【Educoder作业】C&C++线性表实训
第一次接触链表的话,可能会有疑惑。疑惑在于它到底比数组强在哪里。写完这次实训可能就会感受到,或者写了这10个题还是没有头绪,本篇结尾我们就稍微聊一聊。
T1 顺序构建线性表
这个题可以说是定了整个实训的基调,结构体里是包含了一个本身的数据
d
a
t
a
data
data和一个指针
n
e
x
t
next
next,我们就是用这两个东西来构建链表的。
同时,我们默认:最后一个元素的
n
e
x
t
next
next为
N
U
L
L
NULL
NULL。
#include "linearList.h"
node *insertTail(node *h, node *t)
{
// 请在此添加代码,补全函数insertTail
/********** Begin *********/
node *p = h;
if (h == NULL) return t;
while (p -> next != NULL) p = p -> next;
p -> next = t;
return h;
/********** End **********/
}
T2 逆序构建线性表
这是容易的,因为我们构建的是单向链表。
#include "linearList.h"
node * insertHead(node *h, node *t)
{
// 请在此添加代码,补全函数insertHead
/********** Begin *********/
t -> next = h;
return t;
/********** End **********/
}
T3 排序构建线性表
想起来是比较容易的,我们考虑最后的情形:找到当前数据存放的位置,然后把当前数据塞进这个位置里。
那么,我们就同时需要
p
→
n
e
x
t
p\rightarrow next
p→next和
p
p
p,在写
w
h
i
l
e
while
while的时候也就会麻烦一点。
#include "linearList.h"
node * insertSort(node *h, node *t)
{
// 请在此添加代码,补全函数insertSort
/********** Begin *********/
node *p = h;
if (h == NULL) return t;
if (t -> data <= h -> data) return insertHead(h, t);
if (h -> next == NULL) return insertTail(h, t);
bool flag = false;
while (p -> next -> data <= t -> data) {
if (p -> next -> next == NULL) {
flag = true;
break;
}
p = p -> next;
}
if (flag) return insertTail(h, t);
t -> next = p -> next;
p -> next = t;
return h;
/********** End **********/
}
T4 查找元素
其实,知道了
T
3
T_3
T3怎么做,剩下的都比较容易了。
只需要从表头开始顺序枚举链表,然后查找即可。
#include "linearList.h"
node * search(node * h, int num)
{
// 请在此添加代码,补全函数search
/********** Begin *********/
node *p = h;
if (h == NULL) return NULL;
while (p != NULL) {
if (p -> data == num) return p;
p = p -> next;
}
return NULL;
/********** End **********/
}
T5 删除指定位置的结点
由于是删除指定位置,所以最后一步的情形一定是找到了这么一个 p p p,然后有 p → n e x t = p → n e x t → n e x t p\rightarrow next=p\rightarrow next\rightarrow next p→next=p→next→next,所以我们的 w h i l e while while也就会更复杂一点。
#include "linearList.h"
node * delAt(node * h, int i)
{
// 请在此添加代码,补全函数delAt
/********** Begin *********/
node *p = h;
if (!i) return h -> next;
int cnt = 1;
while (p -> next -> next != NULL) {
if (cnt == i) {
p -> next = p -> next -> next;
return h;
}
cnt ++ ;
p = p -> next;
}
p -> next = NULL;
return h;
/********** End **********/
}
T6 删除包含特定数据的结点
凡是这种删除的都会复杂一点,和 T 5 T_5 T5一样, w h i l e while while的判断会比较复杂。
#include "linearList.h"
node * delHas(node * h, int n)
{
// 请在此添加代码,补全函数delHas
/********** Begin *********/
if (h -> data == n) return h -> next;
node *p = h;
while (p -> next -> next != NULL) {
if (p -> next -> data == n) {
p -> next = p -> next -> next;
return h;
}
p = p -> next;
}
if (p -> next -> data == n) {
p -> next = NULL;
return h;
}
/********** End **********/
}
T7 线性表长度
这个就比较容易了,从表头开始遍历然后计数即可。
#include "linearList.h"
int listLength(node * h)
{
// 请在此添加代码,补全函数listLength
/********** Begin *********/
int ans = 0;
while (h != NULL) ans ++ , h = h -> next;
return ans;
/********** End **********/
}
T8 线性表应用一:栈
栈是一种数据结构,特点是
F
I
L
O
(
F
i
r
s
t
i
n
L
a
s
t
o
u
t
)
FILO(First\ in\ Last\ out)
FILO(First in Last out)。
但是用链表实现栈显然是没什么必要的,篇尾我们会讨论这个问题。
#include "mstack.h"
// 函数empty:判断栈sk是否为空
// 参数:sk-栈
// 返回值:true-sk为空,false-sk不为空
bool empty(intStack sk)
{
// 请在此添加代码,补全函数empty
/********** Begin *********/
return sk == NULL ? true : false;
/********** End **********/
}
// 函数pop:弹栈
// 参数:sk-栈,传引用,弹栈可能会改变sk的值
// 返回值:弹栈的弹出的整数,如果栈空,返回-1
int pop(intStack &sk)
{
// 请在此添加代码,补全函数pop
/********** Begin *********/
intStack p = sk;
if (empty(sk)) return 0;
if (p -> next == NULL) {
int re = p -> data;
sk = NULL;
return re;
}
while (p -> next -> next != NULL) p = p -> next;
int re = p -> next -> data;
p -> next = NULL;
return re;
/********** End **********/
}
// 函数push:压栈,将整数n压入栈sk中
// 参数:sk-栈,传引用,压栈会改变sk的值,n-要压栈的整数
// 返回值:无,采用链表实现栈,只要还有内存,压栈都会成功
void push(intStack &sk, int n)
{
// 请在此添加代码,补全函数push
/********** Begin *********/
intStack p = sk;
if (empty(sk)) {
sk = new node;
sk -> data = n;
sk -> next = NULL;
return;
}
while (p -> next != NULL) p = p -> next;
p -> next = new node;
p -> next -> next = NULL;
p -> next -> data = n;
/********** End **********/
}
T9 线性表应用二:队列
队列的特点是
F
I
F
O
(
F
i
r
s
t
i
n
F
i
r
s
t
o
u
t
)
FIFO(First\ in\ First\ out)
FIFO(First in First out)
实现起来用前面的函数,显然也是容易的。
#include "mqueue.h"
// 函数queueEmpty:判断队列iq是否为空
// 参数:iq-整数队列
// 返回值:true-队列iq为空,false-iq不为空
bool queueEmpty(intQueue iq)
{
// 请在此添加代码,补全函数queueEmpty
/********** Begin *********/
return iq == NULL ? true : false;
/********** End **********/
}
// 函数enQueue:将整数num入列到iq
// 参数:iq-整数队列,传引用,入列有可能改变队列头指针,num-入列的整数
// 返回值:无,只要还有内存,入列总会成功
void enQueue(intQueue &iq, int num)
{
// 请在此添加代码,补全函数enQueue
/********** Begin *********/
node *t = new node;
t -> data = num;
t -> next = NULL;
iq = insertTail(iq, t);
/********** End **********/
}
// 函数deQueue:出列
// 参数:iq-整数队列,传引用,出列有可能改变队列头指针
// 返回值:出列结点的数据,如果队列为空,返回-1
int deQueue(intQueue &iq)
{
// 请在此添加代码,补全函数deQueue
/********** Begin *********/
if (queueEmpty(iq)) return -1;
int re = iq -> data;
iq = delAt(iq, 0);
return re;
/********** End **********/
}
T10 线性表应用三:集合
集合是个很强大的数据结构,在
C
+
+
C++
C++的
S
T
L
STL
STL里也有集合,只不过那里的集合用的是红黑平衡树实现的,是一个很强大的数据结构。
这里的集合就很简单了,只能保证有序且不能重复,多余的操作复杂度都不能保证。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-564320.html
#include "mset.h"
// 函数unionSet:求集合a和b的并集
// 参数:a-集合,b-集合
// 返回值:集合(集合a和b的并集)
intSet unionSet(intSet a, intSet b)
{
// 请在此添加代码,补全函数unionSet
/********** Begin *********/
node *re = NULL;
node *p[2] = {a, b};
// printList(p[0]), printList(p[1]);
for (int i = 0; i < 2; i ++ ) {
while (p[i] != NULL) {
if (search(re, p[i] -> data) == NULL) {
node *mdl = new node;
mdl -> next = NULL, mdl -> data = p[i] -> data;
re = insertSort(re, mdl);
}
p[i] = p[i] -> next;
}
}
return re;
/********** End **********/
}
// 函数intersection:求集合a和b的交集
// 参数:a-集合,b-集合
// 返回值:集合(集合a和b的交集)
intSet intersection(intSet a, intSet b)
{
// 请在此添加代码,补全函数intersection
/********** Begin *********/
node *re = NULL;
node *p = a;
while (p != NULL) {
if ((search(b, p -> data) != NULL) && (search(re, p -> data) == NULL)) {
node *mdl = new node;
mdl -> data = p -> data, mdl -> next = NULL;
re = insertSort(re, mdl);
}
p = p -> next;
}
return re;
/********** End **********/
}
// 函数addElement:在集合is中增加元素num
// 参数:is-集合,num-要增加的元素
// 返回值:无
void addElement(intSet &is, int num)
{
// 请在此添加代码,补全函数addElement
/********** Begin *********/
node *t = new node;
t -> next = NULL, t -> data = num;
if (search(is, num) == NULL) is = insertSort(is, t);
/********** End **********/
}
写完了整个实训,我们来聊一聊链表。很多人也跟笔者探讨过这个问题,观点大同小异——不理解这个链表有什么用。
这就涉及到复杂度的问题,这个我之后单独出一篇
B
l
o
g
Blog
Blog聊一聊。
比如说,我们想在数组的某个特定位置访问第
i
i
i号元素,直接访问
A
r
r
a
y
i
Array_i
Arrayi即可,是瞬间完成的,也就是
O
(
1
)
O(1)
O(1)的。
但是链表不行,他需要从表头开始计数,直到计数器到达了
i
i
i,如果每次都是查找最后一个元素,那么这个操作就和表的长度有关,我们称之为
O
(
n
)
O(n)
O(n)的。
现在,数组的表现是优秀的多的。
这时我们考虑插入往指定位置插入一个元素,数组的话需要把这个元素后边的每个元素都向后挪一个位置,复杂度就是
O
(
n
)
O(n)
O(n)的,但是链表只需要改变他前一个元素的指针就可以完成这个操作。
这就是链表的意义,某些操作用链表完成会简单很多。
还有很多,比如动态分配空间这个事儿,链表也是很容易就能做到的。
C
+
+
C++
C++里有一个
S
T
L
STL
STL叫动态数组
v
e
c
t
o
r
vector
vector,使用的时候就是一个可以自动分配空间的数组,它的内部实现就是用指针+链表的思想实现的。
看到这,可能会有疑问:有没有一种数据结构能兼顾数组和链表的有点呢?既可以短时间访问元素,也可以短时间插入、删除元素?
当然是可以的,一些强大的数据结构很容易做到,
s
p
l
a
y
splay
splay和非旋转
T
r
e
a
p
Treap
Treap为代表的平衡树就可以。
这里我们介绍容易理解的块状链表。
我们将一个长度为
n
n
n的数组分为
n
\sqrt n
n个连续的块,显然每个块里都有
n
\sqrt n
n个元素。每个块内是数组,块与块之间用链表的思想连接起来,这个数据结构就是块状链表。
比如查询:我们只需要从表头开始,一次跳
n
\sqrt n
n个元素,如果发现了某个元素在某个块里,因为块是数组直接
O
(
1
)
O(1)
O(1)即可,复杂度就是整体链表访问的复杂度
O
(
n
)
O(\sqrt n)
O(n);比如插入一个元素,只需要找到了对应的块后,挪动块内的元素即可。因为在某个块里的插入一个元素,并不会影响其它块,因为块与块之间只链表连接的,所以复杂度也是
O
(
n
)
O(\sqrt n)
O(n)的。
就聊这么多,其实每个数据结构总有它大放异彩的地方,即使它的作用只是引出一个更强大的数据结构。写在篇尾不写在篇头,意义是读者又需要自取,大多数是不喜欢看这些引申东西的(小声文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-564320.html
到了这里,关于【Educoder作业】C&C++线性表实训的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!