单链表的实现

Posted 2020-08-08 小河沟大河沟

     学习编程也有一段时间了，但是总是感觉，自己缺少一些什么东西。编程一味的学习照着别人写的习惯，没有自己的思想，是不能有质的提升的。总是感觉自己不能做什么，对待代码还是缺少基本的实现的能力，更不用说什么技巧算法了。还需要的大量的联系。

    我打算好好把数据结构的算法，实现以下，总是感觉自己，看起来会了，但是实际动手机就写不出来了。

    自己只有不断的总结，把该记住的东西理解了，才能得心应手。。。。

公共的头文件：#include "common.h"

#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() */
/* 函数结果状态代码 */
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1  //infeasible
/* #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 */

#include "SingleList.h"

#pragma once
#include "common.h"

typedef int ElemType;

//线性表的单链表存储结构
struct LNode
{
    ElemType data;
    LNode* next;
};
typedef struct LNode* LinkList;


class SingleList
{
public:
    SingleList();
    ~SingleList();
public:
    //基本操作12个
    Status InitList(LinkList*);
    Status DestroyList(LinkList*);
    Status ClearList(LinkList);
    Status ListEmpty(LinkList);
    Status ListLength(LinkList);
    Status GetElem(LinkList, int i, ElemType* e);
    Status LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType));
    Status PriorElem(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType* pre_e);
    Status NextElem(LinkList L, ElemType cur_e,ElemType* next_e);
    Status ListInsert(LinkList L,int i,ElemType e);
    Status ListDelete(LinkList L,int i,ElemType* e);
    Status ListTraverse(LinkList L,void(*vi)(ElemType));
};

"SingleList.cpp"

#include "SingleList.h"


SingleList::SingleList()
{
}


SingleList::~SingleList()
{
}

Status SingleList::InitList(LinkList* L)
{
    /*操作结果：构造一个空的线性表L*/
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); //产生头结点，并使L指向次头结点
    if (!*L)
    {
        exit(OVERFLOW);
    }
    (*L)->next = nullptr;//指针域空
    return OK;
}

Status SingleList::DestroyList(LinkList*L)
{
    /*初始条件：线性表L已经存在。操作结果：销毁线性表*/
    LinkList q;
    while (*L)
    {
        q = (*L)->next;
        free(*L);
        *L = q;
    }
    return OK;
}

Status SingleList::ClearList(LinkList L) /*不改变L*/
{
    /*初始条件：线性表L已经存在。操作结果：将L置为空表*/
    LinkList p, q;
    p = L->next;/*p指向第一个结点*/
    while (p)   
    {
        q = p->next;  //先记录下一结点，然后释放当前结点
        free(p);
        p = q;
    }
    L->next = nullptr;  /*头结点指针域为空*/
    return OK;
}

Status SingleList::ListEmpty(LinkList L)
{
    if (L->next==nullptr)
    {
        return OK;
    }
    else
    {
        return ERROR;
    }
}

Status SingleList::ListLength(LinkList L)
{
    int length=0;
    LinkList q=L->next;
    while (q)
    {
        length++;
        q = q->next;
    }
    return length;
}

Status SingleList::GetElem(LinkList L, int i, ElemType* e)
{
    /* L为带头结点的单链表的头指针。当第i个元素存在时,其值赋给e并返回OK,否则返回ERROR */
    LinkList q;
    q = L->next;
    int j = 1; /* j为计数器 */
    while (q&&j<i)  /* 顺指针向后查找,直到p指向第i个元素或p为空 */
    {
        j++;
        q = q->next;
    }
    if (!q || j>i)  /*第i个元素不存在*/
    {
        return ERROR;
    }
    *e = q->data;   /*取第i个元素*/
    return OK;
}

int SingleList::LocateElem(LinkList L, ElemType e, Status(*compare)(ElemType, ElemType))
{ /* 初始条件: 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 = 0;
    LinkList p = L->next;
    while (p)
    {
        i++;
        if (compare(p->data, e)) /* 找到这样的数据元素 */
            return i;
        p = p->next;
    }
    return 0;
}

Status SingleList::PriorElem(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType *pre_e)
{ /* 初始条件: 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, */
    /*           返回OK;否则操作失败,pre_e无定义,返回INFEASIBLE */
    LinkList q, p = L->next; /* p指向第一个结点 */
    while (p->next) /* p所指结点有后继 */
    {
        q = p->next; /* q为p的后继 */
        if (q->data == cur_e)
        {
            *pre_e = p->data;
            return OK;
        }
        p = q; /* p向后移 */
    }
    return INFEASIBLE;
}

Status SingleList::NextElem(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType *next_e)
{ /* 初始条件：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， */
    /*           返回OK;否则操作失败，next_e无定义，返回INFEASIBLE */
    LinkList p = L->next; /* p指向第一个结点 */
    while (p->next) /* p所指结点有后继 */
    {
        if (p->data == cur_e)
        {
            *next_e = p->next->data;
            return OK;
        }
        p = p->next;
    }
    return INFEASIBLE;
}

Status SingleList::ListInsert(LinkList L, int i, ElemType e) /* 算法2.9。不改变L */
{ /* 在带头结点的单链线性表L中第i个位置之前插入元素e */
    int j = 0;
    LinkList p = L, s;
    while (p&&j<i - 1) /* 寻找第i-1个结点 */
    {
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (!p || j>i - 1) /* i小于1或者大于表长 */
        return ERROR;
    s = (LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 生成新结点 */
    s->data = e; /* 插入L中 */
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return OK;
}

Status SingleList::ListDelete(LinkList L, int i, ElemType *e) /* 算法2.10。不改变L */
{ /* 在带头结点的单链线性表L中，删除第i个元素,并由e返回其值 */
    int j = 0;
    LinkList p = L, q;
    while (p->next&&j<i - 1) /* 寻找第i个结点,并令p指向其前趋 */
    {
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (!p->next || j>i - 1) /* 删除位置不合理 */
        return ERROR;
    q = p->next; /* 删除并释放结点 */
    p->next = q->next;
    *e = q->data;
    free(q);
    return OK;
}

Status SingleList::ListTraverse(LinkList L, void(*vi)(ElemType))
/* vi的形参类型为ElemType，与bo2-1.c中相应函数的形参类型ElemType&不同 */
{ /* 初始条件：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 */
    LinkList p = L->next;
    while (p)
    {
        vi(p->data);
        p = p->next;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

测试main()

#include "common.h"
#include "SingleList.h"


Status comp(ElemType c1, ElemType c2)
{
    //数据元素判定函数（相等为True,否则为FALSE）
    if (c1 == c2)
    {
        return TRUE;
    }
    else
        return FALSE;
}
void visit(ElemType c)
{
    printf("%d", c);
}

int main()
{
    LinkList L;
    ElemType e, e0;
    Status i;
    int  k;
    SingleList s;
    i = s.InitList(&L);
    for (int j = 1; j <= 5;j++)
    {
        i = s.ListInsert(L, 1, j);
    }
    printf("在L的表头依次插入1~5后：L=");
    s.ListTraverse(L, visit);
    i = s.ListEmpty(L);
    printf("L是否空：i=%d(1:是 0：否)\n", i);
    for (int j = 1; j <= 10;j++)
    {
        s.ListInsert(L,j+5,j);
    }
    printf("在L的表尾依次插入1~10后：L=");
    s.ListTraverse(L,visit);
    s.GetElem(L,5,&e);
    printf("第5个元素的值为：%d\n", e);
    for (int j = 0; j <= 1; j++)
    {
        k = s.LocateElem(L, j, comp);
        if (k)
            printf("第%d个元素的值为%d\n", k, j);
        else
            printf("没有值为%d的元素\n", j);
    }
    for (int j = 1; j <= 2; j++) /* 测试头两个数据 */
    {
        s.GetElem(L, j, &e0); /* 把第j个数据赋给e0 */
        i = s.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 (int j = s.ListLength(L) - 1; j <= s.ListLength(L); j++)/*最后两个数据 */
    {
        s.GetElem(L, j, &e0); /* 把第j个数据赋给e0 */
        i = s.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 = s.ListLength(L); /* k为表长 */
    for (int j = k + 1; j >= k; j--)
    {
        i = s.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("删除的元素为：%d\n", e);
    }
    printf("依次输出L的元素：");
    s.ListTraverse(L, visit);
    s.DestroyList(&L);
    printf("销毁L后：L=%u\n", L);

    return 0;
}