数据结构与算法 - 线性表

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第1关：实现一个顺序存储的线性表

编程要求
本关任务是实现 step1/Seqlist.cpp 中的SL_InsAt、SL_DelAt和SL_DelValue三个操作函数，以实现线性表中数据的插入、删除与查找等功能。具体要求如下：

SL_InsAT: 在顺序表的位置i插入结点x，即插入d[i]之前，i的有效范围[0,slist->len]；

SL_DelAt：删除顺序表slist的第i号结点， i的有效范围应在[0,slist->len)内，否则会产生异常或错误。返回被删除的数据元素的值；

SL_DelValue：删除第一个值为x的结点，存在值为x的结点则返回结点编号，未找到返回－1；

输入输出格式请参见后续测试样例。

注意：本关必读中提及的其他操作已经由平台实现，你在实现本关任务的三个操作函数时，在函数体内可调用其他操作。

/*************************************************************
    date: April 2017
    copyright: Zhu En
    DO NOT distribute this code without my permission.
**************************************************************/
// 顺序表操作实现文件
//
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "Seqlist.h"
SeqList* SL_Create(int maxlen)
// 创建一个顺序表
// 与SqLst_Free()配对
{
    SeqList* slist=(SeqList*)malloc(sizeof(SeqList));
    slist->data = (T*)malloc(sizeof(T)*maxlen);
    slist->max=maxlen;
    slist->len=0;
    return slist;
}
void SL_Free(SeqList* slist)
// 释放/删除 顺序表
// 与SqLst_Create()配对
{
    free(slist->data);
    free(slist);
}
void SL_MakeEmpty(SeqList* slist)
// 置为空表
{
    slist->len=0;
}
int SL_Length(SeqList* slist)
// 获取长度
{
    return slist->len;
}
bool SL_IsEmpty(SeqList* slist)
// 判断顺序表是否空
{
    return 0==slist->len;
}
bool SL_IsFull(SeqList* slist)
// 判断顺序表是否满
{
    return slist->len==slist->max;
}
T SL_GetAt(SeqList* slist, int i)
// 获取顺序表slist的第i号结点数据
// 返回第i号结点的值
{
    if(i<0||i>=slist->len) {
        printf("SL_GetAt(): location error when reading elements of the slist!\n");        
        SL_Free(slist);
        exit(0);
    }
    else 
        return slist->data[i];
}
void SL_SetAt(SeqList* slist, int i, T x)
// 设置第i号结点的值（对第i号结点的数据进行写）
{
    if(i<0||i>=slist->len) {
        printf("SL_SetAt(): location error when setting elements of the slist!\n");        
        SL_Free(slist);
        exit(0);
    }
    else 
        slist->data[i]=x;
}
bool SL_InsAt(SeqList* slist, int i, T x)
// 在顺序表的位置i插入结点x, 插入d[i]之前
// i的有效范围[0,plist->len]
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    if (i<0 || i>slist->len || slist->len==slist->max) {
        printf("SL_InsAt(): location error, or slist full.\n");
        return false;
    }
    for (int j=slist->len; j>=i+1; j--) {
        slist->data[j]=slist->data[j-1];
    }
    slist->data[i]=x;
    slist->len++;
    return true;
    /********** End **********/
}
T SL_DelAt(SeqList* slist, int i)
// 删除顺序表plist的第i号结点
// i的有效范围应在[0,plist->len)内，否则会产生异常或错误。
// 返回被删除的数据元素的值。
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
     if (i<0 || i>=slist->len) {
        printf("SL_DelAt(): location error!\n");
        SL_Free(slist);
        exit(0);
    }
    T res=slist->data[i];
    for (int j=i; j<slist->len-1; j++) {
        slist->data[j] = slist->data[j+1];
    }
    slist->len--;
    return res;
    /********** End **********/
}
int SL_FindValue(SeqList* slist, T x)
// 在顺序表表中查找第一个值为x的结点，返回结点的编号
// 返回值大于等于0时表示找到值为x的结点的编号，-1表示没有找到
{
    int i=0;
    while(i<slist->len && slist->data[i]!=x) i++;
    if (i<slist->len) return i;
    else return -1;
}
int SL_DelValue(SeqList* slist, T x)
// 删除第一个值为x的结点,
// 存在值为x的结点则返回结点编号, 未找到返回－1
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    int i=SL_FindValue(slist, x);
    if (i>=0) SL_DelAt(slist, i);
    return i;
    /********** End **********/
}
void SL_Print(SeqList* slist)
// 打印整个顺序表
{
    if (slist->len==0) {
        printf("The slist is empty.\n");        
        return;
    }
    //printf("The slist contains: ");
    for (int i=0; i<slist->len; i++) {
        printf("%d  ", slist->data[i]);
    }
    printf("\n");    
    
}

第2关：实现一个链接存储的线性表

编程要求
本关任务是实现 step2/LinkList.cpp中的LL_InsAfter操作函数，以实现线性表数据插入功能。具体要求如下：

在线性表的当前位置之后插入数据元素x。空表允许插入，当前位置指针将指向新结点。若插入失败，返回false，否则返回true；

输入输出格式请参见后续测试样例。

注意：本关必读中提及的其他操作函数已经由平台实现，你在实现操作函数LL_InsAfter时，在函数体内可调用其他操作函数。

/*************************************************************
    date: April 2017
    copyright: Zhu En
    DO NOT distribute this code without my permission.
**************************************************************/
// 单链表实现文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "LinkList.h"
// 1）
LinkList* LL_Create()
// 创建一个链接存储的线性表，初始为空表，返回llist指针。
{
    LinkList* llist=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
    llist->front=NULL;
    llist->rear=NULL;
    llist->pre=NULL;
    llist->curr=NULL;
    llist->position=0;
    llist->len=0;
    return llist;
}
// 2）    
void LL_Free(LinkList* llist)
// 释放链表的结点，然后释放llist所指向的结构。
{
    LinkNode* node=llist->front;
    LinkNode* nextnode;
    while(node){
        nextnode=node->next;
        free(node);
        node=nextnode;
    }
    free(llist);
}
// 3）    
void LL_MakeEmpty(LinkList* llist)
// 将当前线性表变为一个空表，因此需要释放所有结点。
{
    LinkNode* node=llist->front;
    LinkNode* nextnode;
    while(node){
        nextnode=node->next;
        free(node);
        node=nextnode;
    }
    llist->front=NULL;
    llist->rear=NULL;
    llist->pre=NULL;
    llist->curr=NULL;
    llist->position=0;
    llist->len=0;
}
// 4）    
int LL_Length(LinkList* llist)
// 返回线性表的当前长度。
{
    return llist->len;
}
// 5）    
bool LL_IsEmpty(LinkList* llist)
// 若当前线性表是空表，则返回true，否则返回TRUE。
{
    return llist->len==0;
}
// 6）  
bool LL_SetPosition(LinkList* llist, int i)
// 设置线性表的当前位置为i号位置。
// 设置成功，则返回true，否则返回false（线性表为空，或i不在有效的返回）。
// 假设线性表当前长度为len，那么i的有效范围为[0,len]。
{    
    int k;
    /* 若链表为空，则返回*/
    if (llist->len==0) return false;
    /*若位置越界*/
    if( i < 0 || i > llist->len)
    {    printf("LL_SetPosition(): position error");
        return false;
    }
    /* 寻找对应结点*/
    llist->curr = llist->front;
    llist->pre = NULL;
    llist->position = 0;
    for ( k = 0; k < i; k++)    {
        llist->position++;
        llist->pre = llist->curr;
        llist->curr = (llist->curr)->next;
    }
    
    /* 返回当前结点位置*/
    return true;
}
// 7)    
int LL_GetPosition(LinkList* llist)
// 获取线性表的当前位置结点的编号。
{
    return llist->position;
}
// 8）    
bool LL_NextPosition(LinkList* llist)
// 设置线性表的当前位置的下一个位置为当前位置。
// 设置成功，则返回true，否则返回false（线性表为空，或当前位置为表尾）。
{
    if (llist->position >= 0 && llist->position < llist->len)
    /* 若当前结点存在，则将其后继结点设置为当前结点*/
    {
        llist->position++;
        llist->pre = llist->curr;
        llist->curr = llist->curr->next;
        return true;
    }
    else 
        return false;
}
// 9）    
T LL_GetAt(LinkList* llist)
// 返回线性表的当前位置的数据元素的值。
{
    if(llist->curr==NULL)
    {
        printf("LL_GetAt(): Empty list, or End of the List.\n");
        LL_Free(llist);
        exit(1);
    }
    return llist->curr->data;
}
// 10）    
void LL_SetAt(LinkList* llist, T x)
// 将线性表的当前位置的数据元素的值修改为x。
{
    if(llist->curr==NULL)
    {
        printf("LL_SetAt(): Empty list, or End of the List.\n");
        LL_Free(llist);
        exit(1);
    }
    llist->curr->data=x;
}
// 11）    
bool LL_InsAt(LinkList* llist, T x)
// 在线性表的当前位置之前插入数据元素x。当前位置指针指向新数据元素结点。
// 若插入失败，返回false，否则返回true。
{    
    LinkNode *newNode=(LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
    if (newNode==NULL) return false;
    newNode->data=x;
    if (llist->len==0){
        /* 在空表中插入*/
        newNode->next=NULL;
        llist->front = llist->rear = newNode;
    }
    //当前位置为表头。
    else if (llist->pre==NULL)
    {
        /* 在表头结点处插入*/
        newNode->next = llist->front;
        llist->front = newNode;
    }
    else {  
        /* 在链表的中间位置或表尾后的位置插入*/
        newNode->next = llist->curr;
        llist->pre->next=newNode;
    }
    //插入在表尾后。
    if (llist->pre==llist->rear)
        llist->rear=newNode;
    /* 增加链表的大小*/
    llist->len++;
    /* 新插入的结点为当前结点*/
    llist->curr = newNode;
    return true;
}
// 12）    
bool LL_InsAfter(LinkList* llist, T x)
// 在线性表的当前位置之后插入数据元素x。空表允许插入。当前位置指针将指向新结点。
// 若插入失败，返回false，否则返回true。
{
    // 请在Begin-End之间补充代码，实现结点插入。
    /********** Begin *********/
    LinkNode *newNode=(LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
    if (newNode==NULL) return false;
    newNode->data=x;
    if (llist->len==0)    {
        /* 在空表中插入*/
        newNode->next=NULL;
        llist->front = llist->rear = newNode;
    }
    else if (llist->curr == llist->rear || llist->curr == NULL)    {
        /* 在尾结点后插入*/
        newNode->next = NULL;
        llist->rear->next=newNode;
        llist->pre=llist->rear;
        llist->rear=newNode;
        llist->position=llist->len;
    }
    else{
        /* 在中间位置插入*/
        newNode->next = llist->curr->next;
        llist->curr->next=newNode;
        llist->pre=llist->curr;
        llist->position ++;
    }
    /* 增加链表的大小*/
    llist->len ++;
    /* 新插入的结点为当前结点*/
    llist->curr = newNode;
    return true;
    /********** End **********/
}
// 13）    
bool LL_DelAt(LinkList* llist)
// 删除线性表的当前位置的数据元素结点。
// 若删除失败（为空表，或当前位置为尾结点之后），则返回false，否则返回true。
{    
    LinkNode *oldNode;
    /* 若表为空或已到表尾之后，则给出错误提示并返回*/
    if (llist->curr==NULL)
    {    
        printf("LL_DelAt(): delete a node that does not exist.\n");
        return false;
    }
    oldNode=llist->curr;
    /* 删除的是表头结点*/
    if (llist->pre==NULL)
    {    
        llist->front = oldNode->next;
    }
    /* 删除的是表中或表尾结点*/
    else if(llist->curr!=NULL){
        llist->pre->next = oldNode->next;
    }
    if (oldNode == llist->rear)    {
        /* 删除的是表尾结点，则修改表尾指针和当前结点位置值*/
        llist->rear = llist->pre;
    }
    /* 后继结点作为新的当前结点*/
    llist->curr = oldNode->next;
    /* 释放原当前结点*/
    free(oldNode);
    /* 链表大小减*/
    llist->len --;
    return true;
}
// 14）    
bool LL_DelAfter(LinkList* llist)
// 删除线性表的当前位置的后面那个数据元素。
// 若删除失败（为空表，或当前位置时表尾），则返回false，否则返回true。
{
    LinkNode *oldNode;
    /* 若表为空或已到表尾，则给出错误提示并返回*/
    if (llist->curr==NULL || llist->curr== llist->rear)
    {
        printf("LL_DelAfter():  delete a node that does not exist.\n");
        return false;
    }
    /* 保存被删除结点的指针并从链表中删除该结点*/
    oldNode = llist->curr->next;
    llist->curr->next=oldNode->next;
    
    if (oldNode == llist->rear)
        /* 删除的是表尾结点*/
        llist->rear = llist->curr;
    /* 释放被删除结点*/
    free(oldNode);
    /* 链表大小减*/
    llist->len --;
    return true;
}
// 15）    
int LL_FindValue(LinkList* llist, T x)
// 找到线性表中第一个值为x的数据元素的编号。
// 返回值-1表示没有找到，返回值>=0表示编号。
{
    LinkNode* p=llist->front;
    int idx=0;
    while(p!=NULL && p->data!=x) {
        idx++;
        p = p->next;
    }
    if (idx>=llist->len) return -1;
    else return idx;
}
// 16）    
int LL_DelValue(LinkList* llist, T x)
// 删除第一个值为x的数据元素，返回该数据元素的编号。如果不存在值为x的数据元素，则返回-1。
{
    int idx=LL_FindValue(llist, x);
    if (idx<0) return -1;
    LL_SetPosition(llist, idx);
    LL_DelAt(llist);
    return idx;
}
// 17）    
void LL_Print(LinkList* llist)
// 打印整个线性表。
{
    LinkNode* node=llist->front;
    while (node) {
        printf("%d ", node->data);
        node=node->next;
    }
    printf("\n");
}

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