严蔚敏《数据结构（C语言版）》第三章 纯C实现
2024-06-02 14:26:40
文章目录
- 汉诺塔
- 3.3.1 顺序栈的实现
- 3.3.2 链栈的实现
- 3.5.2 循环队列——队列的顺序表示和实现
- 3.5.3 链队——队列的链式表示和实现
- 案例3.1 数值转换
- 案例3.2 括号匹配的检测
- 算法设计题
- 第一题
- 第二题
- 第三题
- 第四题
- 第五题
- 第六题
汉诺塔
#include<stdio.h>static int m = 0;void move(char A, int n, char C)
{printf("%d, %d, %c, %c\n", ++m, n, A, C);
}void Hanoi(int n, char A, char B, char C)
{if(n == 1){move(A, 1, C);}else{Hanoi(n-1, A, C, B);move(A, n, C);Hanoi(n-1, B, A, C);}
}int main(void)
{Hanoi(10, 'A', 'B', 'C');return 0;
}
3.3.1 顺序栈的实现
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define SElemType int
#define MAX 100000typedef struct
{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;int lenth;
}SqStack;void InitStack(SqStack *S, int size)
{S->base = (SElemType *)malloc(size * sizeof(SElemType));if(!S->base){exit(1);}S->top = S->base;S->stacksize = size;S->lenth = 0;printf("初始化栈成功！\n\n");return;
}void DestoryStack(SqStack *S)
{if(S->base){SElemType *p;p = S->base;free(p);S->top = S->base = NULL;S->lenth = S->stacksize = 0;printf("销毁成功\n");}
}void ClearStack(SqStack *S)
{if(S->top > S->base){S->top = S->base;S->lenth = 0;}return;
}int StackEmpty(SqStack S)
{if(S.top > S.base){return 1;}return 0;
}void Push(SqStack *S, SElemType e)
{if(S->top - S->base == S->stacksize){exit(2);}*(S->top) = e;(S->top)++;S->lenth++;printf("元素 %d 压入栈\n\n", e);return;
}void Pop(SqStack *S, SElemType *e)
{if(S->top == S->base){exit(3);}(S->top)--;*e = *(S->top);S->lenth--;printf("弹出元素 %d ", *(S->top));return;
}SElemType GetTop(SqStack S)
{if(S.top != S.base){return *(S.top - 1);}return MAX;
}void ShowStack(SqStack S)
{printf("栈为：");for(int i = 0;i < S.lenth; i++){printf(" %d ", S.base[i]);}printf("\n\n");
}int main(void)
{SqStack S;SElemType e;InitStack(&S, 10);
// DestoryStack(&S);printf("%d",S.lenth);Push(&S, 1);Push(&S, 2);
// ShowStack(S);
// Pop(&S, &e);
// printf("%d\n", e);printf("%d\n", GetTop(S));ClearStack(&S);printf("%d\n", S.lenth);return 0;
}
3.3.2 链栈的实现
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define ElemType int
#define MAX 100000typedef struct StackNode
{ElemType data;struct StackNode *next;
}StackNode, *LinkStack;void InitStack(LinkStack *S)
{*S = NULL;printf("链栈初始化成功\n\n");return;
}void Push(LinkStack *S, ElemType e)
{LinkStack p;p = (StackNode *)malloc(sizeof(StackNode));p->data = e;p->next = *S;*S = p;printf("栈顶压入 %d\n\n", e);return;
}void Pop(LinkStack *S, ElemType *e)
{LinkStack p = *S;if(p == NULL){exit(1);}*e = p->data;*S = (*S)->next;printf("栈顶弹出 %d\n\n", *e);free(p);return;
}ElemType GetTop(LinkStack S)
{if(S != NULL){return S->data;}return MAX;
}void TraverseList(LinkStack p) //递归打印栈元素
{if(p){printf("%d\n", p->data);TraverseList(p->next);}
}int main(void)
{LinkStack S;ElemType e;InitStack(&S);Push(&S, 1);Push(&S, 2);Push(&S, 3);Push(&S, 4);TraverseList(S);printf("%d\n\n", GetTop(S));Pop(&S, &e);return 0;
}
3.5.2 循环队列——队列的顺序表示和实现
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define MAXQSIZE 101
#define ElemType chartypedef struct
{ElemType *base;int front; //指示队头,相当于栈底int rear; //指示队尾，相当于栈顶
}SqQueue;void InitQueue(SqQueue *Q) //构造一个空队
{Q->base = (ElemType *)malloc(MAXQSIZE * sizeof(ElemType));if(!Q->base){exit(1);}Q->front = Q->rear = 0;printf("队列初始化成功\n\n");return;
}void DestoryQueue(SqQueue *Q)
{if(Q->base){Q->front = Q->rear = -1;free(Q->base);printf("队列销毁成功!\n\n");}return;
}void ClearQueue(SqQueue *Q)
{if(Q->base){Q->front = Q->rear = 0;}printf("队列已清空\n\n");return;
}int QueueEmpty(SqQueue Q)
{if(Q.front == Q.rear){printf("队列为空\n\n");return 0;}else{printf("队列非空\n\n");return 1;}
}int QueueLength(SqQueue Q)
{return (Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE;
}void EnQueue(SqQueue *Q, ElemType e) //入队
{if((Q->rear + 1)%MAXQSIZE == Q->front){exit(2);}(Q->base)[Q->rear] = e;Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXQSIZE;printf("%c 元素入队\n\n", e);return;
}void DeQueue(SqQueue *Q, ElemType *e) //出队
{if(Q->front == Q->rear) //队空{exit(3);}*e = (Q->base)[Q->front];Q->front = (Q->front + 1) % MAXQSIZE;printf("%c 元素出队\n\n", *e);return;
}ElemType GetHead(SqQueue Q)
{if(Q.front != Q.rear){return Q.base[Q.front];}
}void QueueTraverse(SqQueue Q)
{if(Q.front == Q.rear){printf("队列为空\n\n");return;}printf("队列元素为：");for(int i = Q.front;i <= Q.rear; i++){printf(" %c",Q.base[i % MAXQSIZE]);}return;
}int main(void)
{SqQueue Q1;ElemType e;InitQueue(&Q1);printf("%d\n", QueueLength(Q1));EnQueue(&Q1, 'a');printf("%d\n", QueueLength(Q1));DeQueue(&Q1, &e);printf("%c\n\n", e);return 0;
}
3.5.3 链队——队列的链式表示和实现
ps：打印队列未实现，按照之前代码改改难度应该不大
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define ElemType chartypedef struct QNode
{ElemType data;struct QNode *next;
}QNode, *QueuePtr;typedef struct
{QueuePtr front;QueuePtr rear;
}LinkQueue;void InitQueue(LinkQueue *Q)
{QNode *H;H = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));Q->front = H;Q->rear = H;
// printf("%p\n%x\n\n",Q->front, Q->rear);Q->front->next = NULL;printf("链队初始化成功！\n\n");return;
}void ClearQueue(LinkQueue *Q)
{if((Q->front) == (Q->rear)){printf("释放失败，队列为空！\n");return;} while(Q->front != Q->rear){QueuePtr p = Q->front->next; //将所有元素出队并释放空间Q->front->next = p->next;if(Q->rear == p){Q->rear = Q->front; //最后一个元素被删，队尾指针指向头节点}free(p); }return;
}void DestroyQueue(LinkQueue *Q)
{ClearQueue(Q);QueuePtr p = Q->front;Q->front = Q->rear = NULL;free(p); //释放头节点的空间，完成销毁printf("销毁成功！\n\n");
}int QueueEmpty(LinkQueue Q)
{if(Q.front != Q.rear){printf("队列非空！\n\n");return 1;}else{printf("队列为空！\n\n");return 0;}
}int QueueLength(LinkQueue Q)
{QueuePtr p = Q.front->next;int i = 1;while(p){p = p->next;i++;}return i;
}void EnQueue(LinkQueue *Q, ElemType e)
{QueuePtr p;p = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));p->data = e;p->next = NULL;Q->rear->next = p;Q->rear = p;printf("%c 元素入队成功！\n\n", e);return;
}void DeQueue(LinkQueue *Q, ElemType *e)
{if((Q->front) == (Q->rear)){printf("出队失败，队列为空！\n");return;}QueuePtr p = Q->front->next; //首元*e = p->data;Q->front->next = p->next;if(Q->rear == p){Q->rear = Q->front; //最后一个元素被删，队尾指针指向头节点}free(p);printf("%c 元素出队成功！\n\n",*e);return;
}ElemType GetHead(LinkQueue Q)
{if(Q.front != Q.rear){printf("队头元素为 %c\n\n",Q.front->next->data);return Q.front->next->data;}printf("队列为空！\n\n");
}int main(void)
{LinkQueue que;ElemType e;InitQueue(&que);EnQueue(&que, 'q');DestroyQueue(&que);GetHead(que);
// DeQueue(&que, &e);
// GetHead(que);return 0;
}
案例3.1 数值转换
ps：借助了顺序栈的一些函数
void conversion(int N)
{SqStack S;SElemType e;InitStack(&S, 1000);while(N){Push(&S, N%8);N /= 8;}while(StackEmpty(S)){Pop(&S,&e);}return;
}案例3.2 括号匹配的检测
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define SElemType char
#define MAX 100000typedef struct
{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;int lenth;
}SqStack;void InitStack(SqStack *S, int size)
{S->base = (SElemType *)malloc(size * sizeof(SElemType));if(!S->base){exit(1);}S->top = S->base;S->stacksize = size;S->lenth = 0;printf("初始化栈成功！\n\n");return;
}void DestoryStack(SqStack *S)
{if(S->base){SElemType *p;p = S->base;free(p);S->top = S->base = NULL;S->lenth = S->stacksize = 0;printf("销毁成功\n");}
}void ClearStack(SqStack *S)
{if(S->top > S->base){S->top = S->base;S->lenth = 0;}return;
}int StackEmpty(SqStack S)
{if(S.top > S.base){return 1;}return 0;
}void Push(SqStack *S, SElemType e)
{if(S->top - S->base == S->stacksize){exit(2);}*(S->top) = e;(S->top)++;S->lenth++;printf("元素 %c 压入栈\n\n", e);return;
}void Pop(SqStack *S, SElemType *e)
{if(S->top == S->base){exit(3);}(S->top)--;*e = *(S->top);S->lenth--;printf("弹出元素 %c \n\n", *(S->top));return;
}SElemType GetTop(SqStack S)
{if(S.top != S.base){return *(S.top - 1);}//return MAX;
}void ShowStack(SqStack S)
{printf("栈为：");for(int i = 0;i < S.lenth; i++){printf(" %c ", S.base[i]);}printf("\n\n");
}void Matching(void)
{//表达式以“#”开始和结束SqStack S;InitStack(&S, 200);int flag = 1;char ch = getchar();while(ch != '#' && flag){SElemType e;switch (ch){case '{':case '(':case '<':case '[':Push(&S, ch);break;case '}':if(StackEmpty(S) && GetTop(S) == '{'){Pop(&S, &e);}else flag = 0;break;case ')':if(StackEmpty(S) && GetTop(S) == '('){Pop(&S, &e);}else flag = 0;break;case '>':if(StackEmpty(S) && GetTop(S) == '<'){SElemType e;Pop(&S, &e);}else flag = 0;break;case ']':if(StackEmpty(S) && GetTop(S) == '['){SElemType e;Pop(&S, &e);}else flag = 0;break;default:break;}ch = getchar();}if(!StackEmpty(S) && flag){printf("匹配成功！");}elseprintf("匹配失败！");
}int main(void)
{Matching();return 0;
}
表达式求值和舞伴问题因为要补大量代码，等博主有空再说。
算法设计题
第一题
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define SElemType char#define LEFT 1
#define RIGHT -1
#define ALL 2typedef struct
{int top[2], bot[2];SElemType *V;int m;
}DblStack;void InitDblStack(DblStack *Db, int size)
{//初始化双栈if(Db->bot[0] != -1) //若未初始化{Db->m = size;Db->V = (SElemType *)malloc(size * sizeof(SElemType));if(!(Db->V)){printf("内存分配失败！\n");exit(1);}Db->top[0] = Db->bot[0] = -1;Db->bot[1] = Db->top[1] = size;printf("初始化成功！\n");}else{printf("请勿重复初始化！\n");}
}int IsEmptyDbl(DblStack Db)
{if(Db.bot[0] != -1) {printf("未初始化\n");exit(2);}return (Db.top[0] + 1 +Db.bot[1] - Db.top[1]);//双栈元素个数
}int IsFullDbl(DblStack Db)
{if(Db.bot[0] != -1) {printf("未初始化\n");exit(2);}return (Db.top[1]-Db.top[0]-1);
}void push(DblStack *Stack, int mode, SElemType e)
{if(Stack->bot[0] != -1) {printf("未初始化\n");exit(2);}if(!IsFullDbl(*Stack)){printf("数组已满，压入失败\n");return;}switch (mode){case LEFT:Stack->top[0]++;Stack->V[Stack->top[0]] = e;printf("向左侧压入%c\n",e);break;case RIGHT:Stack->top[1]--;Stack->V[Stack->top[1]] = e;printf("向右侧压入%c\n",e);break;default:printf("mode参数传入错误!\n");break;}
}void pop(DblStack *Stack, int mode, SElemType *e)
{if(Stack->bot[0] != -1) {printf("未初始化\n");exit(2);}switch (mode){case LEFT:if(Stack->top[0] == Stack->bot[0]){printf("数组为空,弹出失败\n");return;}else{*e = Stack->V[Stack->top[0]];printf("左侧弹出%c\n", *e);Stack->top[0]--;}break;case RIGHT:if(Stack->top[1] == Stack->bot[1]){printf("数组为空,弹出失败\n");return;}else{*e = Stack->V[Stack->top[1]];printf("右侧弹出%c\n", *e);Stack->top[1]--;}break;case ALL:if(Stack->top[0] == Stack->bot[0] || Stack->top[1] == Stack->bot[1]){printf("数组为空,弹出失败\n");return;}else{*e = Stack->V[Stack->top[0]];printf("左侧弹出%c\n", *e);Stack->top[0]--;printf("右侧丢失%c\n", Stack->V[Stack->top[1]]);Stack->top[1]--;}break;default:printf("mode参数传入错误!\n");break;}return;
}int main(void)
{DblStack test;SElemType e;InitDblStack(&test, 30);InitDblStack(&test, 30);push(&test, LEFT, 'a');pop(&test, LEFT, &e);printf("%d", IsFullDbl(test));return 0;
}
第二题
//基于线性栈
int palindrome(char *ch)
{SqStack S;SElemType e;InitStack(&S, 10);int flag = 0;if(strlen(ch) % 2){flag = 1;}for(int i = 0;i < strlen(ch); i++){Push(&S, ch[i]);}for(int i = 0;i < strlen(ch); i++){Pop(&S, &e);if(e != ch[strlen(ch) + i + flag]){printf("%s 不是回文串", ch);return 0;}}printf("%s 是回文串", ch);return 1;
}void PalindromeTest(void)
{char *a = "xiehuichaohaoshuai";palindrome(a);char *b = "abcdcba";palindrome(b);return;
}
第三题
void AutoPop(void)
{SqStack S;int n, e;SElemType temp;InitStack(&S, 10);scanf("%d", &n);for(int i = 0;i < n; i++){scanf("%d", &e);if(S.top - S.base == S.stacksize)//栈满{printf("栈满，无法继续读入！");break;}else if(e == -1){Pop(&S, &temp);printf("%d\n", temp);}else{Push(&S, e);}}
}
第四题
使用了ctype.h库和math.h库，注意include
// 逆波兰表达式的运算方式：如果当前字符为变量或者为数字，则压栈，
// 如果是运算符，则将栈顶两个元素弹出作相应运算，结果再入栈，最后当表达式扫描完后，栈里的就是结果。
void AntiPolan(void)
{char ch;int num = 0, flag = 0, temp;SqStack S;InitStack(&S, 50);while((ch = getchar()) != '$'){if(isdigit(ch)){Push(&S, ch - '0');flag++;}else if(ch == ' ' && flag){for(int i = 0;i < flag; i++){Pop(&S, &temp);num += temp * pow(10, i);}Push(&S, num);flag = 0;num = 0;}else if(ch == '+'){int a, b;Pop(&S, &b);Pop(&S, &a);Push(&S, a+b);}else if(ch == '-'){int a, b;Pop(&S, &b);Pop(&S, &a);Push(&S, a-b);}else if(ch == '*'){int a, b;Pop(&S, &b);Pop(&S, &a);Push(&S, a*b);}else if(ch == '/'){int a, b;Pop(&S, &b);Pop(&S, &a);Push(&S, a/b);} }Pop(&S, &num);printf("%d\n", num);
}
第五题
随时模拟压入和弹出次数即可
#include<stdio.h>int main(void)
{int num = 0;char ch;while((ch = getchar()) != '\n'){if(ch == 'I') num++;else if(ch == 'O') num--;if(num < 0) {printf("匹配失败!\n");return 0;}}printf("匹配成功！\n");return 0;
}
第六题
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define ElemType chartypedef struct QNode
{ElemType data;struct QNode *next;
}QNode, *QueuePtr;typedef struct
{QueuePtr rear;
}LinkQueue;void InitQue(LinkQueue *Q)
{QNode *H;H = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));Q->rear = H;Q->rear->next = H;printf("链队初始化成功！\n");return;
}void EnQue(LinkQueue *Q, ElemType e)
{QNode *p;p = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));p->data = e;p->next = Q->rear;Q->rear->next = p;printf("%c 元素入队成功\n",e);return;
}void DeQue(LinkQueue *Q, ElemType *e)
{if((Q->rear->next) == (Q->rear)){printf("队空\n");return;}QueuePtr p;//用来指示操作p = Q->rear;while(p->next->next != Q->rear) //p指针移到队头前一位{p = p->next;}QueuePtr q; q = p->next;//队头*e = q->data;free(q);p->next = Q->rear;printf("%c 元素出队成功！", *e);return;
}int IsEmpty(LinkQueue Q)
{return !(Q.rear->next == Q.rear);
}void ClearQue(LinkQueue *Q)
{if((Q->rear->next) == (Q->rear)){printf("队空\n");return;}QueuePtr p;//用来指示操作p = NULL;while(1){p = Q->rear->next;if(p == Q->rear) break;Q->rear->next = p->next;free(p);}printf("队列已置空\n");return;
}int main(void)
{LinkQueue Q;ElemType e;InitQue(&Q);EnQue(&Q, 'm');DeQue(&Q, &e);return 0;
}
第七题和第八题与上面大同小异，改改就行
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