线性表-顺序表链表类模板的实现（数据结构基础 第2周）

Posted 2020-07-31 NodYoung

学习完课程后，自己用C++实现了简单的顺序表和链表，并用约瑟夫问题做了测试，不保证完全正确。
其中有一点需要注意一下：C++中类模板声明头文件和实现头文件不可以分离到.h和.cpp中，否则无法正常编译，详见：https://www.zhihu.com/question/20630104

源码
1.顺序表
//seqlist.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

template <class T> class seqlist
{
private:
    T* aList;  //存储顺序表的实例
    int maxSize;  //顺序表实例的最大长度
    int curLen;  //顺序表的当前长度
    int position;//当前处理位置
public:
    seqlist(const int size);
    ~seqlist();
    void clear();       //置空线性表
    int length();
    bool isEmpty();     //线性表为空时，返回true
    bool append(const T value);     //在表尾添加一个元素value,表的长度增1
    bool insert(const int p, const T value);    //在位置p上插入一个元素value，表的长度增1
    bool delet(const int p);        //删除位置p上的元素，表的长度减1
    bool getPos(int& p, const T value);     //查找值为value的元素并返回其位置
    bool getValue(const int p, T& value);   //把位置p元素值返回到变量value
    bool setValue(const int p, const T value);      //用value修改位置p的元素值
};

template <class T> seqlist<T>::seqlist(const int size)
{
    maxSize=size;
    aList = new T[maxSize];
    curLen=position=0;
}


template <class T> seqlist<T>::~seqlist()
{
    delete []aList;
}

template <class T> void seqlist<T>::clear()
{
    delete [] aList;
    curLen=position=0;
    aList=new T[maxSize];
}

template <class T> int seqlist<T>::length()
{
    return curLen;
}

template <class T> bool seqlist<T>::isEmpty()
{
    if (curLen==0) {
        return true;
    }
    else {
        return false;
    }
}

template <class T> bool seqlist<T>::append(const T value)
{
    if (curLen>=maxSize)  //检查顺序表是否溢出
    {
        cout << "The list is overflow" << endl;
        return false;
    }
    aList[curLen]=value;
    curLen++;
    return true;
}

//设元素类型为T，aList是存储顺序表的数组，maxSize是其最大长度；
//p为新元素value的插入位置，插入成功则返回true，否则返回false
template <class T> bool seqlist<T>::insert(const int p, const T value)
{
    if (curLen>=maxSize)  //检查顺序表是否溢出
    {
        cout << "The list is overflow" << endl;
        return false;
    }
    if (p<0 || p>curLen)  //检查插入位置是否合法
    {
        cout << "Insertion point is illegal" << endl;
        return false;
    }
    for(int i=curLen; i>p; i--)
        aList[i]=aList[i-1];   //从表尾curLen-1起往右移动直到p
    aList[p]=value;  //位置p处插入新元素
    curLen++;    //表的实际长度增1
    return true;
}

//设元素的类型为T；aList是存储顺序表的数组；p为即将删除元素的位置
//删除成功则返回true, 否则返回false
template <class T> bool seqlist<T>::delet(const int p)  
{
    if (curLen<=0)  //检查顺序表是否为空
    {
        cout << "No element to delete" << endl;
        return false;
    }
    if (p<0 || p>curLen-1)  //检查删除位置是否合法
    {
        cout << "deletion is illegal" << endl;
        return false;
    }
    for(int i=p; i<curLen; i++)
        aList[i]=aList[i+1];
    curLen--;
    return true;
}

template <class T> bool seqlist<T>::getPos(int& p, const T value)
{
    for(int i=0; i<curLen; i++) 
        if (aList[i]==value) {
            p=i;
            return true;
        }           
        cout << "can not find element: " << value << endl;
        return false;
}

template <class T> bool seqlist<T>::getValue(const int p, T& value)
{
    if (curLen<=0)  //检查顺序表是否为空
    {
        cout << "No element" << endl;
        return false;
    }
    if (p<0 || p>curLen-1)  //检查删除位置是否合法
    {
        cout << "getvalue is illegal" << endl;
        return false;
    }
    value = aList[p];
    return true;
}

template <class T> bool seqlist<T>::setValue(const int p, const T value)
{
    if (curLen<=0)  //检查顺序表是否为空
    {
        cout << "No element" << endl;
        return false;
    }
    if (p<0 || p>curLen-1)  //检查删除位置是否合法
    {
        cout << "setvalue is illegal" << endl;
        return false;
    }
    aList[p] = value;
    return true;
}

//source.cpp

#include <iostream>
#include "seqlist.h"
#include <stdio.h>
using namespace std;


void josephus_seq(seqlist<int>& palist, int s, int m)
{
    int del = s;  
    int w=0;
    for(int i=palist.length(); i>0; i--) {
        del=(del+m-1)%i;   //要删除的元素的索引
        if (del==0) del = i;
        palist.getValue(del-1, w);   //求出第del个元素的值
        printf("Out element %d \n", w);   //元素出列
        palist.delet(del-1);   //删除出列的元素
    }
}


int main() {
    seqlist<int> jos_alist(100);
    int n, s, m;
    printf("\n please input the values(<100) of n = ");  //参与游戏的人数
    scanf("%d", &n);
    printf("please input the values of s = ");   //开始的人
    scanf("%d", &s);
    printf("please input the values of m = ");   ///单词计数
    scanf("%d", &m);
    for (int i=0; i<n; i++) {
        jos_alist.append(i+1);
    }
    josephus_seq(jos_alist, s, m);
    return 0;
}

2.链表
//lnklist.h

#pragma once

template <class T> 
class Link
{
public:
    T data;  //用于保存结点元素的内容
    Link<T> *next;  //指向后继结点的指针
    Link(const T info, Link<T>* nextValue=NULL) {
        data=info;
        next= nextValue;
    }
    Link():next(NULL) {}
};


template <class T> 
class lnkList:public Link<T> {
private:
    Link<T> *head, *tail;      //单链表的头尾指针
    Link<T>* setPos(const int i);    //返回第i个元素的指针值
public:
    lnkList();   //构造函数
    ~lnkList();     //析构函数
    bool isEmpty();     //判断链表是否为空
    void clear();       //置空线性表
    int length();    //返回此链表当前实际长度
    bool append(const T value);     //在表尾添加一个元素value,表的长度增1
    bool insert(const int i, const T value);    //在位置i上插入一个元素value，表的长度增1
    bool delet(const int i);        //删除位置i上的元素，表的长度减1
    bool getValue(const int i, T& value);   //把位置i元素值返回到变量value
    bool getPos(int& i, const T value);     //查找值为value的元素并返回其位置
};

template <class T>
lnkList<T>::lnkList() {
    head=NULL;
    tail=NULL;
}

template <class T>
lnkList<T>::~lnkList() {
    if (head==NULL)
    {
        return;
    }
    Link<T>* cur=head;
    while(cur != NULL) {
        Link<T>* del=cur;
        cur = cur->next;
        delete del;
    }
    delete cur;
    head=NULL;
    tail=NULL;
}

template <class T>
Link<T>* lnkList<T>::setPos(const int i) {
    int count=0;
    Link<T>* p=head;  //循链定位，若i为0则定位到第一个结点
    while(p != NULL && count<i) {
        p=p->next;
        count++;
    }
    return p;   //指向结点i
}

template <class T>
bool lnkList<T>::insert(const int i, const T value) {
    Link<T> *p, *q;
    if ((p=setPos(i-1))==NULL)   //p是位置i结点的前驱
    {
        cout <<  "Insertion point is illegal" << endl;
        return false;
    }
    q = new Link<T>(value, p->next);
    p->next = q;
    if (p==tail)  //插入点在链尾，插入结点成为新的链尾
    {
        tail = q;
    }
    return true;
}

template <class T>
bool lnkList<T>::delet(const int i) {
    Link<T> *p, *q;  
    if (i==0){  //删除头结点
        q=head;
        head=head->next;
        delete q;
        return true;
    }
    p=setPos(i-1);  
    if (p==NULL || p==tail) {  //删除的结点不存在
        cout << "deletion is illegal" << endl;
        return false;
    }
    q=p->next;   //q是真正待删除结点
    if (q==tail)  //待删结点为尾结点，则修改尾指针
    {
        tail = p;
        p->next=NULL;
    }
    else
        p->next=q->next;   //删除结点q并修改链指针
    delete q;
    return true;
}

template <class T>
bool lnkList<T>::isEmpty() {
    if (head==NULL) {
        return true;
    }
    else {
        return false;
    }
}

template <class T>
void lnkList<T>::clear() {
    if (head==NULL)
    {
        return;
    }
    Link<T>* cur=head;
    while(cur != NULL) {
        Link<T>* del=cur;
        cur = cur->next;
        delete del;
    }
    delete cur;
    head=NULL;
    tail=NULL;
}

template <class T>
int lnkList<T>::length() {
    int count=0;
    Link<T>* cur=head;
    while(cur) {
        count++;
        cur = cur->next;
    }
    return count;
}

template <class T>
bool lnkList<T>::append(const T value) {
    Link<T>* newLink = new Link<T>(value);
    if (head==NULL) {
        head=newLink;
        tail=head;
    }
    else {
        tail->next = newLink;
        tail=newLink;
    }
    return true;
}

template <class T>
bool lnkList<T>::getPos(int& i, const T value) {
    Link<T>* cur=head;
    int count=0;
    while(cur) {
        if (cur->data==value)
        {
            i=count;
            return true;
        }
        cur = cur->next;
        count++;
    }
    cout << "can not find element: " << value << endl;
    return false;
}

template <class T>
bool lnkList<T>::getValue(const int i, T& value) {
    int count=0;
    Link<T>* cur=head;  //循链定位，若i为0则定位到第一个结点
    while(cur != NULL && count<i) {
        cur=cur->next;
        count++;
    }
    if (cur==NULL) {
        return false;
    }
    else {
        value = cur->data;
        return true;
    }
}

//source.cpp

#include <iostream>
#include "lnklist.h"
#include <stdio.h>
using namespace std;

void josephus_seq(lnkList<int>& palist, int s, int m)
{
    int del = s;  
    int w=0;
    for(int i=palist.length(); i>0; i--) {
        del=(del+m-1)%i;   //要删除的元素的索引
        if (del==0) del = i;
        palist.getValue(del-1, w);   //求出第del个元素的值
        printf("Out element %d \n", w);   //元素出列
        palist.delet(del-1);   //删除出列的元素
    }
}

int main() {
    lnkList<int> jos_alist;
    int n, s, m;
    printf("\n please input the values(<100) of n = ");  //参与游戏的人数
    scanf("%d", &n);
    printf("please input the values of s = ");   //开始的人
    scanf("%d", &s);
    printf("please input the values of m = ");   ///单词计数
    scanf("%d", &m);
    for (int i=0; i<n; i++) {
        jos_alist.append(i+1);
    }
    josephus_seq(jos_alist, s, m);
    return 0;
}