数据结构顺序表——线性表实现

#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("\n")
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",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",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?'\n':' ');
}
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?'\n':' ');
}
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?'\n':' ');
}
printf("\n");
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?'\n':' ');
}
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?'\n':' ');
}
MergeList(La,Lb,Lc);
printf("表Lc归并后有%d个元素\n",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?'\n':' ');

///=================================================================================
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\n",*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?'\n':' ');
}

printf("L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d\n",*L.elem,L.length,L.listsize);
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);
i=ClearList(L);
printf("清空L后：L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d\n",*L.elem,L.length,L.listsize);
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",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?'\n':' ');
}

printf("L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d\n",*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?'\n':' ');
}

printf("L.elem=%u(有可能改变) L.length=%d(改变) L.listsize=%d(改变)\n",*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\n",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\n",k,j);
else
printf("没有值为%d的平方的元素\n",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\n",e0);
else
printf("元素%d的前驱为：%d\n",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\n",e0);
else
printf("元素%d的后继为：%d\n",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\n",j);
else
printf("删除的元素值为：%d\n",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\n",L.elem,L.length,L.listsize);
while(g!='0')scanf("%c",&g);
}