实验一 顺序表与链表

 

 

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这个作业的目标	<顺序表与链表>
学号	2018204137

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（linear list）是最基本、最简单、最常用的一种数据结构。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，但这只适用大部分线性表，而不是全部。在数据结构逻辑层次上细分，线性表可分为一般线性表和受限线性表。

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：链表是一种递归的数据结构，它或者为空，或者是指向一个结点的引用，该节点还有一个元素和一个指向另一条链表的引用。链表是一种线性表，但它不像顺序表那样连续存储元素，而是在每一个节点里存到下一个节点的指针(Pointer)。

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，为其分配存储空间    */
int CreateList_sq(Sqlist *L,int n); /*   创建一个顺序表          */
int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e);/*  将新元素e插入到顺序表第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){


}
/*在顺序表中查找指定值元素，返回其序号*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e){    


}

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
首先应该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InitList_ sq(&sl)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_ sq0函数，进行插入操作，并输出插入新元素后的状态。

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

当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，在该函数里而，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;
	return 0;
	}
}

运行结果

算法分析

当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); /* 建立带表头结点的单链表*/
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); /*在单链表中查找第i个结点的值*/

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 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

首先进行单链表结构的定义，然后在程序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)创建带头结点的单链表，输入结点数，然后依次输入各个结点的值。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=->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

当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，直到找到插入位置的前一个节点，用指针p指向它。然后创建一一个以 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，再将节点p的next域修改为指向新节点s.返回ok，表示插入成功。最后打印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
当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，程序开始从单链表第一-个元素开始依次遍历，直到找到删除位置的前一一个节点，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,表示副除成功。最后打印输出删除后的新链表。

四、实验小结
对线性表中元素的前驱、后续的概念进行了学习，对顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法进行了了解，对线性表相应算法的时间复杂度进行分析，研究了顺序表、链表数据结构的特点。