数据结构(严蔚敏老师c语言第2版)
2024-03-31 10:02:40
文章目录
- 1.顺序表
- 2.链表
- 3.栈
- 3.1顺序栈
- 3.2链栈
- 4.队列
- 4.1顺序循环队列
- 4.2链式队列
1.顺序表
顺序表的特点：（增、删慢，查找快）
1、随机访问，可以在O(1)时间内找到第 i 个元素。
2、存储密度高，每个节点只存储数据元素。
3、拓展容量不方便（即使动态分配空间时间复杂度也比较高）。
4、插入、删除操作不方便，需要移动大量元素。
#include <iostream>
#include<string.h>
#define Maxsize 100
//定义顺序表的存储结构
typedef struct
{int* elem;int length;
}Sqlist;void Initlist(Sqlist& L);
void CreateSqlist(Sqlist& L, int n);
void menu();
void Getelem(Sqlist& L, int i);
void LocateElem(Sqlist L, int e);
void InsertElem(Sqlist &L, int pos, int e);
void DeleteElem(Sqlist &L, int pos);
void AlterElem(Sqlist L, int pos, int data);
void Display(Sqlist L);
void BubbleSort(Sqlist L);int main()
{Sqlist L;Initlist(L);printf("请输入5个数:\n");CreateSqlist(L, 5);while (true){menu();int d;scanf_s("%d", &d);switch (d){case 1:printf("你想找第几个数？\n");int pos1;scanf_s("%d", &pos1);Getelem(L, pos1);break;case 2:printf("你要找哪个数？\n");int e;scanf_s("%d", &e);LocateElem(L, e);break;case 3:printf("在哪个位置添加？添加谁？\n");int loc, who;scanf_s("%d %d", &loc, &who);InsertElem(L, loc, who);Display(L);break;case 4:printf("删除第几个数据？\n");int pos4;scanf_s("%d", &pos4);DeleteElem(L, pos4);break;case 5:printf("你要修改哪个位置的数据？改为多少？\n");int pos5, data;scanf_s("%d %d", &pos5, &data);AlterElem(L, pos5, data);Display(L);break;case 6:BubbleSort(L);Display(L);case 7:exit(0);break;default:break;}}
}
void menu()
{printf("★☆请选择要使用的功能☆★\n");printf("1.按位置找相应的数\n");printf("2.按值找对应下标\n");printf("3.添加数据\n");printf("4.删除数据\n");printf("5.修改数据\n");printf("6.排序\n");printf("7.退出\n");
}
//创空间
void Initlist(Sqlist& L)
{L.elem = new int[Maxsize];if (!L.elem){exit(OVERFLOW);}L.length = 0;
}
//初始化放数据
void CreateSqlist(Sqlist& L, int n)
{int i;for (i = 0; i < n; i++){scanf_s("%d", &L.elem[i]);}L.length = n;
}
//按位找
void Getelem(Sqlist& L, int pos)
{if (pos<1 || pos>L.length){printf("输入的位置不符合，请重新输入:");Getelem(L, pos);}int e = L.elem[pos - 1];printf("这个数为:%d\n", e);
}
//按值找
void LocateElem(Sqlist L, int e)
{for (int i = 0; i < L.length; i++){if (e == L.elem[i]){printf("这个数的下标为：%d\n", i);}elseprintf("不存在该元素！\n");break;}
}
//插入数据
void InsertElem(Sqlist &L, int pos, int e)
{if (pos<1 || pos>L.length){printf("输入的位置不符合!\n");}else if (L.length == 10){printf("空间已满，无法插入！\n");}for (int j = L.length - 1; j >= pos - 1; j--){L.elem[j] = L.elem[j - 1];}L.elem[pos - 1] = e;L.length++;printf("添加成功");
}
//删除数据
void DeleteElem(Sqlist &L, int pos)
{if (pos > 0 && pos <= L.length) {int j;for (j = pos; j <= L.length; j++) {L.elem[j - 1] = L.elem[j];}L.length--;printf("删除成功!还有%d个元素\n", L.length);}elseprintf("位置不合理！只有%d个元素\n",L.length);Display(L);
}
//修改数据
void AlterElem(Sqlist L, int pos, int data)
{if (pos<1 || pos>L.length){printf("输入的位置不符合!");}L.elem[pos - 1] = data;printf("修改成功！\n");
}
//打印
void Display(Sqlist L)
{if (&L != NULL){for (int i = 0; i < L.length; i++){printf("%d ", L.elem[i]);}printf("\n");}
//冒泡排序
}
void BubbleSort(Sqlist L)
{int temp,flag;for (int i = 0; i < L.length-1; i++) //比较多少趟{flag = 1; //有序标记，没一轮的初始值为1for (int j = 0; j < L.length - 1 - i; j++) //每趟进行比较多少次{if (L.elem[j] > L.elem[j + 1]) {flag = 0; //如果进行了交换，则修改标记flagtemp = L.elem[j];L.elem[j] = L.elem[j + 1];L.elem[j + 1] = temp;}}if (flag) //如果flag未被修，则元素已经有序{ break;}}
}
2.链表
typedef struct LNode
{int data;//数据域struct LNode* next;//指针域
}LNode,*LinkList;//定义两个名字:LNode *p, 则p为指向单链表中某个节点的指针. LinkList p==LNode* p//LinkList p,单链表中某个指针类型的变量
#include <iostream>
#include<string.h>//______________________________________________________________________________
//函数声明
void headInsertList(LinkList& L);
void tailInsertList(LinkList& L);
void printList(LinkList& L);
void searchList1(LinkList& L, int n);
void searchList2(LinkList& L, int n);
void deleteList(LinkList& L, int n);
void InsertList(LinkList& L, int index, int x);
void alter(LinkList& L, int n, int m);//______________________________________________________________________________
void menu()
{printf("请选择功能：\n");printf("1、添加元素：\n");printf("2、删除元素：\n");printf("3、查找元素：\n");printf("4、修改元素：\n");printf("5、退出！");
} int main()
{ LinkList L;printf("请初始化链表，你选择哪种方式？\n");printf("1、头插法\n");printf("2、尾插法\n");int m1;scanf_s("%d", &m1);switch (m1){case 1:headInsertList(L);break;case 2:tailInsertList(L);break;default:break;}while (true) {menu();printf("请选择：\n");int n;scanf_s("%d", &n);switch (n){case 1:printf("在哪个位置添加？添加谁？\n");int x, y;scanf_s("%d %d", &x, &y);InsertList(L, x, y);break;case 2:printf("删除第几个元素？\n");int m2;scanf_s("%d", &m2);deleteList( L,m2);break;case 3:printf("你选择那种方式？\n");printf("1、按位置查找\n");printf("2、按数值查找\n");int l;scanf_s("%d", &l);switch (l){case 1:printf("查找哪个位置的数？");int val;scanf_s("%d", &val);searchList2(L,val);break;case 2:printf("查找哪个数？\n\n");int val2;scanf_s("%d", &val2);searchList1(L, val2);break;default:break;}break;case 4:printf("修改第几个元素？改成什么？\n");int w,k;scanf_s("%d %d", &w,&k);alter(L, w, k);break;case 5:exit(0);default:break;}}
}
//尾插法初始化单链表
void tailInsertList(LinkList &L)
{L = new LNode; //先创建一个带头节点的空链表L->next = NULL;LinkList cur = L;//定义一个尾节点，先指向Lprintf("请输入10个数，以创建单链表（正序）：\n");for (int i = 0; i < 10; i++) {LinkList node = new LNode;scanf_s("%d", &node->data);node->next = NULL;cur->next = node;cur = node;}printf("创建成功！\n");printList(L);
}
//头插法初始化单链表
void headInsertList(LinkList &L)
{L = new LNode; //先创建一个带头节点的空链表L->next = NULL;printf("请输入10个数，以创建单链表（逆序）：\n");for (int i = 0; i < 10; i++) {LinkList node = new LNode;scanf_s("%d", &node->data);node->next = L->next;L->next = node;}printf("创建成功！\n");printList(L);
}//删除第n个元素
void deleteList(LinkList &L,int n)
{LinkList p, q;p = L; //p指向头节点int j = 0;while (p->next != NULL && j < n - 1) { p = p->next;j++;}if(p->next!=NULL||(j>n-1)){printf("位置不合理！\n");}q = p->next; //保存被删除节点的地址，以备释放if (p)//判断p是否为空指针，避免空指针异常{p->next = q->next;}//p指向后面那个节点delete q;printf("删除成功！\n");printList(L);
}
//按值查找
void searchList1(LinkList &L, int n) {int j = 1;LNode* p = L->next;while (p != NULL && p->data != n) {p = p->next;j++;}if (p!=NULL||p->data == n) {printf("找到了！这是第%d个数\n", j);}
}
//按位置查找
void searchList2(LinkList &L,int n)
{if (n < 1 && n>10) {printf("位置无效！退出\n");}LNode* p = L;int j = 0;while (p != NULL && j < n) {p = p->next;j++;}if (j = n) {printf("这个数是:%d\n", p->data);}
}
//修改元素
void alter(LinkList& L, int n,int m) {LNode* p = L;if (n > 10)printf("位置无效！\n");for (int j = 0; j < n; j++) {p = p->next;}p->data = m;printf("修改成功！\n");printList(L);
}
//添加元素
void InsertList(LinkList &L,int index,int x) {LNode* p = L;int j = 0;while (p!=NULL && j < index - 1) //p不等于NULL，并且还没到要添加元素的位置，则p往后移{p = p->next;j++;}if (p==NULL || j > index - 1) { //printf("位置不合理,已退出!\n");}LinkList node = new LNode;node->data = x;if(p)//判断p是否为空指针，避免空指针异常{node->next = p->next;}p->next = node;printf("添加成功！\n");printList(L);
}
//打印
void printList(LinkList& L)
{LinkList cur = L->next;while (cur != NULL) {printf("%d ", cur->data);cur = cur->next;}printf("\n");
}
3.栈
3.1顺序栈
1. 定义栈的存储结构
//定义存储结构
typedef struct {int* top;//栈顶指针int* base;//栈底指针int stacksize;//栈可用的最大容量
}SqStack;
//初始化：为顺序栈分配一个最大容量为MAXSIZE的数字空间
void InitStack(SqStack& s)
{s.base = new int[MAXSIZE];//为顺序栈分配一个最大容量为MAXSIZE的空间if (!s.base) {printf("存储空间分配失败！\n");}s.top = s.base;//空栈s.stacksize = MAXSIZE;
}
2.入栈
void Push(SqStack& s,int e)
{if (s.top - s.base == MAXSIZE) { //判断栈是否满printf("栈以满，无法入栈！\n");}else {*s.top = e;s.top++; //将e压入栈中，栈顶指针+1,即栈顶指针 指向栈顶元素上面的一块内存空间！}
}
- 出栈
void Pop(SqStack& s)
{if (s.base == s.top) {printf("栈空，无法出栈！\n");}else{int e = *(s.top - 1);printf("出栈元素为:%d\n", e);s.top--;}
}
4.取栈顶元素
void ShowTopElem(SqStack s)
{if (s.top != s.base) {printf("栈顶元素为:%d\n", *(s.top - 1));}else {printf("栈空！\n");}
}
5.打印栈
void DisPlayStack(SqStack s)
{for (int* i = s.top-1; i >= s.base; i--) //从栈顶元素开始，从上往下遍历输出{printf("%d\n", *i);}
}
3.2链栈
1.定义链栈的存储结构
typedef struct StackNode
{int data; struct StackNode* next;//指针域
}StcakNode,*LinkStack; //LinkStack为指向结构体StackNode的指针类型
2.链栈的初始化
void InitStack(LinkStack &S)
{S = NULL;//构造一个空栈S，栈顶指针指向NULL
}
3.入栈
void Push(LinkStack &S,int e)
{LinkStack p = new StackNode; //生产新的节点p->data = e;p->next = S; //p的指针域指向 当前S指向的位置S = p;//将S指向p
}
4.出栈
void Pop(LinkStack& S) {if (S == NULL) {printf("栈中没有元素\n");exit(0);}int e = S->data;LinkStack p = S;S = S->next;delete p;printf("出栈成功，出栈元素为：%d\n", e);
}
5.取栈顶元素
int GeyTop(LinkStack S)
{if (S != NULL) {return S->data;}
}
6.打印栈
void DisPlay(LinkStack S)
{LinkStack temp;temp = S;while (temp != NULL){printf("%d\n", temp->data);temp = temp->next;}
}
4.队列
4.1顺序循环队列
#include <iostream>
//定义队的存储结构
#define MAXSIZE 6
//函数声明------------------------------------------------------
void InitQueue(SqQueue& Q);
void EnterQueue(SqQueue& Q, int e);
void OutQueue(SqQueue& Q);
void GetHead(SqQueue Q);
int QueueLength(SqQueue Q);
void PrintQueue(SqQueue Q);
//------------------------------------------------------
typedef struct{int* base; //存储空间的基地址int front;//头指针int rear;//尾指针}SqQueue;int main(){SqQueue Q;InitQueue(Q);EnterQueue(Q, 1);EnterQueue(Q, 2);EnterQueue(Q, 3);EnterQueue(Q, 4);EnterQueue(Q, 5);printf("队长为%d\n", QueueLength(Q));OutQueue(Q);printf("队长为%d\n", QueueLength(Q));GetHead(Q);PrintQueue(Q);}//初始化------------------------------------------------------void InitQueue(SqQueue &Q){Q.base = new int[MAXSIZE];//为队列分配一个空间为MAXSIZE的数组空间Q.front = Q.rear = 0; //初始化头、尾指针}//入队------------------------------------------------------void EnterQueue(SqQueue & Q, int e){if ((Q.rear + 1) % MAXSIZE == Q.front) {printf("队列已满！\n");}Q.base[Q.rear] = e; //将数组下标为尾指针的位置 添加入队元素eQ.rear = (Q.rear + 1) % MAXSIZE;}//出队------------------------------------------------------void OutQueue(SqQueue &Q) {if (Q.front==Q.rear){printf("该队列为空！\n");}int temp = Q.base[Q.front];//出队元素printf("出队元素为%d\n", temp);Q.front = (Q.front + 1) % MAXSIZE;//头指针向后移，完成出队}//取队头元素------------------------------------------------------void GetHead(SqQueue Q) {if (Q.front != Q.rear) { //非空printf("队头元素为：%d\n", Q.base[Q.front]);}}//求队长度------------------------------------------------------int QueueLength(SqQueue Q) {int length = (Q.rear - Q.front + MAXSIZE) % MAXSIZE;return length;}//打印队------------------------------------------------------void PrintQueue(SqQueue Q) {int temp = Q.front;printf("队中元素为：");while (temp != Q.rear) { //未到队尾printf("%d ", Q.base[temp]);temp++;}}
4.2链式队列
//链式队列的存储结构
typedef struct QNode //定义节点
{int data; //数据域struct QNode* next; //指针域
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct
{QueuePtr front; //定义头指针QueuePtr rear; //尾指针
}LinkQueue;//初始化-链队列------------------------------------------------------
void InitQueue(LinkQueue &LQ)
{LQ.front = LQ.rear = new QNode; //生成一个新的节点，头、尾指针指向此节点；进来的元素直接用尾指针指向它，头指针不需要改变！LQ.front->next == NULL; //将头节点的指针域置为空//LQ.rear->next == NULL; //将头节点的指针域置为空
}//入队------------------------------------------------------
void EnterQueue(LinkQueue &LQ, int data)
{QueuePtr p = new QNode; //为入队元素分空间p->data = data;p->next = NULL;LQ.rear->next = p; //队的尾指针指向该节点LQ.rear = p; //尾指针后移
}//出队------------------------------------------------------
void DepartQueue(LinkQueue& LQ)
{if (LQ.front == LQ.rear) {printf("队列为空！");}QueuePtr p = LQ.front->next; //p指向队头元素int e = p->data; //将出队元素赋给eLQ.front->next = p->next;//头指针后移printf("出队元素为：%d\n", e);delete(p); //释放出队元素空间
}//取队头元素------------------------------------------------------
void GetFront(LinkQueue LQ)
{if (LQ.front != LQ.rear) { //队列非空printf("%d\n", LQ.front->next->data);}}//打印队列------------------------------------------------------
void PrintQueue(LinkQueue LQ)
{QueuePtr temp = LQ.front;int e;while (temp != LQ.rear) {temp = temp->next;e = temp->data;printf("%d ", e);}printf("\n");
}
//销毁队列------------------------------------------------------
void DestoryQueue(LinkQueue &LQ)
{while (LQ.front) {LQ.front = LQ.rear = NULL;free(LQ.front);LQ.front = LQ.rear;}
}
//------------------------------------------------------
int main()
{LinkQueue LQ;InitQueue(LQ);EnterQueue(LQ, 1);EnterQueue(LQ, 2);EnterQueue(LQ, 3);EnterQueue(LQ, 4);EnterQueue(LQ, 5);PrintQueue(LQ);GetFront(LQ);//取队头元素DepartQueue(LQ);PrintQueue(LQ);DestoryQueue(LQ);PrintQueue(LQ);
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