数据结构-线性表-链式存储结构完整可执行代码

古城微笑少年丶 2022-09-17 06:28 147阅读 0赞

数据结构-线性表-链式存储结构完整可执行代码（c语言描述）

#include "stdio.h"
    #include "stdlib.h"
    
    #define OK 1
    #define ERROR 0
    #define TRUE 1
    #define FALSE 0
    
    #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 */
    
    typedef struct Node
    {
        ElemType data;
        struct Node *next;
    }Node;
    /* 定义LinkList */
    typedef struct Node *LinkList;
    
    /* 初始化顺序线性表 */
    Status InitList(LinkList *L)
    {
        *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
        if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
        {
            return ERROR;
        }
        (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */
        
        return OK;
    }
    
    /* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
    int ListLength(LinkList L)
    {
        int i=0;
        LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
        while(p)
        {
            i++;
            p=p->next;
        }
        return i;
    }
    
    /* 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 */
    	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;
    }
    
    /* 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)
        {
            visit(p->data);
            p=p->next;
        }
        printf("\n");
        return OK;
    }
    
    /* 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 ListTraverseLimit(LinkList L, int n)
    {
        int i = 0;
        LinkList p=L->next;
        while(p && i < n)
        {
            visit(p->data);
            p=p->next;
            i++;
        }
        printf("\n只显示 %d 个\n", n);
        return OK;
    }
    
    Status visit(ElemType c)
    {
        printf("-> %d ",c);
        return OK;
    }
    
    /* 初始条件：顺序线性表L已存在*/
    /* 操作结果：对线性表进行排序 */
    void ListSort(LinkList p)
    {
        LinkList _temp = p->next;
        LinkList _node = p->next;
        int temp;
        for (;_temp->next;_temp = _temp->next)
        {
            for (_node = p->next;_node->next;_node = _node ->next)
            {
                if (_node->data > _node->next->data)
                {
                    temp = _node->data;
                    _node->data = _node->next->data;
                    _node->next->data = temp;
                }
            }
        }
    }
    
    /* 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)
    {
    	int j;
    	LinkList p;		/* 声明一结点p */
    	p = L->next;		/* 让p指向链表L的第一个结点 */
    	j = 1;		/*  j为计数器 */
    	while (p && j < i)  /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */
    	{
    		p = p->next;  /* 让p指向下一个结点 */
    		++j;
    	}
    	if ( !p || j>i )
    		return ERROR;  /*  第i个元素不存在 */
    	*e = p->data;   /*  取第i个元素的数据 */
    	return OK;
    }
    
    /* 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(LinkList L,ElemType e)
    {
        int i=0;
        LinkList p=L->next;
        while(p)
        {
            i++;
            if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */
                return i;
            p=p->next;
        }
        
        return 0;
    }
    
    /*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */
    void CreateListHead(LinkList *L, int n)
    {
    	LinkList p;
    	int i;
    	srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */
    	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    	(*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */
    	for (i=0; i < n; i++)
    	{
    		p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
    		p->data = rand()%100+1;             /*  随机生成100以内的数字 */
    		p->next = (*L)->next;
    		(*L)->next = p;						/*  插入到表头 */
    	}
    }
    
    /*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
    void CreateListTail(LinkList *L, int n)
    {
    	LinkList p,r;
    	int i;
    	srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
    	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
    	r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */
    	for (i=0; i < n; i++)
    	{
    		p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
    		p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */
    		r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
    		r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
    	}
    	r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
    }
    
    /* 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(LinkList *L,int i,ElemType e)
    {
    	int j;
    	LinkList p,s;
    	p = *L;     /* 声明一个结点 p，指向头结点 */
    	j = 1;
    	while (p && j < i)     /* 寻找第i个结点 */
    	{
    		p = p->next;
    		++j;
    	}
    	if (!p || j > i)
    		return ERROR;   /* 第i个元素不存在 */
    	s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));  /*  生成新结点(C语言标准函数) */
    	s->data = e;
    	s->next = p->next;      /* 将p的后继结点赋值给s的后继  */
    	p->next = s;          /* 将s赋值给p的后继 */
    	return OK;
    }
    
    /* 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;
    	p = *L;
    	j = 1;
    	while (p->next && j < i)	/* 遍历寻找第i个元素 */
    	{
            p = p->next;
            ++j;
    	}
    	if (!(p->next) || j > i)
    	    return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */
    	q = p->next;
    	p->next = q->next;			/* 将q的后继赋值给p的后继 */
    	*e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */
    	free(q);                    /* 让系统回收此结点，释放内存 */
    	return OK;
    }
    
    /* 单链表反转/逆序 */
    LinkList ListReverse(LinkList L)
    {
        LinkList current,pnext,prev;
        if(L == NULL || L->next == NULL)
            return L;
        current = L->next;  /* p1指向链表头节点的下一个节点 */
        pnext = current->next;
        current->next = NULL;
        while(pnext)
        {
            prev = pnext->next;
            pnext->next = current;
            current = pnext;
            pnext = prev;
        }
        //printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
        L->next = current;  /* 将链表头节点指向p1 */
        return L;
    }
    
    LinkList ListReverse2(LinkList L)
    {
        LinkList current, p;
        
        if (L == NULL)
        {
            return NULL;
        }
        current = L->next;
        while (current->next != NULL)
        {
            p = current->next;
            current->next = p->next;
            p->next = L->next;
            L->next = p;
            ListTraverse(L);
            printf("current = %d, \n", current -> data);
        }
        return L;
    }
    
    LinkList ListReverse3(LinkList L)
    {
        LinkList newList;    //新链表的头结点
        LinkList tmp;       //指向L的第一个结点，也就是要摘除的结点
        
        //参数为空或者内存分配失败则返回NULL
        if (L == NULL || (newList = (LinkList)malloc(sizeof(Node))) == NULL)
        {
            return ERROR;
        }
        
        //初始化newList
        newList->data = L->data;
        newList->next = NULL;
        
        //依次将L的第一个结点放到newList的第一个结点位置
        while (L->next != NULL)
        {
            tmp = newList->next;         //保存newList中的后续结点
            newList->next = L->next;       //将L的第一个结点放到newList中
            L->next = L->next->next;     //从L中摘除这个结点
            newList->next->next = tmp;        //恢复newList中后续结点的指针
        }
        
        //原头结点应该释放掉，并返回新头结点的指针
        free(L);
        return newList;
    }
    
    // 获取单链表倒数第N个结点值
    Status GetNthNodeFromBack(LinkList L, int n, ElemType *e)
    {
        int i = 0;
        LinkList firstNode = L;
        while (i < n && firstNode->next != NULL)
        {
            //正数N个节点，firstNode指向正的第N个节点
            i++;
            firstNode = firstNode->next;
            printf("%d\n", i);
        }
        if (firstNode->next == NULL && i < n - 1)
        {
            //当节点数量少于N个时，返回NULL
            printf("超出链表长度\n");
            return ERROR;
        }
        LinkList secNode = L;
        while (firstNode != NULL)
        {
            //查找倒数第N个元素
            secNode = secNode->next;
            firstNode = firstNode->next;
            //printf("secNode:%d\n", secNode->data);
            //printf("firstNode:%d\n", firstNode->data);
        }
        *e = secNode->data;
        return OK;
    }
    
    // 找到链表的中间节点
    Status GetMidNode(LinkList L, ElemType *e) {
        LinkList search, mid;
        mid = search = L;
        while (search->next != NULL)
        {
            //search移动的速度是 mid 的2倍
            if (search->next->next != NULL)
            {
                search = search->next->next;
                mid = mid->next;
                //printf("search %d\n", search->data);
                //printf("mid %d\n", mid->data);
            }
            else
            {
                search = search->next;
            }
        }
        *e = mid->data;
        return OK;
    }
    
    int HasLoop(LinkList L)
    {
        int step1 = 1;
        int step2 = 2;
        LinkList p = L;
        LinkList q = L;
        //while (p != NULL && q != NULL && q->next == NULL)
        while (p != NULL && q != NULL && q->next != NULL)
        {
            p = p->next;
            if (q->next != NULL)
                q = q->next->next;
            printf("p:%d, q:%d \n", p->data, q->data);
            if (p == q)
                return 1;
        }
        return 0;
    }
    
    int HasLoop2(LinkList L)
    {
        int step1 = 1;
        int step2 = 2;
        LinkList p = L;
        LinkList q = L;
        while (p != NULL && q != NULL && q->next != NULL)
        {
            p = p->next;
            if (q->next != NULL)
                q = q->next->next;
            printf("p:%d, q:%d \n", p->data, q->data);
            if (p == q)
                return 1;
        }
        return 0;
    }
    
    Status BulidListLoop(LinkList *L, int num)
    {
        int i = 0;
        LinkList cur = *L;
        LinkList tail = NULL;
        
        if(num <= 0 || L == NULL)
        {
            return ERROR;
        }
        for(i = 1; i < num; ++i)
        {
            if(cur == NULL)
            {
                return ERROR;
            }
            cur = cur->next;
        }
        tail = cur;
        while(tail->next)
        {
            tail = tail->next;
        }
        tail->next = cur;
        return OK;
    }
    
    LinkList RemoveDupNode(LinkList L)//删除重复结点的算法
    {
        LinkList p,q,r;
        p=L->next;
        while(p)    // p用于遍历链表
        {
            q=p;
            while(q->next) // q遍历p后面的结点，并与p数值比较
            {
                if(q->next->data==p->data)
                {
                    r=q->next; // r保存需要删掉的结点
                    q->next=r->next;   // 需要删掉的结点的前后结点相接
                    free(r);
                }
                else
                    q=q->next;
            }
            p=p->next;
        }
        return L;
    }
    
    int main()
    {
        LinkList L;
        Status i;
        int j,k,pos,value;
        int opp;
        ElemType e;
        
        i=InitList(&L);
        printf("链表L初始化完毕，ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
        
        printf("\n1.整表创建（头插法） \n2.整表创建（尾插法） \n3.遍历操作 \n4.插入操作");
        printf("\n5.删除操作 \n6.获取结点数据 \n7.查找某个数是否在链表中 \n8.置空链表");
        printf("\n9.链表反转逆序 \n10.求链表倒数第N个数 \n11.找到链表的中间结点 \n12.判断链表是否有环");
        printf("\n13.链表建环 ");
        printf("\n14.链表去重 ");
        printf("\n15.链表排序 ");
        printf("\n0.退出 \n请选择你的操作：\n");
        while(opp != '0'){
            scanf("%d",&opp);
            switch(opp){
                case 1:
                    CreateListHead(&L,10);
                    printf("整体创建L的元素(头插法)：\n");
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 2:
                    CreateListTail(&L,10);
                    printf("整体创建L的元素(尾插法)：\n");
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 3:
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 4:
                    printf("要在第几个位置插入元素？");
                    scanf("%d",&pos);
                    printf("插入的元素值是多少？");
                    scanf("%d",&value);
                    ListInsert(&L,pos,value);
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 5:
                    printf("要删除第几个元素？");
                    scanf("%d",&pos);
                    ListDelete(&L,pos,&e);
                    printf("删除第%d个元素成功，现在链表为：\n", pos);
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 6:
                    printf("你需要获取第几个元素？");
                    scanf("%d",&pos);
                    GetElem(L,pos,&e);
                    printf("第%d个元素的值为：%d\n", pos, e);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 7:
                    printf("输入你需要查找的数：");
                    scanf("%d",&pos);
                    k=LocateElem(L,pos);
                    if(k)
                        printf("第%d个元素的值为%d\n",k,pos);
                    else
                        printf("没有值为%d的元素\n",pos);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 8:
                    i=ClearList(&L);
                    printf("\n清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 9:
                    ListReverse2(L);
                    //L=ListReverse3(L);
                    printf("\n反转L后\n");
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 10:
                    printf("你要查找倒数第几个结点的值？");
                    scanf("%d", &value);
                    GetNthNodeFromBack(L,value,&e);
                    printf("倒数第%d个元素的值为：%d\n", value, e);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 11:
                    GetMidNode(L, &e);
                    printf("链表中间结点的值为：%d\n", e);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 12:
                    if( HasLoop(L) )
                    {
                        printf("方法一: 链表有环\n");
                    }
                    else
                    {
                        printf("方法一: 链表无环\n");
                    }
                    
                    if( HasLoop2(L) )
                    {
                        printf("方法二: 链表有环\n");
                    }
                    else
                    {
                        printf("方法二: 链表无环\n");
                    }
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 13:
                    printf("你要在哪个位置开始建环？");
                    scanf("%d", &pos);
                    BulidListLoop(&L, pos);
                    ListTraverseLimit(L, 20);
                    printf("\n");
                    break;
                    
                case 14:
                    RemoveDupNode(L);
                    ListTraverse(L);
                    printf("\n");
                    break;
                case 15:
                    printf("链表排序前，打印如下\n");
                    ListTraverse(L);
                    ListSort(L);
    
                    printf("链表排序成功,重新打印如下\n");
                    ListTraverse(L);
                    break;
                    
                case 0:
                    exit(0);
                    
            }
        }
        
    }