集美大学课程实验报告-实验2：线性表

项目名称	内容
课程名称	数据结构
班级	网安2411
指导教师	郑如滨
学生姓名	马梦佳
学号	202321514092
实验项目名称	实验2：线性表
上机实践日期	2025年3月6日
上机实践时间	2学时

一、目的（本次实验所涉及并要求掌握的知识点）

熟练掌握线性表的存储结构——顺序表和链表。
掌握线性表区间删除、插入、逆置等基本操作的实现。
熟练运用 Visual Studio 的调试功能。

二、实验内容与设计思想

题目1：区间删除

主要内容：实现一个函数，删除顺序表中指定区间内的元素。

函数相关伪代码

函数 main
    输出 "请输入线性表元素个数:"
    输入 n
    调用 CreateList(L, n) 创建顺序表
    输出 "请输入要删除的区间值min, max:"
    输入 min 和 max
    调用 DelNode(L, min, max) 删除区间元素
    调用 DispList(L) 输出顺序表
    调用 DestroyList(L) 销毁顺序表

函数 CreateList(顺序表 L, 整数 n)
    创建一个新的顺序表 L
    循环 对于 i 从 0 到 n-1
        输出 "请输入第 i+1 个数据"
        输入 L->data[i]
    L->length = n

函数 DelNode(顺序表 L, 整数 min, 整数 max)
    整数 newIndex = 0
    循环 对于 i 从 0 到 L->length - 1
        如果 L->data[i] 小于 min 或 L->data[i] 大于 max
            L->data[newIndex] = L->data[i]
            newIndex = newIndex + 1
    L->length = newIndex

函数 DispList(顺序表 L)
    如果 L->length 等于 0
        输出 "线性表为空！"
    否则
        循环 对于 i 从 0 到 L->length - 1
            输出 L->data[i]
            如果 i 小于 L->length - 1
                输出 " "

函数 DestroyList(顺序表 L)
    释放顺序表 L 的内存

函数代码

#include <iostream>
#define MaxSize 100000

using namespace std;

typedef int ElemType;
typedef struct
{
    ElemType data[MaxSize];        //存放顺序表元素
    int length;                    //存放顺序表的长度
} List;
typedef List* SqList;

void CreateList(SqList& L, int n);          //创建顺序表 
void DelNode(SqList& L, int min, int max);  //删除区间元,min,max表示删除的区间 
void DispList(SqList L);                    //输出顺序表内容 
void DestroyList(SqList& L);                //销毁顺序表

int main() 
{
    int i, n;
    int min, max;
    SqList L;
    cout << "请输入线性表元素个数:";
    cin >> n;              
    CreateList(L, n);                      //创建线性表，输入数据保证是有序的 
    cout << "请输入要删除的区间值min,max:";
    cin >> min >> max;        
    DelNode(L, min, max);  
    DispList(L);
    DestroyList(L); 
}

void CreateList(SqList& L, int n)
{
    L = new List;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        cout << "请输入第"<<i+1<<"个数据:";
        cin >> L->data[i];
    }
    L->length = n;
}

void DelNode(SqList& L, int min, int max)
{
    int newIndex = 0;
    for (int i = 0; i < L->length; i++)
    {
        if (L->data[i]<min || L->data[i]>max)
        {
            L->data[newIndex++] = L->data[i];
        }
    }
    L->length = newIndex;
}

void DispList(SqList L)
{
    if (L->length == 0)
    {
        cout << "线性表为空！";
    }
    for (size_t i = 0; i < L->length; i++)
    {
        cout << L->data[i];
        if (i < L->length - 1)
        {
            cout << " ";
        }
    }
}

void DestroyList(SqList& L)
{
    delete L;
}

时间复杂度与空间复杂度

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

题目2：头插法或尾插法创建链表

主要内容：实现链表的创建，分别使用头插法和尾插法创建链表。

函数相关伪代码

函数 main
    输出 "请输入要插入的链表节点个数:"
    输入 n
    调用 CreateListF(L, n) 头插法创建链表
    调用 DispList(L) 输出链表
    调用 DestroyList(L) 销毁链表

函数 DestroyList(链表 L)
    初始化指针 p = L
    循环 当 L 不为空
        将 p 指向 L
        L = L->next
        释放 p

函数 CreateListF(链表 L, 整数 n)
    创建头结点 L
    L->next = NULL
    循环 对于 i 从 0 到 n-1
        创建新节点 newNode
        输出 "请输入第 i+1 个元素"
        输入 newNode->data
        newNode->next = L->next
        L->next = newNode

函数 DispList(链表 L)
    如果 L->next 为 NULL
        输出 "空链表"
    否则
        初始化指针 p = L->next
        输出 p->data
        循环 对于 p->next 不为 NULL
            输出 " " 和 p->data
            p = p->next
        输出换行

函数代码

#include <iostream>

using namespace std;

typedef int ElemType;
typedef struct LNode       //定义单链表结点类型
{
    ElemType data;
    struct LNode* next;   //指向后继结点
} LNode, * LinkList;

void CreateListF(LinkList& L, int n);  //头插法建链表
void DispList(LinkList L);             //输出链表
void DestroyList(LinkList& L);         //销毁链表

int main()
{
    LinkList L;
    int n;
    cout << "请输入要插入的链表节点个数：";
    cin >> n;            //输入链表节点个数
    CreateListF(L, n);   //头插法建链表
    DispList(L);         //输出链表
    DestroyList(L);      //销毁链表
    return 0;
}

void DestroyList(LinkList& L)
{
    LinkList p = L;
    while (L)
    {
        p = L;
        L = L->next;
        delete p;
    }
}

void CreateListF(LinkList& L, int n)//头插法建链表，L表示带头结点链表，n表示数据元素个数
{
    L = new LNode;
    L->next = nullptr;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        LNode* newNode = new LNode;
        cout << "请输入第" << i+1 << "个元素：";
        cin >> newNode->data;
        newNode->next = L->next;
        L->next = newNode;
    }
}

void DispList(LinkList L)
{
    LinkList p = L->next;
    if (p == NULL)
    {
        cout << "空链表!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << p->data;
        p = p->next;
        while (p != NULL)
        {
            cout << " " << p->data;
            p = p->next;
        }
        cout << endl;
    }
}

时间复杂度与空间复杂度

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(n)

题目3：单链表的逆置

主要内容：实现单链表的逆置。

函数相关伪代码

函数 main
    输出 "请输入要插入的链表节点个数:"
    输入 n
    调用 CreateListR(L, n) 尾插法创建链表
    调用 ReverseList(L) 逆转链表
    调用 DispList(L) 输出链表
    调用 DestroyList(L) 销毁链表

函数 ReverseList(链表 L)
    如果 L->next 为 NULL 或 L->next->next 为 NULL
        返回
    初始化指针 pre = NULL, cur = L->next, next = NULL
    当 cur 不为空
        更新 next = cur->next   // 保存当前节点的下一个节点
        更新 cur->next = pre    // 当前节点指向前一个节点
        更新 pre = cur          // 前一个节点后移
        更新 cur = next         // 当前节点后移
    更新 L->next = pre          // 头结点指向新的头节点

函数代码

#include <iostream>

using namespace std;

typedef int ElemType;
typedef struct LNode          //定义单链表结点类型
{
    ElemType data;
    struct LNode* next;        //指向后继结点
} LNode, * LinkList;

void CreateListR(LinkList& L, int n); //尾插法建链表
void DispList(LinkList L);            //输出链表
void DestroyList(LinkList& L);        //销毁链表
void ReverseList(LinkList& L);        //逆转链表

int main()
{
    LinkList L;
    int n;
    cout << "请输入要插入的链表节点个数：";
    cin >> n;           //输入链表节点个数
    CreateListR(L, n);  //尾插法建带头结点链表
    ReverseList(L);     //逆转链表
    DispList(L);        //输出链表
    DestroyList(L);     //销毁链尾
    return 0;
}

void DestroyList(LinkList& L)
{
    LinkList p = L;
    while (L)
    {
        p = L;
        L = L->next;
        delete p;
    }
}

void CreateListR(LinkList& L, int n)//尾插法建链表，L表示带头结点链表，n表示数据元素个数
{
    L = new LNode;
    L->next = nullptr;
    LNode* p = L;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        LNode* newNode = new LNode;
        cout << "请输入第" << i + 1 << "个元素：";
        cin >> newNode->data;
        newNode->next = nullptr;
        p->next = newNode;
        p = newNode;
    }
}

void DispList(LinkList L)
{
    LinkList p = L->next;
    if (p == NULL)
    {
        cout << "空链表!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << p->data;
        p = p->next;
        while (p != NULL)
        {
            cout << " " << p->data;
            p = p->next;
        }
        cout << endl;
    }
}

void ReverseList(LinkList& L) //逆转链表
{
    if (L->next == nullptr || L->next->next == nullptr) {
        return;
    }
    LinkList pre = nullptr;
    LinkList cur = L->next;
    LinkList next = nullptr;
    while (cur != nullptr)
    {
        next = cur->next;  // 保存当前节点的下一个节点
        cur->next = pre;   // 当前节点指向前一个节点
        pre = cur;         // 前一个节点后移
        cur = next;        // 当前节点后移
    }
    L->next = pre;         // 头结点指向新的头节点
}

时间复杂度与空间复杂度

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

三、实验使用环境（本次实验所使用的平台和相关软件）

操作系统：Windows 11
编程语言：C++
开发工具：Visual Studio 2022
编译器：C/C++ 17.13

四、实验步骤和调试过程（实验步骤、测试数据设计、测试结果分析）

题目1：区间删除

本机运行截图

PTA提交截图

题目2：头插法或尾插法创建链表

本机运行截图

PTA提交截图

题目3：单链表的逆置

本机运行截图

PTA提交截图

五、实验小结（实验中遇到的问题及解决过程、实验体会和收获）

遇到的问题及解决方法：

问题：在实验中，特别是在实现链表的逆转和尾插法时，指针操作是一个难点。一开始我不太理解如何通过指针的移动来实现节点的插入和删除，尤其是链表的逆转，感觉指针的前后关系比较复杂，容易混淆。
- 解决方法：通过阅读教材和网络上的资料，逐步理解了指针的指向和移动方式。在逆转链表时，理解了“当前节点的 next 指向前一个节点”的核心思想。通过画图帮助自己理解指针的变化，使得链表操作变得更加清晰。同时，借助Visual Studio的调试功能，可以单步执行代码，查看指针的实时变化，进一步加深了对链表操作的理解。
问题：在实现链表的逆置时，我一开始未能正确处理头节点的指向，导致逆置操作后链表的头节点没有被正确更新，从而出现链表无法正确输出的问题。
- 解决方法：通过调试和仔细分析代码，我意识到在逆置链表时，需要将头结点的 next 指向新的头结点（即原链表的最后一个节点）。我修改了 ReverseList 函数中的代码，确保了头结点指向逆置后的链表头，并且在链表逆置完成后正确更新了头节点的指针。

实验体会和收获：

通过这次实验，我深入理解了链表和顺序表的区别。顺序表使用数组存储数据，具有良好的随机访问性，但是在插入和删除操作时效率较低，尤其是在中间位置进行插入或删除时，需要移动大量元素。而链表则通过指针连接元素，插入和删除操作较为高效，但缺少随机访问性，查找元素时必须按顺序遍历。
在实验过程中，我学会了使用 Visual Studio 的调试功能，通过单步执行代码、查看变量的值来更清晰地理解程序的执行流程。这种调试能力不仅帮助我更好地理解链表操作，也提高了我排查问题的效率。

六、附件（参考文献和相关资料

C++菜鸟教程

posted on 2025-03-09 15:19 醉梦4781 阅读(69) 评论(0) 收藏举报

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集美大学课程实验报告-实验2：线性表

一、目的（本次实验所涉及并要求掌握的知识点）

二、实验内容与设计思想

题目1：区间删除

主要内容：实现一个函数，删除顺序表中指定区间内的元素。

时间复杂度与空间复杂度

题目2：头插法或尾插法创建链表

主要内容：实现链表的创建，分别使用头插法和尾插法创建链表。

时间复杂度与空间复杂度

题目3：单链表的逆置

主要内容：实现单链表的逆置。

时间复杂度与空间复杂度

三、实验使用环境（本次实验所使用的平台和相关软件）

四、实验步骤和调试过程（实验步骤、测试数据设计、测试结果分析）

题目1：区间删除

题目2：头插法或尾插法创建链表

题目3：单链表的逆置

五、实验小结（实验中遇到的问题及解决过程、实验体会和收获）

遇到的问题及解决方法：

实验体会和收获：

六、附件（参考文献和相关资料

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