数据结构—链表(超详细)(山东大学)(数据结构实验三)

简介: 数据结构—链表(超详细)(山东大学)(数据结构实验三)

实验有序链表操作

  • 实验目的
      1. 掌握有序链表的基本操作:插入、删除、查找。
      2. 掌握链表遍历器的使用方法。
  • 实验内容
  1. 输入n个不为零的整数作为节点元素值,遇到0代表输入结束(不创建元素值为0的节点),创建有序链表。输出整个链表。
  2. 输入一个整数,将该数插入到有有序链表相应位置。输出整个链表。
  3. 输入一个整数,在链表中进行搜索,输出其在链表中的第一个出现的位置。如果不存在输出0。
  4. 再一次输入一个整数,在链表中进行搜索,输出其在链表中的第一个出现的位置。如果不存在输出0。
  5. 再一次输入n个不为零的整数作为节点元素值,遇到0代表输入结束(不创建元素值为0的节点),创建一个新的有序链表。输出整个链表。
  6. 使用链表遍历器实现上面两个有序链表的合并,输出合并后的有序链表。
  7. 提示:注意单节点链表的测试。

【编译工具及其版本】

VScode,mingw3.0

【结论分析、实验体会(去除重复,最少60个汉字)】

本题要求实现有序链表以及其操作。整体思路不难但是具体实现起来有很多细节需要注意,首先确认自己不是看着ppt或者书来实现的,否则会有很多东西被自己忽略掉。首先是在确认链表的结构的时候,我们必然要定义一个Node结点类这个是链表的基本组成元素,然后就会遇到第一个问题——既然Node是元素那么我们需不需要定义一个类称为Nodelist代表链表里面包含元素Node。我一开始是这么想的,但是在思考一段时间后否认了这样的想法理由如下:NodeList的本质是一个指针。这句话的意思就是链表是没有长度概念的,也就是说链表可以无限增加。那么我们定义一个新的链表的本质操作就是给他一个开头就是给他一个指向Node的指针,那么这个链表就是被创建了。有了这个想法不难推出,既然创建链表就是创建一个新的Node指针,那么我们便不需要重新建立一个类放NodeList,因为它和Node没有本质的区别。所以我们选用的是给Node*一个别名叫做NodeList,这样子我们创建一个NodeList就是创建一个指向Node的指针也就是创建了一个新的链表。

接下来我遇到的问题都是出在细节上:

  1. 链表的创建一定要带上头结点,如果不带上头结点那么在遇到空指针时便会出现问题,那便是把最后一个元素删除则整个链表也跟着删除了,这是我们所不期望的。
  2. 链表的操作例如插入、删除、查找都要考虑两种特殊情况空链表以及仅仅存在一个元素的链表。在这里我也思考了原因。首先我们知道链表的插入需要找到链表插入位置的前一个位置,那么比较时必不可少的就是出现t->next这种情况,那么如果链表为空则会导致我们next后到达了null,同时有序插入必然要t->data,这时我们就会找空指针的data出现异常。同时对于仅仅存在一个元素的情况,由于我们存在头结点并采用了t=list->next在循环前的结构,所以导致直接到第一个元素上使得如果插入元素小于第一个元素则会造成错误。
  3. 对于删除操作也是同样。当存在空链表时我们不能允许执行删除所以要单独处理,当删除第一个元素时要对头结点操作而对于一般结点删除不用操作头节点,所以这里也要单独处理。
  4. 对于查找操作,存在空链表时,不能允许进行查找直接返回0,对于仅有一个元素时,也要单独进行处理,因为下面的一般操作需要进行t->data的操作来决定是否往下查找,如果我们仅有一个元素且该元素并不是索要找的元素,则会往下查找到空指针造成错误。所以需要对一个元素进行单独处理
  5. 综上需要考虑特判的条件有空链表、链表仅存在一个元素且对其操作时、链表存在多个元素对第一个操作时。
#include <iostream>
using namespace std;
struct Node {
    int data;
    Node* next;
};
typedef Node* NodeList;
NodeList createSortedNodeList(int num[]) {
    NodeList head = new Node;
    head->data = -1;
    head->next = nullptr;
    for (int i = 0; num[i] != 0; i++) {
        Node* newNode = new Node;
        newNode->data = num[i];
        newNode->next = nullptr;
        Node* prev = head;
        Node* current = head->next;
        while (current != nullptr && current->data < newNode->data) {
            prev = current;
            current = current->next;
        }
        prev->next = newNode;
        newNode->next = current;
    }
    return head;
}
void printNodeList(NodeList head) {
    if(head->next==NULL){
        cout<<"<null>"<<endl;
    }
    else{
        Node* current = head->next;
        while (current != nullptr) {
            cout << current->data;
            if (current->next != nullptr) {
                cout << ",";
            }
            current = current->next;
        }
        cout << endl;
    }
}
NodeList merge(NodeList list1, NodeList list2) {
    NodeList result = new Node;
    result->data = -1;
    result->next = nullptr;
    Node* endNode = result;
    Node* a = list1->next;
    Node* b = list2->next;
    while (a && b) {
        if (a->data < b->data) {
            endNode->next = new Node;
            endNode->next->data = a->data;
            endNode->next->next = nullptr;
            a = a->next;
        } else {
            endNode->next = new Node;
            endNode->next->data = b->data;
            endNode->next->next = nullptr;
            b = b->next;
        }
        endNode = endNode->next;
    }
    while (a) {
        endNode->next = new Node;
        endNode->next->data = a->data;
        endNode->next->next = nullptr;
        a = a->next;
        endNode = endNode->next;
    }
    while (b) {
        endNode->next = new Node;
        endNode->next->data = b->data;
        endNode->next->next = nullptr;
        b = b->next;
        endNode = endNode->next;
    }
    return result;
}
NodeList insert(NodeList list1, int data) {//存在两个特殊情况:空链表以及只有一个元素时
    Node* newNode = new Node;
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    if (list1->next == NULL) {
        list1->next = newNode;//空链表特殊处理
    } else {
        Node* t = list1->next;//决定了空链表不行。同时直接到第一个元素上导致插入元素小于它时出问题
        if (data < t->data) {
            newNode->next = t;
            list1->next = newNode;
        } else {
            while (t->next != NULL && t->next->data <= data) {
                t = t->next;
            }
            newNode->next = t->next;
            t->next = newNode;
        }
    }
    return list1;
}
NodeList deleteNumber(NodeList list1, int data) {//两个特殊情况:空链表,只有一个元素的链表
    Node* t = list1->next;
    if (t == NULL) {
        return list1; 
    }
    if (t->data == data) {
        list1->next = t->next;
        delete t;
        return list1;
    }
    while (t->next != NULL && t->next->data != data) {//决定考虑空链表
        t = t->next;
    }
    if (t->next != NULL) {
        Node* a = t->next;
        t->next = a->next;//这里决定特殊情况有只有一个元素的情况
        delete a;
    }
    return list1;
}
int positonFind(NodeList list1,int data){
    if(list1->next==nullptr)
    return 0;
    else{
        int count=1;
        Node* t=list1->next;//决定空链表是特殊情况
        if(t->next==nullptr){
            if(t->data!=data)
            return 0;
            else
            return 1;
        }
        else{
            while(t!=NULL&&t->data!=data){//决定一个元素且元素值不等于data时会出问题
                t=t->next;
                count++;
            }
            if(t->data!=data)
            count=0;
            return count;
        }
    }
}
int main() {
    NodeList nodeList1;
    int num1[50] = {0};
    int t, count = 0;
    int insertNum,deleteNum,findNum=0;
    cout << "Input1" << endl;
    cin >> t;
    while (t != 0) {
        num1[count++] = t;
        cin >> t;
    }
    cout << "Output1" << endl;
    nodeList1 = createSortedNodeList(num1);
    printNodeList(nodeList1);
    NodeList nodeList2;
    int num2[50] = {0};
    count = 0;
    cout <<"Input2"<< endl;
    cin >> t;
    while (t != 0) {
        num2[count++] = t;
        cin >> t;
    }
    cout << "Output2" << endl;
    nodeList2 = createSortedNodeList(num2);
    printNodeList(nodeList2);
    NodeList mergedList = merge(nodeList1, nodeList2);
    cout <<"Combine"<< endl;
    printNodeList(mergedList);
    cout<<"Insert"<<endl;
    cin>>insertNum;
    Node* InsertionList=insert(mergedList,insertNum);
    cout<<"Insertion"<<endl;
    printNodeList(InsertionList);
    cout<<"Delete"<<endl;
    cin>>deleteNum;
    Node* deletetionList=deleteNumber(InsertionList,deleteNum);
    cout<<"Deletion"<<endl;
    printNodeList(deletetionList);
    cout<<"Find"<<endl;
    cin>>findNum;
    int potion=positonFind(deletetionList,findNum);
    cout<<"Position"<<endl;
    cout<<potion<<endl;
    cout<<"End"<<endl;
    return 0;
}
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