数据结构顺序表——线性表实现

数据结构作业，做代码保存

#include<string.h>
#include<ctype.h>
#include<malloc.h> // malloc()等
#include<limits.h> // INT_MAX等
#include<stdio.h> // EOF(=^Z或F6),NULL
#include<stdlib.h> // atoi()
#include<io.h> // eof()
#include<math.h> // floor(),ceil(),abs()
#include<process.h> // exit()
#include<iostream> // cout,cin
using namespace std;
// 函数结果状态代码
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
// #define OVERFLOW -2 因为在math.h中已定义OVERFLOW的值为3,故去掉此行
typedef int Status; // Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等
typedef int Boolean; // Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE
typedef int ElemType;
//线性表的动态分配顺序存储结构
#define LIST_INIT_SIZE 10 // 线性表存储空间的初始分配量
#define LISTINCREMENT 2 // 线性表存储空间的分配增量
struct SqList
{
    ElemType *elem; // 存储空间基址
    int length; // 当前长度
    int listsize; // 当前分配的存储容量(以sizeof(ElemType)为单位)
};
//顺序表示的线性表的基本操作(12个)
Status InitList(SqList &L) /// 初始化顺序表
{
    // 操作结果：构造一个空的顺序线性表
    L.elem=(ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
    if(!L.elem) exit(OVERFLOW); // 存储分配失败
    L.length=0; // 空表长度为0
    L.listsize=LIST_INIT_SIZE; // 初始存储容量
    *L.elem=0;///初始化了第一个元素
    return OK;
}

Status DestroyList(SqList &L)///销毁顺序表
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：销毁顺序线性表L
    free(L.elem);
    L.elem=NULL;
    L.length=0;
    L.listsize=0;
    return OK;
}

Status ClearList(SqList &L)///将顺序表重置为空表
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表
    L.length=0;
    return OK;
}

Status ListEmpty(SqList L)///判断是否为空表
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE
    return L.length?FALSE:TRUE;
}

int ListLength(SqList L)///返回线性表元素个数
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数
    return L.length;
}

Status GetElem(SqList L,int i,ElemType &e)///获取线性表中第i个元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)
    // 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值
    if(i<1||i>L.length)
        exit(ERROR);
    e=*(L.elem+i-1);
    return OK;
}

int LocateElem(SqList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType))///按compare()位序返回元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在，compare()是数据元素判定函数(满足为1,否则为0)
    // 操作结果：返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序。
    //           若这样的数据元素不存在，则返回值为0。
    int i=1;
    ElemType *p=L.elem;
    while(i<=L.length&&!(*compare)(*p++,e))++i;
    if(i<=L.length)return i;
    else return 0;
}

Status PriorElem(SqList L,ElemType cur_e,ElemType &pre_e)///返回cur_e元素的前驱元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在
    // 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱，
    //           否则操作失败，pre_e无定义
    int i=2;
    ElemType *p=L.elem+1;
    while(i<=L.length&&*p!=cur_e)
    {
        p++;
        i++;
    }
    if(i>L.length)
        return INFEASIBLE;
    else
    {
        pre_e=*--p;
        return OK;
    }
}

Status NextElem(SqList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e)///返回cur_e元素的后继元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在
    // 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继，
    //           否则操作失败，next_e无定义
    int i=1;
    ElemType *p=L.elem;
    while(i<=L.length&&*p!=cur_e)
    {
        p++;
        i++;
    }
    if(i>L.length-1)
        return INFEASIBLE;
    else
    {
        next_e=*++p;
        return OK;
    }
}

Status ListInsert(SqList &L,int i,ElemType e) ///插入元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)+1
    // 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1
    if(i<1||i>L.length+1)return ERROR;
    if(L.length>=L.listsize)
    {
        ElemType *newbase=(ElemType *)realloc(L.elem,(L.listsize+LISTINCREMENT)*sizeof(ElemType));
        if(!newbase)exit(OVERFLOW);
        L.elem=newbase;
        L.listsize+=LISTINCREMENT;
    }
    ElemType *q=&(L.elem[i-1]);
    for(ElemType *p=&(L.elem[L.length-1]); p>=q; --p) *(p+1)=*p;
    *q=e;
    L.length++;
    return OK;
}

Status ListDelete(SqList &L,int i,ElemType &e) ///删除元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)
    // 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1
    if((i<1)||(i>L.length))return ERROR;
    ElemType *p=&(L.elem[i-1]);
    e=*p;
    ElemType *q=L.elem+L.length-1;
    for(++p; p<=q; ++p) *(p-1)=*p;
    L.length--;
    return OK;
}

Status ListTraverse(SqList L,void(*vi)(ElemType&))///依次对L的每个数据元素调用函数vi()
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在
    // 操作结果：依次对L的每个数据元素调用函数vi()。一旦vi()失败，则操作失败
    //           vi()的形参 加'&'，表明可通过调用vi()改变元素的值
    ElemType *p;
    int i;
    p=L.elem;
    for(i=1; i<=L.length; i++)
        vi(*p++);
    cout<<endl;//相当于c语言里面的printf("
")
    return OK;
}


///*==========================================================================================*/



void InsertAscend(SqList &L,ElemType e)///按非严格递增插入元素
{
    // 初始条件：按非降序排列的顺序线性表L已存在
    // 操作结果：在L中按非降序插入新的数据元素e，L的长度加1
    int j;
    for(j=0; j<L.length; j++)
        if(e<=*(L.elem+j))
            break;
    ListInsert(L,j+1,e);

}

void InsertDescend(SqList &L,ElemType e)///按非严格递减插入元素
{
    // 初始条件：按非升序排列的顺序线性表L已存在
    // 操作结果：在L中按非升序插入新的数据元素e，L的长度加1
    int j;
    for(j=0; j<L.length; j++)
        if(e>=*(L.elem+j))
            break;
    ListInsert(L,j+1,e);
}

Status HeadInsert(SqList &L,ElemType e)///在顺序表L 头部 插入新元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：在L的头部插入新的数据元素e，L的长度加1
    ElemType *p,*q,*newbase;
    if(L.length>=L.listsize)
    {
        if(!(newbase=(ElemType *)realloc(L.elem,(L.listsize+LISTINCREMENT)*sizeof(ElemType))))
            exit(OVERFLOW);
        L.elem=newbase;
        L.listsize+=LISTINCREMENT;
    }
    q=L.elem;
    for(p=L.elem+L.length-1; p>=q; --p)
        *(p+1)=*p;
    *q=e;
    L.length++;
    return OK;
}

Status EndInsert(SqList &L,ElemType e)///在顺序表L 尾部 插入新元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：在L的尾部插入新的数据元素e，L的长度加1。
    ElemType *p,*q,*newbase;
    if(L.length>=L.listsize)
    {
        if(!(newbase=(ElemType *)realloc(L.elem,(L.listsize+LISTINCREMENT)*sizeof(ElemType))))
            exit(OVERFLOW);
        L.elem=newbase;
        L.listsize+=LISTINCREMENT;
    }
    q=L.elem+L.length;
    *q=e;
    L.length++;
    return OK;
}

Status DeleteFirst(SqList &L,ElemType &e)///删除顺序表中第一个元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在，且有不少于1个元素
    // 操作结果：删除L的第一个数据元素，并由e返回其值，L的长度减1
    ElemType *p,*q;
    if(!L.length) return ERROR;
    p=L.elem;///首地址也是第一个元素的的地址，用指针存储
    e=*p;///e作为一个元素，应是指针p指向的元素
    q=L.elem+L.length-1;
    for(++p; p<=q; ++p) *(p-1)=*p;
    L.length--;
    return OK;
}

Status DeleteTail(SqList &L,ElemType &e)///删除顺序表中最后一个元素
{
    // 初始条件：顺序线性表L已存在，且有不少于1个元素
    // 操作结果：删除L的最后一个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1
    ElemType *p;
    if(!L.length) // 空表
        return ERROR;
    p=L.elem+L.length-1; // 最后一个数据元素的位置
    e=*p; // 被删除元素的值赋给e
    L.length--; // 表长减1
    return OK;
}

Status DeleteElem(SqList &L,ElemType e)
{
    // 删除表中值为e的元素，并返回TRUE；如无此元素，则返回FALSE
    ElemType *p;
    int flag=0;
    for(p=L.elem; p<=L.elem+L.length-1; p++)
    {
        if(*p==e)
        {
            flag=1;
            ElemType *q=L.elem+L.length-1;
            ElemType *P=p;
            for(++P; P<=q; ++P) *(P-1)=*P;
            L.length--;
            p--;
        }
    }
    return flag?TRUE:FALSE;
}

Status ReplaceElem(SqList L,int i,ElemType e)
{
    // 用e取代表L中第i个元素的值
    if(i<1||i>L.length)
        exit(ERROR);
    *(L.elem+i-1)=e;
    return OK;
}

Status CreatAscend(SqList &L,int n)///非严格递增顺序建表
{
    // 按非降序建立n个元素的线性表
    int i,j;
    ElemType e;
    InitList(L);
    printf("请输入%d个元素:
",n);
    cin>>e;
    ListInsert(L,1,e); // 在空表中插入第1个元素
    for(i=1; i<n; i++)
    {
        cin>>e;
        for(j=0; j<L.length; j++)
            if(e<=*(L.elem+j))
                break;
        ListInsert(L,j+1,e); // 插于表中
    }
    return TRUE;
}

Status CreatDescend(SqList &L,int n)///非严格递减顺序建表
{
    // 按非升序建立n个元素的线性表
    int i,j;
    ElemType e;
    InitList(L);
    printf("请输入%d个元素:
",n);
    cin>>e;
    ListInsert(L,1,e); // 在空表中插入第1个元素
    for(i=1; i<n; i++)
    {
        cin>>e;
        for(j=0; j<L.length; j++)
            if(e>=*(L.elem+j))
                break;
        ListInsert(L,j+1,e); // 插于表中
    }
    return TRUE;
}


///==========================================================================
Status comp(ElemType c1,ElemType c2) /// 数据元素判定函数(平方关系)
{
    if(c1==c2*c2)
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}

void visit(ElemType &c) /// ListTraverse()调用的函数(类型要一致)
{
    cout<<c<<' ';
}

void dbl(ElemType &c) /// ListTraverse()调用的另一函数(元素值加倍)
{
    c*=2;
}
void UNION(SqList &La,SqList Lb)///去重联合顺序表
{
    ElemType e;
    for(int i=1; i<=Lb.length; i++)
    {
        GetElem(Lb,i,e);
        if(!LocateElem(La,e,comp))
        {
            ListInsert(La,1+La.length,e);///因为这里我用了线性表的长度直接判断，因此不能像书上一样做自增操作，应该直接+1比较保险
        }
    }
}
void MergeList(SqList La,SqList Lb,SqList &Lc)///非递减排列顺序表
{
    InitList(Lc);
    int i=1,j=1,k=0;
    int La_len=ListLength(La),Lb_len=ListLength(Lb);
    ElemType ai,bj;
    while((i<=La_len)&&(j<=Lb_len))
    {
        GetElem(La,i,ai);
        GetElem(Lb,j,bj);
        if(ai<=bj)
        {
            ListInsert(Lc,++k,ai);
            ++i;
        }
        else
        {
            ListInsert(Lc,++k,bj);
            ++j;
        }
    }
    while(i<=La_len)
    {
        GetElem(La,i++,ai);
        ListInsert(Lc,++k,ai);
    }
    while(j<=Lb_len)
    {
        GetElem(Lb,j++,bj);
        ListInsert(Lc,++k,bj);
    }
}
int main()
{
    int num=1;
    SqList La,Lb,Lc;
    InitList(La);
    printf("表La中初始元素：");
    for(int i=1; i<=7; i++)
    {
        ListInsert(La,num++,i);
        printf("%d%c",i,i==7?'
':' ');
    }
    InitList(Lb);
    num=1;
    printf("表Lb中初始元素：");
    for(int i=3; i<=10; i++)
    {
        ListInsert(Lb,num++,i);
        printf("%d%c",i,i==10?'
':' ');
    }
    UNION(La,Lb);
    printf("合并后表La中元素：");
    ElemType e;
    for(int i=1; i<=La.length; i++)
    {
        printf("%d%c",La.elem[i-1],i==La.length?'
':' ');
    }
    printf("
");
    InitList(La),InitList(Lb),InitList(Lc);
    num=1;
    printf("表La中初始元素：");
    for(int i=1; i<=10; i+=2)
    {
        ListInsert(La,num++,i);
        printf("%d%c",i,i==9?'
':' ');
    }
    num=1;
    printf("表Lb中初始元素：");
    for(int i=2; i<=10; i+=2)
    {
        ListInsert(Lb,num++,i);
        printf("%d%c",i,i==10?'
':' ');
    }
    MergeList(La,Lb,Lc);
    printf("表Lc归并后有%d个元素
",Lc.length);
    printf("归并后Lc中元素：");
    for(int i=1; i<=Lc.length; i++)
        printf("%d%c",Lc.elem[i-1],i==Lc.length?'
':' ');

///=================================================================================
    char g='1';
    SqList L;
    ElemType e0;
    Status i;
    int j,k;
    i=InitList(L);
    printf("初始化L后：L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d
",*L.elem,L.length,L.listsize);
    //在L的表头依次插入1～5，并且在屏幕上依次输出5个元素
    for(i=1; i<=5; i++)
    {
        HeadInsert(L,i);
        printf("%d%c",i,i==5?'
':' ');
    }

    printf("L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d
",*L.elem,L.length,L.listsize);
    i=ListEmpty(L);
    printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)
",i);
    i=ClearList(L);
    printf("清空L后：L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d
",*L.elem,L.length,L.listsize);
    i=ListEmpty(L);
    printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)
",i);
    //在L的表尾依次插入1～10,并且在屏幕上依次输出10个元素
    for(i=1; i<=10; i++)
    {
        EndInsert(L,i);
        printf("%d%c",i,i==10?'
':' ');
    }

    printf("L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d
",*L.elem,L.length,L.listsize);
    //在L的表头插入0,并且在屏幕上依次输出11个元素
    HeadInsert(L,0);
    for(int i=1; i<=L.length; i++)
    {
        GetElem(L,i,e);
        printf("%d%c",e,i==L.length?'
':' ');
    }

    printf("L.elem=%u(有可能改变) L.length=%d(改变) L.listsize=%d(改变)
",*L.elem,L.length,L.listsize);
    // 取线性表中的第5个元素，并且在屏幕上输出
    GetElem(L,5,e);
    printf("%d
",e);

    for(j=3; j<=4; j++)
    {
        k=LocateElem(L,j,comp);
        if(k)
            printf("第%d个元素的值为%d的平方
",k,j);
        else
            printf("没有值为%d的平方的元素
",j);
    }
    for(j=1; j<=2; j++) // 测试头两个数据
    {
        GetElem(L,j,e0); // 把第j个数据赋给e0
        i=PriorElem(L,e0,e); // 求e0的前驱
        if(i==INFEASIBLE)
            printf("元素%d无前驱
",e0);
        else
            printf("元素%d的前驱为：%d
",e0,e);
    }
    for(j=ListLength(L)-1; j<=ListLength(L); j++) // 最后两个数据
    {
        GetElem(L,j,e0); // 把第j个数据赋给e0
        i=NextElem(L,e0,e); // 求e0的后继
        if(i==INFEASIBLE)
            printf("元素%d无后继
",e0);
        else
            printf("元素%d的后继为：%d
",e0,e);
    }
    k=ListLength(L); // k为表长
    for(j=k+1; j>=k; j--)
    {
        i=ListDelete(L,j,e); // 删除第j个数据
        if(i==ERROR)
            printf("删除第%d个数据失败
",j);
        else
            printf("删除的元素值为：%d
",e);
    }
    printf("依次输出L的元素：");
    ListTraverse(L,visit); // 依次对元素调用visit()，输出元素的值
    printf("L的元素值加倍后：");
    ListTraverse(L,dbl); // 依次对元素调用dbl()，元素值乘2
    ListTraverse(L,visit);
    DestroyList(L);
    printf("销毁L后：L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d
",L.elem,L.length,L.listsize);
    while(g!='0')scanf("%c",&g);
}