【开卷数据结构 】多项式的链表表示

简介: 【开卷数据结构 】多项式的链表表示

多项式的单向链表表示


通常情况下,要存储的多项式为:image.png

其中,image.png 是非零系数,image.png 是非负整形指数,image.png。把每一项表示为一个结点,该结点包含系数域,指针域和指向下一项的指针。假设系数为整数,则结点可由下方所示:


9bc3bd1550fa40a3fc6f154d2adbd003_dbf617b1298f428a9479a5934ae83eda.png


参考代码


typedef struct poly_node *poly_pointer
typedef struct poly_node {
  int coef;
  int expon;
  poly_pointer link;
};


图解存储方式


我们来看看这两个多项式的存储方式:


dcf6e7983e5be611e1a570d7a21dac39_eq_a%3D3x%5E%7B14%7D+2x%5E%7B8%7D+1.png

image.png

0e1e1b6853a564728a501011cb6c5581_3666661ec46644d2874f7deaf6217cfc.png


多项式加法


图解算法原理


为了将两个多项式相加,从 a 和 b 所指向的结点开始比较两个多项式的各个项。如果这两项的指数相同,那么把它们的系数相加,并生成一个新的结果项,然后移动这两个指针,分别指向多项式 a 和 b 的下一个结点。如果 a 的当前项指数小于 b 的当前项指数,那么生成 b 的副本项,加入到结果 d 中,并移动指针指向 b 的下一项。如果 a−>exp⁡on>b−>exp⁡on,那么对 a 采取同样的操作。


多项式的处理过程如下所示:


第一步:a−>exp⁡on==b−>exp⁡on


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第二步:a−>exp⁡on<b−>exp⁡on


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第三步:a−>exp⁡on>b−>exp⁡on


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后面的情况处理方法相同,这里就不一一展开说明了


新结点的生成


每次生成一个新结点,设置它的 coef 域和 expon 域,并将它添加到 d 的尾部,为了避免每次加入新结点时都搜索 d 的最后结点,使用函数 rear 指向 d 中最后的结点。


参考代码


void attach(float coefficient,int exponent,poly_pointer *ptr)
{
  poly_pointer temp;
  temp=(poly_pointer) malloc(sizeof(poly_node));
  temp->coef=coefficient;
  temp->expon=exponent;
  (*ptr)->link=temp;
  *ptr=temp;
}


多项式加法参考代码


poly_pointer padd(poly_pointer a,poly_pointer b)
{
  poly_pointer front, rear, temp;
  int sum;
  rear=(poly_pointer) malloc(sizeof(poly_node));
  front=rear;
  while(a&&b)
  switch(COMPARE(a->expon,b->expon)){
    case-1://a->expon<b->expon
    attach(b->coef,b->expon,&rear);
    b=b->link;
    break;
    case 0://a->expon=b->expon
    sum=a->coef+b->coef;
    if(sum) attach(sum,a->expon,&rear);
    a=a->link;b=b->link;
    break;
    case 1://a->expon>b->expon
    attach(a->coef,a->expon,&rear);
    a=a->link;
  }
  //复制链表 a 的其余部分,然后复制链表 b
  for(;a;a=a->link) attach(a->coef,a->expon,&rear);
  for(;b;b=b->link) attach(b->coef,b->expon,&rear);
    rear->link=NULL;
  //删除额外的初始节点
  temp=front;front=front->link;free(temp);
  return front;
}


多项式结点的删除


链表非常适合用于多项式的操作,利用链表作为链表存储表示,可以更方便的写出多项式的输入,输出,加法,减法和乘法等操作函数。如果需要操作更多的多项式,那么回收用于表示多项式的结点是很有必要的。通过回收结点,还可以利用它来保存其他的多项式。


参考代码


void erase(poly_pointer *ptr)
{
  poly_pointer temp;
  while(*ptr)
  {
  temp=*ptr;
  *ptr=(*ptr)->link;
  free(temp);
  }


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