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🍐任务描述🍐
🍐相关知识🍐
🍐特别说明🍐
🍐编程要求🍐
🍐测试说明🍐
🍐 题解🍐
🍐任务描述🍐
本关任务:完成一个链接存储的线性表的小程序。
🍐相关知识🍐
线性表的存储也可以采用链接存储方式来实现。链接存储方式包括单链表、双链表和循环链表等形式。
下面描述了一种基于单链表的线性表实现方案:
为了讨论简单,假设数据元素的类型为整型:
typedef int T;
在链表中,每个数据元素为一个链表结点,结点的具体定义为:
struct LinkNode {
T data;
LinkNode* next;
};
如上面的单链表示意图所示,一个链表主要有front
、rear
、curr
、position
和len
等属性要素组织成一个结构:
front
: 指向链表的首结点;rear
: 指向尾结点;curr
: 指向操作的当前位置(见后文特别说明)的结点;pre
: 指向当前位置的前一个结点;position
: 是当前位置的编号(编号从 0 开始);len
: 数据元素的个数(即链表的长度)。
基于这些属性要素,可以将线性表组织为一个链表结构:
struct LinkList {
LinkNode* front; // 指向头结点
LinkNode* rear; // 指向尾结点
LinkNode* pre; // 指向当前位置结点的前一个结点
LinkNode* curr; // 指向当前位置结点
int position; // 当前位置结点的编号
int len; // 线性表的大小(链表结点数)
};
给定指向该结构的一个指针llist
,就可以对链接存储的线性表进行操作。
特别说明:
“当前位置”:当前位置由curr
指针给出,当前位置的前一个位置由pre
指针给出,当前位置的编号由position
给出。后面将定义的若干操作与当前位置有关,例如:在当前位置结点之前插入结点,在当前位置结点之后插入结点,等等。当为空链表时,curr
和pre
都为空指针,position
为0
。当前位置在非空链表的最左端时,pre
为空指针,curr
指向头结点,position=0
。当前位置在非空链表的最右端时,pre
指向尾结点,curr
为空指针,position
等于len
。
针对链表数据,我们定义如下操作:
-
创建空线性表:创建一个链接存储的线性表,初始为空表,返回
llist
指针。具体操作函数定义如下:LinkList* LL_Create()
-
释放线性表结点:释放链表的结点,然后释放
llist
所指向的结构。具体操作函数定义如下:void LL_Free(LinkList* llist)
-
置空线性表:释放链表的所有结点,将当前线性表变为一个空表。具体操作函数定义如下:
void LL_MakeEmpty(LinkList* llist)
-
获取线性表当前长度: 返回线性表的当前长度。具体操作函数定义如下:
int LL_Length(LinkList* llist)
-
判断线性表是否为空: 若当前线性表是空表,则返回
true
,否则返回false
。具体操作函数定义如下:bool LL_IsEmpty(LinkList* llist)
-
设置线性表当前位置: 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
不在有效范围)。假设线性表当前长度为len
,那么i
的有效范围为[0,len]
。具体操作函数定义如下:bool LL_SetPosition(LinkList* llist, int i)
-
获取线性表当前位置结点编号: 获取线性表的当前位置结点的编号。具体操作函数定义如下:
int LL_GetPosition(LinkList* llist)
-
设置线性表当前位置的下一位置为当前位置: 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)。具体操作函数定义如下:bool LL_NextPosition(LinkList* llist)
-
获取线性表当前位置的数据元素的值: 具体操作函数定义如下:
T LL_GetAt(LinkList* llist)
-
修改线性表当前位置数据元素的值: 将线性表的当前位置的数据元素的值修改为
x
。具体操作函数定义如下:void LL_SetAt(LinkList* llist, T x)
-
在线性表当前位置之前插入数据元素: 在线性表的当前位置之前插入数据元素
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
。具体操作函数定义如下:bool LL_InsAt(LinkList* llist, T x)
-
在线性表当前位置之后插入数据元素: 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
。具体操作函数定义如下:bool LL_InsAfter(LinkList* llist, T x)
-
删除线性表当前位置数据元素结点: 若删除失败(为空表),则返回
false
,否则返回true
。具体操作函数定义如下:bool LL_DelAt(LinkList* llist)
-
删除线性表当前位置后面的那个数据元素结点: 若删除失败(为空表,或当前位置是表尾),则返回
false
,否则返回true
。具体操作函数定义如下:bool LL_DelAfter(LinkList* llist)
-
查找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。具体操作函数定义如下:int LL_FindValue(LinkList* llist, T x)
-
删除线性表中第一个值为
x
的数据元素: 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
。具体操作函数定义如下:int LL_DelValue(LinkList* llist, T x)
-
打印整个线性表: 具体操作函数定义如下:
void LL_Print(LinkList* llist)
🍐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。
本关涉及的 LinkList.cpp 中的LL_InsAfter
操作函数的代码框架如下:
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。
{
// 请在这里补充代码,完成本关任务
/********** Begin *********/
/********** End **********/
}
🍐测试说明🍐
本关的测试文件是 step2/Main.cpp ,负责对你实现的代码进行测试。具体代码如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "LinkList.h"
#pragma warning(disable:4996)
int main()
{
//创建一个线性表
LinkList* llist=LL_Create();
//向线性表中插入a个数据元素
int i;
int x;
int a;
scanf("%d", &a);
for(i=0; i<a; i++) {
scanf("%d",&x);
LL_InsAfter(llist,x);
}
//设置线性表当前位置为0
LL_SetPosition(llist, 0);
//在线性表表头顺序插入a个元素
scanf("%d", &a);
for(i=0; i<a; i++) {
scanf("%d", &x);
LL_SetPosition(llist,0);
LL_InsAfter(llist,x);
}
//删除线性表中第一个值为x的元素节点
scanf("%d", &x);
LL_DelValue(llist, x);
//设置当前位置为i,并删除该位置的元素节点
scanf("%d", &i);
LL_SetPosition(llist, i);
LL_DelAt(llist);
//打印整个线性表然后释放线性表空间
LL_Print(llist);
system("PAUSE");
LL_Free(llist);
}
注意: step2/Main.cpp 的代码不能被修改。
以下是平台对 step2/Main.cpp 的测试样例: 样例输入:
3 //输入一个数a,后面将输入a个数据元素
8 9 3 //a个数据元素,依次插入尾结点后。形成单链表结点序列:8,9,3
3 //输入一个数b,后面将再输入b个数据元素
10 89 22 //b个数据元素,依次插入0号结点后。形成单链表结点序列:8,22,89,10,9,3
89 //删除一个值为89的结点
1 //删除1号结点
样例输出
8 10 9 3
开始你的任务吧,祝你成功!
🍐 题解🍐
// 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 False。
{
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)
{
/* 在尾结点处插入*/
newNode->next = llist->curr->next;
llist->curr->next = newNode;
llist->pre = llist->curr;
llist->position++;
}
else {
/* 在链表的中间位置插入*/
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");
}