数据结构与算法基础篇（一）（下篇）

8.线性表-关于顺序存储的实现（增删查改）

对于非空的线性表和线性结构,其特点如下:

• 存在唯一的一个被称作”第一个”的数据元素;
• 存在唯一的一个被称作”最后一个"的数据元素
• 除了第一个之外,结构中的每个数据元素均有一个前驱
• 除了最后一个之外,结构中的每个数据元素都有一个后继

8.1.线性表初始化

#include <stdio.h>
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"

//线性变->顺序存储（逻辑相邻，物理存储地址相邻）
#define MAXSIZE 100
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
typedef int ElemType;
/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int Status;

/*线性结构使用顺序表的方式存储*/

//顺序表结构设计
typedef struct {
    ElemType *data;
    int length;
}Sqlist;

//1.1 顺序表初始化
Status InitList(Sqlist *L){ //（*L 传指针只是为了修改外部的变量，传变量L的话就不是修改外部）
    //为顺序表分配一个大小为MAXSIZE 的数空间
    L->data =  malloc(sizeof(ElemType) * MAXSIZE);
    //存储分配失败退出
    if(!L->data) exit(ERROR);
    //空表长度为0
    L->length = 0;
    return OK;
}

8.2 插入

//1.2 顺序表的插入
/*
 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L);
 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1
 */
Status ListInsert(Sqlist *L,int i,ElemType e){
    
    //i值不合法判断
    if((i<1) || (i>L->length+1)) return ERROR;
    //存储空间已满
    if(L->length == MAXSIZE) return ERROR;
 
    //插入数据不在表尾,则先移动出空余位置
    if(i <= L->length){
        for(int j = L->length-1; j>=i-1;j--){
       
            //插入位置以及之后的位置后移动1位
            L->data[j+1] = L->data[j];
        }
    }
    
    //将新元素e 放入第i个位置上
    L->data[i-1] = e;
    //长度+1;
   L->length++;
    
    return OK;
    
}

8.3 取值

//1.3 顺序表的取值
Status GetElem(Sqlist L,int i, ElemType *e){
    //判断i值是否合理, 若不合理,返回ERROR
    if(i<1 || i > L.length) return  ERROR;
    //data[i-1]单元存储第i个数据元素.
    *e = L.data[i-1];
    
    return OK;
}

8.4 删除

//1.4 顺序表删除
/*
 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)
 操作结果: 删除L的第i个数据元素,L的长度减1
 */
Status ListDelete(Sqlist *L,int i){
    
    //线性表为空
    if(L->length == 0) return ERROR;
    
    //i值不合法判断
    if((i<1) || (i>L->length+1)) return ERROR;
    
    for(int j = i; j < L->length;j++){
        //被删除元素之后的元素向前移动
        L->data[j-1] = L->data[j];
    }
    //表长度-1;
    L->length --;
    
    return OK;
}

8.5 清空

//1 清空顺序表
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(Sqlist *L)
{
    L->length=0;
    return OK;
}
 
 2判断顺序表清空
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */
Status ListEmpty(Sqlist L)
{
    if(L.length==0)
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}

8.6 获取顺序表的长度

 获取顺序表长度ListEmpty元素个数 */
int ListLength(Sqlist L)
{
    return L.length;
}

8.7 顺序表的查找并返回值

//1.9 顺序表查找元素并返回位置
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */
/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */
int LocateElem(Sqlist L,ElemType e)
{
    int i;
    if (L.length==0) return 0;
    
    for(i=0;i<L.length;i++)
    {
        if (L.data[i]==e)
            break;
    }
  
    if(i>=L.length) return 0;
    return i+1;
}

8.8 顺序输出顺序表List

//1.8 顺序输出List
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
Status TraverseList(Sqlist L)
{
    int i;
    for(i=0;i<L.length;i++)
        printf("%d\n",L.data[i]);
    printf("\n");
    return OK;
}

8.9 调试顺序表

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    printf("Hello, Data Structure!\n");
    
    Sqlist L;
    Sqlist Lb;
    ElemType e;
    Status iStatus;
    
    //1.1 顺序表初始化
    iStatus = InitList(&L);
    printf("初始化L后: L.Length = %d\n", L.length);
    
    //1.2 顺序表数据插入
    for(int j=1; j <= 5;j++){
        iStatus = ListInsert(&L, 1, j);
    }

    printf("插入数据L长度: %d\n",L.length);

    //1.3 顺序表取值
    GetElem(L, 5, &e);
    printf("顺序表L第5个元素的值为:%d\n",e);

    //1.4 顺序表删除第2个元素
    ListDelete(&L, 2);
    printf("顺序表删除第%d元素,长度为%d\n",2,L.length);

    //1.5 清空顺序表
    iStatus = ClearList(&L);
    printf("清空后,L.length = %d\n",L.length);

    //1.6 判断List是否为空
    iStatus=ListEmpty(L);
    printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",iStatus);

    //1.8 TraverseList
    for(int j=1; j <= 5;j++){
        iStatus = ListInsert(&L, 1, j);
    }
    TraverseList(L);
    return 0;
}

9线性表-关于链式（单链表）存储的设计（增删查改与头插法/尾插法）

9.1 单链表图解

9.2 初始化单链表线性表

#include <stdio.h>
#include "string.h"
#include "ctype.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"

#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

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 ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

//定义结点
typedef struct Node{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;

typedef struct Node * LinkList;


//2.1 初始化单链表线性表
Status InitList(LinkList *L){
    
    //产生头结点,并使用L指向此头结点
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    //存储空间分配失败
    if(*L == NULL) return ERROR;
    //将头结点的指针域置空
    (*L)->next = NULL;
    
    return OK;
}

9.3 单链表插入

Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e){
 
    int j;
    LinkList p,s;
    p = *L;
    j = 1;
    
    //寻找第i-1个结点
    while (p && j<i) {
        p = p->next;
        ++j;
    }
    
    //第i个元素不存在
    if(!p || j>i) return ERROR;
    
    //生成新结点s
    s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    //将e赋值给s的数值域
    s->data = e;
    //将p的后继结点赋值给s的后继
    s->next = p->next;
    //将s赋值给p的后继
    p->next = s;
    
    return OK;
}

9.4 单链表插入

/*
 初始条件: 顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L);
 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值
 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e){
    
    //j: 计数.
    int j;
    
    //声明结点p;
    LinkList p;
    
    //将结点p 指向链表L的第一个结点;
    p = L->next;
    //j计算=1;
    j = 1;
    
    
    //p不为空,且计算j不等于i,则循环继续
    while (p && j<i) {
        
        //p指向下一个结点
        p = p->next;
        ++j;
    }
    
    //如果p为空或者j>i,则返回error
    if(!p || j > i) return ERROR;
    
    //e = p所指的结点的data
    *e = p->data;
    return OK;
}

9.5 单链表删除元素

/*
 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)
 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1
 */

Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e){
    
    int j;
    LinkList p,q;
    
    
    
    if (i == 1) {
        p = *L;
    }else{
        p = (*L)->next;
    }
    j = 1;
    
    //查找第i-1个结点,p指向该结点
    while (p->next && j<(i-1)) {
        p = p->next;
        ++j;
    }
    
    //当i>n 或者 i<1 时,删除位置不合理
    if (!p->next) return  ERROR;
    
    //q指向要删除的结点
    q = p->next;
    //将q的后继赋值给p的后继
    p->next = q->next;
    //将q结点中的数据给e
    *e = q->data;
    //让系统回收此结点,释放内存;
    free(q);
    
    return OK;
}

9.6 遍历输出线性表

/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
    LinkList p=L->next;
    while(p)
    {
        printf("%d\n",p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

9.7 清空单链表

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
    LinkList p,q;
    p=(*L)->next;           /*  p指向第一个结点 每次删除的都是第一个节点*/
    while(p)                /*  没到表尾 */
    {
        q=p->next;
        free(p);
        p=q;
    }
    (*L)->next=NULL;        /* 头结点指针域为空 */
    return OK;
}

9.8 单链表前插入法

/* 随机产生n个元素值,建立带表头结点的单链线性表L(前插法)*/
void CreateListHead(LinkList *L, int n){
    
    LinkList p;
    
    //建立1个带头结点的单链表
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    (*L)->next = NULL;
    
    //循环前插入随机数据（每次插入都是*L的后面）
    for(int i = 0; i < n;i++)
    {
        //生成新结点
        p = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
       
        //i赋值给新结点的data
        p->data = i;
        //p->next = 头结点的L->next
        p->next = (*L)->next;
        
        //将结点P插入到头结点之后;
        (*L)->next = p;
    }
}

9.9 单链表后插入法

/* 随机产生n个元素值,建立带表头结点的单链线性表L(后插法)*/
void CreateListTail(LinkList *L, int n){
    
    LinkList p,r;
 
    //建立1个带头结点的单链表
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    //r指向尾部的结点
    r = *L;
    
    for (int i=0; i<n; i++) {
        
        //生成新结点
        p = (Node *)malloc(sizeof(Node));
        p->data = i;
        
        //将表尾终端结点的指针指向新结点
        r->next = p;
        //将当前的新结点定义为表尾终端结点
        r = p;
    }
    
    //将尾指针的next = null
    r->next = NULL;
    
}

9.10 调试单链表

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    printf("Hello, World!\n");
    
    Status iStatus;
    LinkList L1,L;
    struct Node *L2;
    ElemType e;
    
//    L1 =(LinkList) malloc(sizeof(Node));
//    L2 =(LinkList) malloc(sizeof(Node));
//
//    L1->data = 1;
//    L2->data = 2;
//    printf("L1.data=%d,L2.data=%d\n",L1->data,L2->data);
    
    //2.1 单链表初始化
    iStatus = InitList(&L);
    printf("L 是否初始化成功?(0:失败,1:成功) %d\n",iStatus);
    
    //2.2 单链表插入数据
    for(int j = 1 ; j <= 10 ; j++)
    {
        iStatus = ListInsert(&L, 1, j);
    }
    
    printf("L 插入后\n");
    ListTraverse(L);
    
    //2.3 单链表获取元素
    GetElem(L,5,&e);
    printf("第5个元素的值为：%d\n",e);
    
    //2.4 删除第5个元素
    iStatus = ListDelete(&L, 11, &e);
    printf("删除第11个元素值为:%d\n",e);
    ListTraverse(L);
    
    //3.1 前插法整理创建链表L
    iStatus = ClearList(&L);
    CreateListHead(&L, 20);
    printf("整理创建L的元素(前插法):\n");
    ListTraverse(L);
    
    //3.2 后插法整理创建链表L
    iStatus = ClearList(&L);
    CreateListTail(&L, 20);
    printf("整理创建L的元素(后插法):\n");
    ListTraverse(L);
    
}