第三次作业：顺序表与链表
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| 这个作业的目标 | 掌握线性表中元素的前驱、后续的概念、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、对线性表相应算法的时间复杂度进行分析、理解顺序表、链表数据结构的特点（优缺点）> |
| 学号 | 2018204195 |
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：线性表是数据结构的一种，一个线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列，数据元素是一个抽象的符号。线性表中数据元素之间的关系是一对一的关系,即除了第一个和最后一个数据元素之外,其它数据元素都是首尾相接的。
2、顺序表：
顺序表是在计算机内存中以数组的形式保存的线性表，线性表的顺序存储是指用一组地址连续的存储单元依次存储线性表中的各个元素、使得线性表中在逻辑结构上相邻的数据元素存储在相邻的物理存储单元中，即通过数据元素物理存储的相邻关系来反映数据元素之间逻辑上的相邻关系，采用顺序存储结构的线性表通常称为顺序表。顺序表是将表中的结点依次存放在计算机内存中一组地址连续的存储单元中。
3、链表：
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。
三、实验内容和要求
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L，并将其长度设为0*/
int CreateList_sq(Sqlist *L,int n); /*构造顺序表的长度为n*/
int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e);/*在顺序线性表L中第i个元素之前插入新的元素e*/
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;
}/*在顺序表中删除第i个元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){
int p;
if((i<1)||(i>L->length)) return ERROR;
for(p=i-1;p<=L->length-1;p++){
L->slist[p]=L->slist[p+1];
}
L->length--;
return OK;
}/*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,z=0;
for(i=0;i<L->length;i++){
if(L->slist[i]==e){
z=i;
return OK;
}
}
}/*ListLocate*/
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){
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("\n");
}
else
printf("ERROR");
return 0;
}
运行结果:
算法分析：
首先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,顺序存储结构用一段连续的存储单元一次存储线性表的数据元素。
步骤：
1.输入线性表的元素个数，然后构建一个新的线性表；
2.连续用CreatList函数往性表里插入元素，将其元素输出；
3.在下一步中输入插入元素的位置和个数，最后一步，输出运行后的线性表。
顺序存储结构时间复杂度：O(1)
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。
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){
int p;
if((i<1)||(i>L->length)) return ERROR;
for(p=i-1;p<=L->length-1;p++){
L->slist[p]=L->slist[p+1];
}
L->length--;
return OK;
}/*删除函数代码*/
运行结果：
算法分析：
顺序存储结构需要平均移动表长一半的元素，时间复杂度：O(n)，输入线性表的元素个数，然后构建一个新的线性表；连续用ListDelete_sq函数删除元素，将其元素输出；在下一步中输入删除元素的位置，输出运行后的线性表。
查找算法代码：
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e){
int i,z=0;
for(i=0;i<L->length;i++){
if(L->slist[i]==e){
z=i+1;
return z;
}
}
}/*查找算法代码*/
运行结果：
算法分析：顺序存储结构需要平均移动表长一半的元素，时间复杂度：O(n)，输入线性表的元素个数，输入线性表元素，然后构建一个新的线性表并输出；用ListLocate函数查找元素，将其元素的位置输出；在下一步中输入元素，输出此元素位置。
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); /*构造顺序表的长度*/
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); /*在顺序线性表L中，当第i个元素存在时，将其赋值为e*/
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 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-Create 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");
}else
printf("ERROR");
return 0;
}
运行结果：
算法分析：
单链表采用链式存储结构，用一组任意的存储单元存放线性表的元素。单链表不需要分配存储空间只要有就可以分配，元素个数也不受限制。时间复杂度：O(n)，创建带头结点的单链表，首先输入结点数，然后依次输入各个结点的值；输出单链表中的值；输入查找元素的位置，输出对应元素的值。
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 ListInsert(LinkList L,int i,ElemType *e){
LNode *p,*s;
int j;
p=L;j=0;
while(p&&j<i-1){
p=p->next;++j;
}
if(!p||j>i-1) return ERROR;
s=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
s->data=*e;
s->next=p->next;
p->next=s;
return OK;
}
运行结果：
删除算法代码：
void ListDelete(LinkList L, int i){
LNode *p, *q;
int j;
p=L; j=0;
while (p->next&&j<i-1) {
p=p->next;++j;
}
q=p->next;
p->next=q->next;
free (q) ;
}
运行结果：
算法分析
顺序存储结构需要平均移动表长一半的元素，时间复杂度：O(n)，创建带头结点的单链表，首先输入结点数，然后依次输入各个结点的值；输出单链表中的值；输入删除元素的位置，输出单链表中的值。
四.实验小结
通过本次实验，我掌握了线性表中元素的前驱、后续的概念，以及实际操作体验了顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法。大体了解了顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法步骤。总体感觉c语言比java要难一些，特别是c的指针有点难。
浙公网安备 33010602011771号