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数据结构实验报告一 顺序表与链表_数据结构顺序表和链表实验报告

作者：Gausst松鼠会 | 2024-06-05 01:08:41

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数据结构顺序表和链表实验报告

一、实验目的

1、掌握线性表中元素的前驱、后续的概念。
2、掌握顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法。
3、对线性表相应算法的时间复杂度进行分析。
4、理解顺序表、链表数据结构的特点（优缺点）。

二、实验内容和要求

1、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1

#define INIT_SIZE 5     /*初始分配的顺序表长度*/
#define INCREM 5        /*溢出时，顺序表长度的增量*/
typedef  int ElemType;  /*定义表元素的类型*/
typedef struct Sqlist{
	ElemType *slist;      /*存储空间的基地址*/
	int length;           /*顺序表的当前长度*/
	int listsize;         /*当前分配的存储空间*/
}Sqlist;

int InitList_sq(Sqlist *L); /*构造一个空的顺序表L*/
int CreateList_sq(Sqlist *L,int n); /*向顺序表首位置插入n个元素*/
int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e);/*在顺序表第i个位置插入元素e*/
int PrintList_sq(Sqlist *L);  /*输出顺序表的元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i); /*删除第i个元素*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e); /*查找值为e的元素*/

int InitList_sq(Sqlist *L){
    L->slist=(ElemType*)malloc(INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
    if(!L->slist) return ERROR;      
    L->length=0;                     
    L->listsize=INIT_SIZE;           
    return OK;                   
}/*InitList*/

int CreateList_sq(Sqlist *L,int n){
    ElemType e;
    int i;
    for(i=0;i<n;i++){
        printf("input data %d",i+1);
        scanf("%d",&e);
        if(!ListInsert_sq(L,i+1,e))
            return ERROR;
    }
    return OK;
}/*CreateList*/

/*输出顺序表中的元素*/
int PrintList_sq(Sqlist *L){
    int i;
    for(i=1;i<=L->length;i++)
        printf("%5d",L->slist[i-1]);
    return OK;
}/*PrintList*/

int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e){
    int k;
if(i<1||i>L->length+1) 
return ERROR;    
if(L->length>=L->listsize){  
L->slist=(ElemType*)realloc(L->slist,
(INIT_SIZE+INCREM)*sizeof(ElemType));
        if(!L->slist) 
return ERROR; 
L->listsize+=INCREM;                
}
    for(k=L->length-1;k>=i-1;k--){         
        L->slist[k+1]= L->slist[k];
    }
    L->slist[i-1]=e;                     
    L->length++;                         
    return OK;
}/*ListInsert*/

/*在顺序表中删除第i个元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){
    int j;
    if(i<1||i>L->length)
        return ERROR;
    for(j=i;j<L->length;j++)
        L->slist[j-1]=L->slist[j];
    L->length--;
    return OK;
}
/*在顺序表中查找指定值元素，返回其序号*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e){    
    ElemType *p;
    int i=1;
    p=L->slist;
    while(i<=L->length)
    {
        if((*p++)!=e)
            ;
        else
            printf("%d    ",i);
        ++i;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

int main(){
    Sqlist sl;
    int n,m,k,r,l;
    printf("please input n:");  /*输入顺序表的元素个数*/
    scanf("%d",&n);
    if(n>0){
        printf("\n1-Create Sqlist:\n");
        InitList_sq(&sl);
        CreateList_sq(&sl,n);
        printf("\n2-Print Sqlist:\n");
        PrintList_sq(&sl);
        printf("\nplease input insert location and data:(location,data)\n");
	    scanf("%d,%d",&m,&k);
	    ListInsert_sq(&sl,m,k);
	    printf("\n3-Print Sqlist:\n");
	    PrintList_sq(&sl);
        printf("\nplease input delete location:\n");
        scanf("%d",&r);
        ListDelete_sq(&sl,r);
        printf("\n4-Print Sqlist:\n");
        PrintList_sq(&sl);
        printf("\nplease input locate data:\n");
        scanf("%d",&l);
        ListLocate(&sl,l);
	    printf("\n");
        }
    else
        printf("ERROR");
    return 0;
}

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运行结果

实验一（1）

算法分析

插入一次的时间复杂度为O(n)

2、为第1题补充删除和查找功能函数，并在主函数中补充代码验证算法的正确性。

删除算法代码：
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){
    int j;
    if(i<1||i>L->length)
        return ERROR;
    for(j=i;j<L->length;j++)
        L->slist[j-1]=L->slist[j];
    L->length--;
    return OK;
}

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实验一（2）

算法分析

删除操作一次时间复杂度为O(n)

查找算法代码：
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e){    
    ElemType *p;
    int i=1;
    p=L->slist;
    while(i<=L->length)
    {
        if((*p++)!=e)
            ;
        else
            printf("%d    ",i);
        ++i;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

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实验一（3）

算法分析

查找操作一次时间复杂度为O(n)

3、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef  int ElemType; /*定义表元素的类型*/
typedef struct LNode{  /*线性表的单链表存储*/
    ElemType data;
    struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;

LinkList CreateList(int n); /*建立带头结点的空链表并存入n个元素*/
void PrintList(LinkList L); /*输出带头结点单链表的所有元素*/
int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e); /*当带头结点的空链表第i个元素存在时赋值给e并返回OK，否则返回ERROR*/

LinkList CreateList(int n){
    LNode *p,*q,*head;
    int i;
    head=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));        head->next=NULL;
    p=head;
    for(i=0;i<n;i++){
       q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));       printf("input data %i:",i+1);
       scanf("%d",&q->data);            /*输入元素值*/
       q->next=NULL;                    /*结点指针域置空*/
       p->next=q;                       /*新结点连在表末尾*/
       p=q;
    }
    return head;
}/*CreateList*/

void PrintList(LinkList L){
    LNode *p;
    p=L->next;  /*p指向单链表的第1个元素*/
    while(p!=NULL){
        printf("%5d",p->data);
        p=p->next;
    }
}/*PrintList*/

int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e){
    LNode *p;int j=1;
    p=L->next;
    while(p&&j<i){                      
        p=p->next;j++;
    }
    if(!p||j>i)
        return ERROR;                  
*e=p->data;                       
return OK;
}/*GetElem*/

int InsertElem(LinkList L,int i,ElemType e){
    int j=0;
    LinkList p = L,s;
    while(p&&j<i-1){
        p=p->next;
        j++;
    }
    if(!p||j>i-1){
        printf("the node isn't exist\n");
        return ERROR;
    }
    s = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    s->data = e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return OK;
}

int DeleteElem(LinkList L,int i){
    int j=0;
    LinkList p = L,q;
    while(p->next&&j<i-1){
        p=p->next;
        j++;
    }
    if(!(p->next)||j>i-1){
        printf("the node is not exist\n");
        return ERROR;
    }
    q= p->next;
    p->next=q->next;
    free(q);
    return OK;
}

int main(){
    int n,i,l,d;ElemType e;
    LinkList L=NULL;            /*定义指向单链表的指针*/
    printf("please input n:");  /*输入单链表的元素个数*/
    scanf("%d",&n);
    if(n>0){
        printf("\n1-Create LinkList:\n");
        L=CreateList(n);        
        printf("\n2-Print LinkList:\n");
        PrintList(L);           
        printf("\n3-GetElem from LinkList:\n");
        printf("input i=");
        scanf("%d",&i);
        if(GetElem(L,i,&e))     
            printf("No%i is %d",i,e);
        else
            printf("not exists");
        printf("\n4-InsertElen to LinkList:\n");
        printf("input location and data=");
        scanf("%d%d",&l,&d);
        InsertElem(L,l,d);
        printf("\n5-Print LinkList:\n");
        PrintList(L);
        printf("\n6-DeleteElen from LinkList:\n");
        printf("input location=");
        scanf("%d",&l);
        DeleteElem(L,l);
        printf("\n7-Print LinkList:\n");
        PrintList(L);
    }else
        printf("ERROR");
    return 0;
}

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运行结果

实验一（4）

4、为第3题补充插入功能函数和删除功能函数。并在主函数中补充代码验证算法的正确性。

插入算法代码：
int InsertElem(LinkList L,int i,ElemType e){
    int j=0;
    LinkList p = L,s;
    while(p&&j<i-1){
        p=p->next;
        j++;
    }
    if(!p||j>i-1){
        printf("the node isn't exist\n");
        return ERROR;
    }
    s = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    s->data = e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return OK;
}

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在这里插入图片描述

算法分析

插入的时间复杂度为O(n)其中查找的时间复杂度为O(n),插入的时间复杂度为O(1)

删除算法代码：
int DeleteElem(LinkList L,int i){
    int j=0;
    LinkList p = L,q;
    while(p->next&&j<i-1){
        p=p->next;
        j++;
    }
    if(!(p->next)||j>i-1){
        printf("the node is not exist\n");
        return ERROR;
    }
    q= p->next;
    p->next=q->next;
    free(q);
    return OK;
}

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在这里插入图片描述

算法分析

操作一次的时间复杂度是O(n)其中查找消耗的时间为O(n)删除的时间复杂度为O(1)

5、循环链表的应用（约瑟夫回环问题）

n个数据元素构成一个环，从环中任意位置开始计数，计到m将该元素从表中取出，重复上述过程，直至表中只剩下一个元素。
提示：用一个无头结点的循环单链表来实现n个元素的存储。

算法代码
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef  int ElemType; /*定义表元素的类型*/
typedef struct LNode   /*线性表的单链表存储*/
{
    ElemType data;
    struct LNode *next;
} LNode,*LinkList;

LinkList CreateList(int n)
{
    LNode *p,*q,*head;
    int i;
    printf("输入初始的n个数据:\n");
    head=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    p = head;
    printf("输入第1个数据：");
    scanf("%d",&head->data);
    for(i = 1; i < n; i++){
        q = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
        printf("输入第%d个数据：",i+1);
        scanf("%d",&q->data);
        p->next = q;
        p = q;
    }
    p->next = head;
    return head;
}/*CreateList*/

int DeleteEem(LinkList L)
{
    LNode *temp = L,*fnode;
    while(temp->next != L){
        temp = temp->next;
    }
    fnode = temp;
    fnode->next = L->next;
    free(L);
    return OK;
}

void go(LinkList L,int n,int m)
{
    int i,j;
    LNode *p = L;
    for(i = 1; i <= n - 1; i++){
        for(j = 0; j < m - 1; j++){
            p = p->next;
        }
        printf("第%d个取出的数据:%d\n",i,p->data);
        LNode *fnode = p;
        p = p->next;
        DeleteEem(fnode);
    }
    return ;
}

int main()
{
    int n,m;
    LinkList L=NULL;
    printf("请输入总数据量n,以及一次循环的数量m:");
    scanf("%d%d",&n,&m);
    printf("\n");
    L = CreateList(n);
    printf("\n");
    go(L,n,m);
    printf("\n此时表中便只剩一个元素\n");
    return 0;
}

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6、设一带头结点的单链表，设计算法将表中值相同的元素仅保留一个结点。

提示：指针p从链表的第一个元素开始，利用指针q从指针p位置开始向后搜索整个链表，删除与之值相同的元素；指针p继续指向下一个元素，开始下一轮的删除，直至p＝＝null为至，既完成了对整个链表元素的删除相同值。

算法代码
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include <iostream>
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef  int ElemType; /*定义表元素的类型*/
typedef struct LNode   /*线性表的单链表存储*/
{
    ElemType data;
    struct LNode *next;
} LNode,*LinkList;

LinkList CreateList(int n); /* 创建一个长度为n的单链表                                  */
void PrintList(LinkList L); /*输出带头结点单链表的所有元素*/

LinkList CreateList(int n)
{
    LNode *p,*q,*head;
    int i;
    head=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    head->next=NULL;
    p=head;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
        printf("输入第%i个元素:",i+1);
        scanf("%d",&q->data);            /*输入元素值*/
        q->next=NULL;                    /*结点指针域置空*/
        p->next=q;                       /*新结点连在表末尾*/
        p=q;
    }
    return head;
}/*CreateList*/

void PrintList(LinkList L)
{
    LNode *p;
    p=L->next;  /*p指向单链表的第1个元素*/
    while(p!=NULL)
    {
        printf("%5d",p->data);
        p=p->next;
    }
}/*PrintList*/

int go(LinkList L)
{
    int t;
    LNode *p = L;
    p = p->next;
    for(;p != NULL;)
    {
        t = p->data;
        LNode *now = p->next;
        LNode *fnode = p;
        for(;now != NULL;)
        {
            LNode *tnode = now;
            if(now->data == t)
            {
                tnode = fnode;
                fnode->next = now->next;
                free(now);
            }
            fnode = tnode;
            now = tnode->next;
        }
        p = p->next;
    }
    return OK;
}

int main()
{
    int n;
    LinkList L=NULL;            /*定义指向单链表的指针*/
    printf("请输入总数据量n:");  /*输入单链表的元素个数*/
    scanf("%d",&n);
    printf("\n");
    L = CreateList(n);
    printf("\n");
    printf("删除重复元素之后：\n");
    go(L);
    PrintList(L);
    return 0;
}

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