实验1-链表及其应用.doc
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1、实验1 链表及其应用一、实验目的1. 加深对线性表链式存储结构的理解;2. 熟练掌握单链表类的描述方法及操作的C+实现;3. 掌握链表结构的应用;4. 加强对算法设计能力和程序调试能力的培养。二、实验学时:建议24学时三、基本知识(略)四、实验内容实验内容1 单链表的基本操作1 问题描述设计一个带表头结点的单链表类,实现单链表的创建、输出、插入、删除、查找、销毁等操作。2 数据结构设计根据问题要求,采用单链表存储结构存储线性表。在头文件LinkList.h中定义。(1) 结点结构templatestruct Node /结点结构T data; /结点数据Node*link;Node() lin
2、k=NULL;Node(T e,Node*next=NULL)data=e;link=next;(2) 单链表类单链表类的数据成员主要有单链表的头指针,根据要求其成员函数有构造、输出、插入、删除、查找、销毁等操作。templateclass LinkList /带表头结点的单链表类private:Node *head; /链表指针public: LinkList(); /构造带表头结点的空单链表LinkList(T data,int mSize);/构造有mSize个元素的单链表LinkList()Clear(); /析构函数bool Insert(int pos,const T&x); /在
3、单链表第pos个元素前插入元素xbool Remove(int pos, T&x); /删除单链表第pos个元素bool Replace(int pos,const T&x); /将修改单链表第pos个元素为xint Length()const; /求表长bool IsEmpty() const ; /判空操作void Clear() ; /清空操作void Output() const ; /输出链表bool search(const T&x) const;/查找元素x在表中是否存在; / Class LinkList3 算法设计与实现(1) 构造函数#includeLinklist.hte
4、mplateLinkList:LinkList() /构造函数1 /创建带表头结点的空单链表head=new Node;/创建表头结点templateLinkList:LinkList(T data,int mSize) /构造函数2 /创建具有mSize个元素的带表头结点单链表/用尾插法创建单链表Node *p,*r;head= p=new Node;/创建表头结点,p指针指向当前单链表的最后一个结点for(int i=0;imSize;i+)r=new Node(datai);p-link=r; /链接到p指针所指结点之后p=p-link; /p指针后移(2) 插入操作a) 插入原理:(在
5、p所指结点之后插入s所指结点。) 在进行插入操作时,要先确定待插入结点(s所指结点)的link指针(s-link)指向,再修改链表指针(p-link)指向,如图1.1和图1.2所示,即s-link= p-link; p-link=s;b) 算法描述:(在单链表的第pos个元素之前插入元素x) 若pos1,则插入失败,结束; 扫描单链表,寻找单链表中第pos-1个元素结点的指针p; 若p存在(p非空)则在其后插入,操作成功,否则不能插入。c) 算法实现templatebool LinkList:Insert(int pos,const T&x) /在单链表的第pos个元素之前插入元素x,插入成功
6、返回true,否则返回false。if(pos1) /插入位置不合法return false;Node *s,*p=head;int i=0; / i是计数器while(p & ilink;i+;if(!p) /插入位置不合法return false; s=new Node(x,p-link);s-data=x;s-link= p-link;/确定待插入结点(s所指结点)的link指针(s-link)指向p-link=s; /修改链表中的指针(p-link)指向return true;(3) 删除操作a) 删除原理:(删除p所指结点的后继结点s,如下图所示。)在进行删除操作时,直接修改链表指针
7、(p-link)指向,即p-next =s-next;b) 算法步骤:(删除单链表中的第pos个元素) 若poslink均非空,则删除p-link所指结点,否则删除失败。c) 实现templatebool LinkList:Remove(int pos,T&x) /删除单链表的第pos个元素,并置入xif(pos1) /删除位置不合法return false;Node *current,*p=head;int i=0;/ i是计数器while(p-link & ilink;i+;if(!p-link) /删除位置不合法,pos大于表长return false;current=p-link; /
8、 current指向被删除结点p-link=current-link; /修改链表指针x= current-data;delete current;return true;(4) 输出链表 templatevoid LinkList:Output() const /输出链表Node *current=head-link;/ current指向首元结点while(current)/依次扫描链表结点coutdatalink;coutendl;(5) 单链表清空操作templatevoid LinkList:Clear() /清空操作,将各元素结点空间释放,单链表为空表Node *current=h
9、ead-link; / current指向首元结点while(current!=NULL) /依次扫描链表结点,并逐个释放空间Node *r=current;current=current-link;delete r;head-link =NULL; /单链表为空(6) 单链表查找templatebool LinkList:search(const T&x)/查找元素x在表中是否存在Node *current=head-link;while(current&)/查找if(current-data=x)break;elsecurrent=current-link; /指针后移return cur
10、rent!=NULL;4 测试(1)测试代码#include#include#include#includeLinklist.hvoid menu()/模拟菜单选项cout-endl;cout| 1_输出链表 |endl;cout| 2_插入元素 |endl;cout| 3_删除元素 |endl;cout| 4_销毁链表 |endl;cout| 5_查找 |endl;cout| 0_退出系统 |endl;cout-endl;const int N=10;void main()srand(time(NULL);/以系统当前时间初始化随机数发生器int dataN;for(int i=0;iN;i
11、+)datai=rand()%100;/用随机数发生器产生100以内的整数LinkList L(data,N);/创建N个元素的单链表menu();while(1) /模拟菜单工作方式int select;coutselect;switch(select)case 1: /输出单链表L.Output();break;case 2: /插入int pos,elem;cout pos;coutelem;if(L.Insert(pos,elem) /插入成功cout在第 pos 个元素前成功插入elemendl;else /插入失败cout插入位置不合法!endl;break;case 3: /删除
12、coutpos;int x;if(L.Remove(pos,x)/删除单链表的第pos个元素cout单链表的第 pos 个元素x已被删除。endl;elsecout删除位置不合法!endl;break;case 4: /销毁链表char OK;cout确定要销毁链表吗?(y/n)OK;if(OK=y|OK=Y)L.Clear();break;case 5: /查找cout请输入查找元素:elem;if(L.search(elem)cout查找成功!endl;elsecout查找失败!endl;break;case 0: /退出return;default:cout您输入的选项有误,请重新输入:
13、;(2)测试用例5扩展提高(1) 删除链表中所有值为x的元素结点;(2) 单链表类的拷贝构造函数设计;(3) 随机数使用方法;(4) 单链表的销毁操作。内容2 约瑟夫(Joseph)环问题1 问题描述约瑟夫问题的一种描述是:编号为1,2,n的n个人按顺时针方向围坐一圈,从某人开始,从1起,报到k则出圈,下一个人再从1报起,如此下去直到圈中只有一人为止,最后一人称为优胜者。求优胜者的编号。2 数据结构设计对于n个人的编号(1,2,n)可用线性表进行组织,因是n个人按顺时针方向围坐一圈,故可用循环链表存储方式存储,要设计循环链表类和约瑟夫环类。首先要解决好约瑟夫环类和循环链表类的关系问题,二者关系
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