数据结构线性表的基本操作

实验一线性表的基本操作实现及其应用一、实验目的1、熟练掌握线性表的基本操作在两种存储结构上的实现。

2、会用线性链表解决简单的实际问题。

二、实验内容题目一、该程序的功能是实现单链表的定义和操作。

该程序包括单链表结构类型以及对单链表操作的具体的函数定义和主函数。

其中，程序中的单链表（带头结点）结点为结构类型，结点值为整型。

单链表操作的选择以菜单形式出现，如下所示：please input the operation：1.初始化2.清空3.求链表长度4.检查链表是否为空5.检查链表是否为满6.遍历链表（设为输出元素）7.从链表中查找元素8.从链表中查找与给定元素值相同的元素在表中的位置9.向链表中插入元素 10. 从链表中删除元素其他键退出。

其中黑体部分必做题目二、约瑟夫环问题：设编号为1，2，3，……，n的n(n>0)个人按顺时针方向围坐一圈，每个人持有一个正整数密码。

开始时任选一个正整数做为报数上限m，从第一个人开始顺时针方向自1起顺序报数，报到m时停止报数，报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他的下一个人开始重新从1报数。

如此下去，直到所有人全部出列为止。

令n最大值取30。

要求设计一个程序模拟此过程，求出出列编号序列。

struct node(一)1．进入选择界面后，先选择7，进行插入：2.选择4，进行遍历，结果为：3.选择2，得出当前链表长度.4.选择3，得出当前链表为.5.选择分别选择5、6进行测试.6.选择8，分别按位置和元素值删除.7.选择9，或非1-8的字符，程序结束.(二) 实验总结通过这次实验，我对线性链表有了更深的理解，深入明白了线性存储结构与链式存储结构在内存存储的不同特点，同时我还学会了用这些知识实际解决一些问题，能够更加熟练地将算法转化为实际程序。

同时，在写程序和调试程序的过程中，学会了一些书写技巧和调试技巧，这对于自己能在短时间高效的写出正确地程序有很大作用。

四、主要算法流程图及程序清单 1. 主要算法流程图：(1) 从单链表表中查找与给定元素值相同的元素在链表中的位置p=p->nextp&&!(p->data==xtrue调用函数，传入参数L ，xp=L->next2.程序清单：#include<iostream> using namespace std; #include<>#include<>/* 预处理命令 */#define OK 1;#define ERROR 0;#define OVERFLOW -1;/* 单链表的结点类型 */typedef struct LNode{int data;struct LNode *next;}LNode,*LinkedList;/*初始化单链表*/LinkedList LinkedListInit(){空"<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"2.求链表长度"<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"3.检查链表是否为空"<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"4.遍历链表"<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"5.从链表中查找元素 "<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"6.从链表中查找与给定元素值相同的元素在表中的位置"<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"7.向链表中插入元素"<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"8.从链表中删除元素"<<endl;cout<<"\t\t\t"<<"9.退出"<<endl;}/*主函数*/int main(){链表长度case 2:{cout<<"\t\t\t链表长度为："<<LinkedListLength(L)<<endl;getch();}break;查链表是否为空case 3:{if (!LinkedListEmpty(L)){cout<<"\t\t\t链表不为空！"<<endl;}else{cout<<"\t\t\t链表为空！"<<endl;}getch();}break;历链表case 4:{LinkedListTraverse(L);getch();}break;链表中查找元素case 5:{cout<<"\t\t\t请输入要查询的位置i：";int j;cin>>j;if (LinkedListGet(L,j)){cout<<"\t\t\t位置i的元素值为："<<LinkedListGet(L,j)->data<<endl;}else{cout<<"\t\t\ti大于链表长度！"<<endl;}getch();}break;链表中查找与给定元素值相同的元素在表中的位置case 6:{cout<<"\t\t\t请输入要查找的元素值：";int b;cin>>b;if (LinkedListGet1(L,b)){cout<<"\t\t\t要查找的元素值位置为："<<LinkedListGet1(L,b)<<endl;cout<<"\t\t\t要查找的元素值内存地址为："<<LinkedListLocate(L,b)<<endl;}else{cout<<"\t\t\t该值不存在！"<<endl;}getch();}break;链表中插入元素case 7:{cout<<"\t\t\t请输入要插入的值：";int x; cin>>x;cout<<"\t\t\t请输入要插入的位置：";int k; cin>>k;if(LinkedListInsert(L,k,x)){cout<<"\t\t\t插入成功！"<<endl;}else{cout<<"\t\t\t插入失败！"<<endl;}getch();}break;链表中删除元素case 8:{cout<<"\t\t\t1.按位置删除"<<endl;cout<<"\t\t\t2.按元素删除"<<endl;int d;cout<<"\t\t请选择：";cin>>d;switch(d){case 1:{cout<<"\t\t\t请输入删除位置：";cin>>d;int y;if (LinkedListDel(L,d,y)){cout<<"\t\t\t"<<y<<"被删除！"<<endl;}else{cout<<"\t\t\t删除失败！"<<endl;}}break;case 2:{cout<<"\t\t\t请输入删除元素：";int y;cin>>y;if (LinkedListDel(L,y)){cout<<"\t\t\t"<<y<<"被删除！"<<endl;}else{cout<<"\t\t\t删除失败！"<<endl;}}}getch();}break;}}return 1;}题二约瑟夫环问题算法、思想为了解决这一问题，可以先定义一个长度为30（人数）的数组作为线性存储结构，并把该数组看成是一个首尾相接的环形结构，那么每次报m的人，就要在该数组的相应位置做一个删除标记，该单元以后就不再作为计数单元。

type p=^integer; var p1:p; p1
34F2 地址 被释放，变 量P与地址 34F2没有关 系
p1^
200 34F2
34F2
new（p1） ——向计算机申请内存地址 p1^:=200 ——给p1指向的单元赋值 dispose(p1) ——释放存储单元
链式结构——什么是指针
Type p=^integer; arr=array[1..4] of char; arrp = ^arr; Var p1:p; p2:arrp;
线性结构 数据的逻辑结构 数 据 结 构 树形结构 图形结构 数据的存储结构 顺序存储
链式存储
数据结构的基本运算 :查找、插入、删除等
三、线性结构——线性表
1、线性表的概念
线性表是由n（n≥0）个具有相同特性数据元素(结点)
a1，a2，…，an组成的有限序列。
线性表的长度：所含元素的个数,用n表示，n>=０。
在我们生活中有哪些属于线性表的例子,列举几个。 1、英文字母表（A，B，…，Z）是线性表， 表中每个字母是一个数据元素（结点）
2、学生成绩表中，每个学生及其成绩是一
个数据元素，其中数据元素由学号、姓名、
各科成绩及平均成绩等数据项组成。
4、线性表的顺序存储
顺序存储是线性表的一种最 简单的存储结构，存储方式是： 在内存中为线性表开辟一块连 续的存储空间。用数组来存放 每一个节点。
[例4-2] 法雷序列
[问题描述]对任意给定的一个自然数n（n<=100），将 分母小于等于n的不可约的真分数按上升次序排序，并 且在第一个分数前加0/1，而在最后一个分数后加1/1, 这个序列称为n级的法雷序列。 当n=8时序列为：0/1, 1/8, 1/7, 1/6,1/5, 1/4,2/7,1/3,3/8, 2/5,3/7,1/2,4/7,3/5,5/8,2/3,5/7,3/4, 4/5,5/6,6/7,7/8, 1/1 。 编程求出n级的法雷序列，每行输出10个分数。

实验1：线性表（顺序表的实现）一、实验项目名称顺序表基本操作的实现二、实验目的掌握线性表的基本操作在顺序存储结构上的实现。

三、实验基本原理顺序表是由地址连续的的向量实现的，便于实现随机访问。

顺序表进行插入和删除运算时，平均需要移动表中大约一半的数据元素，容量难以扩充四、主要仪器设备及耗材Window 11、Dev-C++5.11五、实验步骤1.导入库和一些预定义:2.定义顺序表:3.初始化:4.插入元素:5.查询元素：6.删除元素:7.销毁顺序表:8.清空顺序表:9.顺序表长度:10.判空:11.定位满足大小关系的元素(默认小于):12.查询前驱:13.查询后继:14.输出顺序表15.归并顺序表16.写测试程序以及主函数对顺序表的每一个操作写一个测试函数，然后在主函数用while+switch-case的方式实现一个带菜单的简易测试程序，代码见“实验完整代码”。

实验完整代码:#include <bits/stdc++.h>using namespace std;#define error 0#define overflow -2#define initSize 100#define addSize 10#define compareTo <=typedef int ElemType;struct List{ElemType *elem;int len;int listsize;}L;void init(List &L){L.elem = (ElemType *) malloc(initSize * sizeof(ElemType)); if(!L.elem){cout << "分配内存失败！";exit(overflow);}L.len = 0;L.listsize = initSize;}void destroy(List &L){free(L.elem);L.len = L.listsize = 0;}void clear(List &L){L.len = 0;}bool empty(List L){if(L.len == 0) return true;else return false;}int length(List L){return L.len;}ElemType getElem(List L,int i){if(i < 1 || i > L.len + 1){cout << "下标越界！";exit(error);}return L.elem[i - 1];}bool compare(ElemType a,ElemType b) {return a compareTo b;}int locateElem(List L,ElemType e) {for(int i = 0;i < L.len;i++){if(compare(L.elem[i],e))return i;}return -1;}int check1(List L,ElemType e){int idx = -1;for(int i = 0;i < L.len;i++)if(L.elem[i] == e)idx = i;return idx;}bool check2(List L,ElemType e){int idx = -1;for(int i = L.len - 1;i >= 0;i--)if(L.elem[i] == e)idx = i;return idx;}int priorElem(List L,ElemType cur_e,ElemType pre_e[]) {int idx = check1(L,cur_e);if(idx == 0 || idx == -1){string str = "";str = idx == 0 ? "无前驱结点" : "不存在该元素";cout << str;exit(error);}int cnt = 0;for(int i = 1;i < L.len;i++){if(L.elem[i] == cur_e){pre_e[cnt ++] = L.elem[i - 1];}}return cnt;}int nextElem(List L,ElemType cur_e,ElemType next_e[]){int idx = check2(L,cur_e);if(idx == L.len - 1 || idx == - 1){string str = "";str = idx == -1 ? "不存在该元素" : "无后驱结点";cout << str;exit(error);}int cnt = 0;for(int i = 0;i < L.len - 1;i++){if(L.elem[i] == cur_e){next_e[cnt ++] = L.elem[i + 1];}}return cnt;}void insert(List &L,int i,ElemType e){if(i < 1 || i > L.len + 1){cout << "下标越界！";exit(error);}if(L.len >= L.listsize){ElemType *newbase = (ElemType *)realloc(L.elem,(L.listsize + addSize) * sizeof(ElemType));if(!newbase){cout << "内存分配失败！";exit(overflow);}L.elem = newbase;L.listsize += addSize;for(int j = L.len;j > i - 1;j--)L.elem[j] = L.elem[j - 1];L.elem[i - 1] = e;L.len ++;}void deleteList(List &L,int i,ElemType &e){if(i < 1 || i > L.len + 1){cout << "下标越界！";exit(error);}e = L.elem[i - 1];for(int j = i - 1;j < L.len;j++)L.elem[j] = L.elem[j + 1];L.len --;}void merge(List L,List L2,List &L3){L3.elem = (ElemType *)malloc((L.len + L2.len) * sizeof(ElemType)); L3.len = L.len + L2.len;L3.listsize = initSize;if(!L3.elem){cout << "内存分配异常";exit(overflow);}int i = 0,j = 0,k = 0;while(i < L.len && j < L2.len){if(L.elem[i] <= L2.elem[j])L3.elem[k ++] = L.elem[i ++];else L3.elem[k ++] = L2.elem[j ++];}while(i < L.len)L3.elem[k ++] = L.elem[i ++];while(j < L2.len)L3.elem[k ++] = L2.elem[j ++];}bool visit(List L){if(L.len == 0) return false;for(int i = 0;i < L.len;i++)cout << L.elem[i] << " ";cout << endl;return true;}void listTraverse(List L){if(!visit(L)) return;}void partion(List *L){int a[100000],b[100000],len3 = 0,len2 = 0; memset(a,0,sizeof a);memset(b,0,sizeof b);for(int i = 0;i < L->len;i++){if(L->elem[i] % 2 == 0)b[len2 ++] = L->elem[i];elsea[len3 ++] = L->elem[i];}for(int i = 0;i < len3;i++)L->elem[i] = a[i];for(int i = 0,j = len3;i < len2;i++,j++) L->elem[j] = b[i];cout << "输出顺序表:" << endl;for(int i = 0;i < L->len;i++)cout << L->elem[i] << " ";cout << endl;}//以下是测试函数------------------------------------void test1(List &list){init(list);cout << "初始化完成!" << endl;}void test2(List &list){if(list.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{int len;ElemType num;cout << "选择插入的元素数量：" << endl;cin >> len;cout << "依次输入要插入的元素：" << endl;for(int i = 1;i <= len;i++){cin >> num;insert(list,i,num);}cout << "操作成功！" << endl;}}void test3(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{cout << "请输入要返回的元素的下标" << endl;int idx;cin >> idx;cout << "线性表中第" << idx << "个元素是：" << getElem(L,idx) << endl;}}void test4(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{int idx;ElemType num;cout << "请输入要删除的元素在线性表的位置" << endl;cin >> idx;deleteList(L,idx,num);cout << "操作成功！" << endl << "被删除的元素是：" << num << endl; }}void test5(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{destroy(L);cout << "线性表已被销毁" << endl;}}void test6(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{clear(L);cout << "线性表已被清空" << endl;}}void test7(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else cout << "线性表的长度现在是：" << length(L) << endl;}void test8(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else if(empty(L))cout << "线性表现在为空" << endl;else cout << "线性表现在非空" << endl;}void test9(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{ElemType num;cout << "请输入待判定的元素:" << endl;cin >> num;cout << "第一个与目标元素满足大小关系的元素的位置：" << locateElem(L,num) << endl;}}void test10(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{ElemType num,num2[initSize / 2];cout << "请输入参照元素:" << endl;cin >> num;int len = priorElem(L,num,num2);cout << num << "的前驱为：" << endl;for(int i = 0;i < len;i++)cout << num2[i] << " ";cout << endl;}}void test11(){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{ElemType num,num2[initSize / 2];cout << "请输入参照元素:" << endl;cin >> num;int len = nextElem(L,num,num2);cout << num << "的后继为：" << endl;for(int i = 0;i < len;i++)cout << num2[i] << " ";cout << endl;}}void test12(List list){if(L.listsize == 0)cout << "线性表不存在!" << endl;else{cout << "输出线性表所有元素:" << endl;listTraverse(list);}}void test13(){if(L.listsize == 0)cout << "初始线性表不存在!" << endl; else{List L2,L3;cout << "初始化一个新线性表" << endl;test1(L2);test2(L2);cout << "归并两个线性表" << endl;merge(L,L2,L3);cout << "归并成功!" << endl;cout << "输出合并后的线性表" << endl;listTraverse(L3);}}void test14(){partion(&L);cout << "奇偶数分区成功!" << endl;}int main(){std::ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0),cout.tie(0);int op = 0;while(op != 15){cout << "-----------------menu--------------------" << endl;cout << "--------------1：初始化------------------" << endl;cout << "--------------2：插入元素----------------" << endl;cout << "--------------3：查询元素----------------" << endl;cout << "--------------4：删除元素----------------" << endl;cout << "--------------5：销毁线性表--------------" << endl;cout << "--------------6：清空线性表--------------" << endl;cout << "--------------7：线性表长度--------------" << endl;cout << "--------------8：线性表是否为空----------" << endl;cout << "--------------9：定位满足大小关系的元素--" << endl;cout << "--------------10：查询前驱---------------" << endl;cout << "--------------11：查询后继---------------" << endl;cout << "--------------12：输出线性表-------------" << endl;cout << "--------------13：归并线性表-------------" << endl;cout << "--------------14：奇偶分区---------------" << endl;cout << "--------------15: 退出测试程序-----------" << endl;cout << "请输入指令编号:" << endl; if(!(cin >> op)){cin.clear();cin.ignore(INT_MAX,'\n');cout << "请输入整数!" << endl;continue;}switch(op){case 1:test1(L);break;case 2:test2(L);break;case 3:test3();break;case 4:test4();break;case 5:test5();break;case 6:test6();break;case 7:test7();break;case 8:test8();break;case 9:test9();break;case 10:test10();break;case 11:test11();break;case 12:test12(L);break;case 13:test13();break;case 14:test14();break;case 15:cout << "测试结束！" << endl;default:cout << "请输入正确的指令编号！" << endl;}}return 0;}六、实验数据及处理结果1.初始化:2.插入元素3.查询元素（返回的是数组下标，下标从0开始）4.删除元素（位置从1开始）5.销毁顺序表6.清空顺序表7.顺序表长度（销毁或清空操作前）8.判空（销毁或清空操作前）9.定位满足大小关系的元素（销毁或清空操作前）说明：这里默认找第一个小于目标元素的位置且下标从0开始，当前顺序表的数据为:1 4 2 510.前驱（销毁或清空操作前）11.后继（销毁或清空操作前）12.输出顺序表（销毁或清空操作前）13.归并顺序表（销毁或清空操作前）七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议通过本次实验，我掌握了定义线性表的顺序存储类型，加深了对顺序存储结构的理解，进一步巩固和理解了顺序表的基本操作，如建立、查找、插入和删除等。

条件（i<1 || i>pslist->length）也包括对表空的检查。
检查要删除位置的有效性，1≤i≤n 。
删除ai后，该数据已不存在。
顺序表的基本运算
⒋ 按值查找 线性表中的按值查找是指在线性表中查找与给
定值x相等的数据元素，并返回查找成功与否标志。 算法分析
从第一个元素a1起依次和x比较，直到找到一个 与x相等的数据元素，则返回它在顺序表中的存储下 标或序号(二者差一)；如果没有找到，返回-1。
return i; /*返回存储位置,即序号*/ }
顺序表的基本运算
时间复杂度分析： 本算法的主要运算是比较，比较次数与x的位置有
关，也与表长有关，当a1=x时，比较一次成功，当 an=x时，比较n次成功，平均比较次数为(n+1)/2，时间 复杂度为O(n)。
顺序表的基本运算
⒌ 查找操作
查找顺序表中第i个位置上的元素值ai，并将该 元素的值返回。
面的值均比a1小，a1后面的值都比a1大。。
划分前 12 26 8 11 19 10 …
划分后 10 11 8 12 26 19 …
顺序表的应用
算法分析
从第二个元素开始
第三课时 水上安全
31．、需请⑴求有咨骑询自当（行分车前析经）验数的学据生交比流。a1大时，不改变其位置，继续比较下一个。
8．交车服务
return(pslist->length); /*求pslist所指向顺序表的长度*/ }
1 完善SeqList_yanshi_1.c，熟悉顺序表的存 储结构及运算。
选：完善SeqList_yanshi_2.c ，体会 typedef及抽象数据类型Elemtype的作用。