。最后打印输出删除后的新链表。
四、实验小结
带着本次实验的目的①理解并掌握线性表中元素的前驱、后续的概念②掌握顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法③分析线性表相应算法的时间复杂度④理解顺序表、链表数据结构的优缺点。
在本次实验中，学会了线性表的定义和其数据结构的特征，顺序存储以及链式存储表示的结构定义和相应的操作，在其算法设计中，也掌握了顺序表与链表建立，插入，删除的算法思想，以及如何调用他们。除此以外，还体会到了不同存储方式的优缺点，像顺序可能更方便，但是在空间利用率上链式优势较大，可以结合具体情况去使用不同的存储方式。由于之前C++学习的不够扎实，这次实验也遇到很多困难，但通过查阅资料或者寻问别人也大都得到了解决，收获很大。
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