数据结构__实验 二 集合的并、交和差运算

实验 二  集合的并、交和差运算

 

// 在写代码的过程中，没有注意头结点~~~  导致出现了很多野指针~~~ ，几乎重写. 。o 0  ~~~

// 经同学检查，发现有错误~~~  红色部分代码已经修正

 //集合的并、交和差运算

/*
选作内容
(1)集合元素的判定和子集判定运算
(2)求集合的补集
(3)集合的混合式运算表达求值
(4)集合的元素类型推广到其他类型，甚至任意类型

*/

/*
测试数据：

 (1)Set1 = "magazine"，Set2 = "paper"，
 Set1∪Set2 = "aegimnpra"，Set1∩Set2 = "ae"，Set1 - Set2 = "gimnz"
 (2)Set1 = 012oper4a6tion89"，Set2 = "error date"，
 Set1∪Set2 = "adeinoprt"，Set1∩Set2 = "aeort"，Set1 - Set2 = "inp"
*/

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cstdio>
using namespace std;

#define ElemType char

typedef struct ElemNode
{
 ElemType elem;
 struct ElemNode *next;
}ElemNode, *Set;

//-------------FunctionList------------------------------
//---------------函数原型--------------------------------
int LengthOf(Set src);//返回一个集合的长度
void CreateSet(Set dest);//创建一个新的字母集合，限定a-z
void EmptySet(Set dest);//清空一个集合，保留头结点
void DestroySet(Set dest);//销毁集合
void SortSet(Set dest);//对一个集合进行从小到大的排序
void DisplaySet(Set src);//打印集合的所有元素

int ExistElem(Set dest, ElemType e);//判断元素是否存在于集合中
void DelElem(Set dest, ElemType e);//删除集合中的一个元素一次
void AddElem(Set dest, ElemType e);//在链表尾部追加一个元素
void ContactSet(Set dest, Set src);//连接一个集合到另一个集合
void AddSet(Set dest, Set src1, Set src2);//集合并运算
void MulSet(Set dest, Set src1, Set src2);//集合交运算
void SubSet(Set dest, Set src1, Set src2);//集合差运算
int ExistSubset(Set dest, Set src);//子集判断
void NegSet(Set dest, Set src);//求补集

int main()
{
 Set dest=(Set)malloc(sizeof(ElemNode));
 Set src1=(Set)malloc(sizeof(ElemNode));
 Set src2=(Set)malloc(sizeof(ElemNode));
 dest->next=NULL;
 cout<<"输入两个集合："<<endl;
 CreateSet(src1);CreateSet(src2);
 cout<<endl;
 cout<<"Set1 = ";DisplaySet(src1);
 cout<<"\t";
 cout<<"Set2 = ";DisplaySet(src2);
 cout<<endl<<endl;
 int item;
 cout<<"1->集合并"<<"   "<<"2->集合交"<<"  "<<"3->集合差"<<"   "<<"非零整数->错误！重输"<<"   "<<"0->进入下一步演示"<<endl;
 while(cin>>item)
 {
  if(item)
   switch(item)
   {
   case 1: cout<<"集合并运算：Set1∪Set2 = ";
     AddSet(dest, src1, src2);
     DisplaySet(dest);
     EmptySet(dest);
     cout<<endl;break;
   case 2: cout<<"集合交运算：Set1∩Set2 = ";
     MulSet(dest, src1, src2);
     DisplaySet(dest);
     EmptySet(dest);
     cout<<endl;break;
   case 3: cout<<"集合差运算：Set1-Set2 = ";
     SubSet(dest, src1, src2);
     DisplaySet(dest);
     EmptySet(dest);
     cout<<endl;break;
   default:  cout<<"输入错误！重输！！！"<<endl;break;
    
   }
  else {cout<<"进入下一步演示..."<<endl;break;} // 此处在VC++ 6.0 运行与CFree中有点不同（在CFree中要按下回车~~~）

 } 
 getchar();
 cout<<"输入一个集合："<<endl;
 CreateSet(dest);
 cout<<"原集合为：";
 DisplaySet(dest);
 cout<<endl<<endl;
 char ch;
 cout<<"在链表尾部添加一个元素ch = ";
 cin>>ch;
 AddElem(dest, ch);
 DisplaySet(dest);
 cout<<endl<<endl;
 cout<<"删除集合中的存在的某个元素ch = ";  cin>>ch;
 DelElem(dest, ch);
 DisplaySet(dest);cout<<endl<<endl;
 cout<<"再创建一个集合src = ";
 Set src=(Set)malloc(sizeof(ElemNode));
 getchar();
 CreateSet(src);
 cout<<"将src集合链接到集合dest中..."<<endl;
 ContactSet(dest, src);
 cout<<"此时dest为：";
 DisplaySet(dest);
 cout<<endl;
 if(ExistSubset(dest, src))
  cout<<"此时src是dest的子集..."<<endl;
 else
  cout<<"此时src不是dest的子集..."<<endl;
 cout<<endl<<"dest = ";
 DisplaySet(dest);
 cout<<endl;
 cout<<"dest的补集是：";
 Set p=(Set)malloc(sizeof(ElemNode));
 p->next=NULL;
 NegSet(p, dest);
 DisplaySet(p);
 cout<<endl<<"演示结束!!!"<<endl;
 DestroySet(dest);
 return 0;
}

//---------------BasicFunctions-----------------------
//------------------函数实现--------------------------
int LengthOf(Set src)
{
 //返回一个集合的长度
 int i=0;
 while(src->next!=NULL)
 {
  i++;
  src=src->next;
 }
 return i;
}//LengthOf

void CreateSet(Set dest)
{
 //创建一个新的字母集合，限定a-z
 ElemType ch;
 Set p=dest,n;
 for(;;)
 {
  ch=getchar();
  if(ch=='\n') break;
  if(ch<97||ch>122) continue;
  n=(Set)malloc(sizeof(ElemNode));
  p->next=n;
  n->elem=ch;
  n->next=NULL;
  p=n;
 }
 return ;
}//CreateSet

void EmptySet(Set dest)
{
 //清空一个集合，保留头结点
 Set p,n;
 while(dest->next!=NULL)
 {
  p=dest;
  n=p->next;
  for(;n->next!=NULL;)
  {
   p=n;
   n=n->next;
  }
  free(n);
  p->next=NULL;
 }
}//EmptySet

void DestroySet(Set dest)
{
 //销毁集合
 EmptySet(dest);
 free(dest);
}//DestroySet

void SortSet(Set dest)
{
 //对一个字母集合进行从小到大的排序
 int i,j,l,flag;
 Set p,q,n;
 l=LengthOf(dest);
 if(l<2) return;
 flag=1;
 for(i=l-1;i>0&&flag==1;i--)
 {
  flag=0;
  p=dest;
  q=p->next;
  n=q->next;
  for(j=0;j<i;j++)
  {
   if(q->elem>n->elem)
   {
    flag=1;
    p->next=n;
    q->next=n->next;
    n->next=q;
    q=p->next;
    n=q->next;
   }
   p=q;
   q=n;
   n=n->next;
  }
 }
}//SortSet

void DisplaySet(Set src)
{
 //打印集合的所有元素
 Set p;
 if(src->next==NULL)
 {
  printf("φ");
  return ;
 }
 p=src;
 do
 {
  p=p->next;
  putchar(p->elem);
 } while(p->next!=NULL);
}//DisplaySet

int ExistElem(Set dest, ElemType e)
{
 //判断元素是否存在于集合中
 Set p=dest;
 if(LengthOf(p)==0)
  return 0;
 else{
 p=p->next;
 while(p->elem!=e)
 {
  if(p->next==NULL)
   return 0;
  p=p->next;
 }
 return 1;
 }
}//ExistElem

void DelElem(Set dest, ElemType e)
{
 //删除集合中的一个元素一次
 Set p=dest,q;
 if(LengthOf(p)==0)
  return ;
 q=p->next;
 if(LengthOf(p)==1)
 {
  p->next=NULL;
  free(q);
 }
 while(q->elem!=e)
 {
  p=p->next;
  q=q->next;
 }
 if(q->next==NULL)
  {
  p->next=NULL;
  free(q);
 }
 else
  p->next=q->next;
}//DelElem

void AddElem(Set dest, ElemType e)
{
 //在链表尾部追加一个元素
 Set p=dest, n;
 while(p->next!=NULL)
  p=p->next;
 n=(Set)malloc(sizeof(ElemNode));
 p->next=n;
 n->elem=e;
 n->next=NULL;
}//AddElem

void ContactSet(Set dest, Set src)
{
 //连接一个集合到另一个集合
 Set p=dest;
 while(p->next!=NULL)
  p=p->next;
 p->next=src->next;
}//ContactSet

void AddSet(Set dest, Set src1, Set src2)
{
 //集合并运算
 SortSet(src1);SortSet(src2);
 int i=0,j=0,len1=LengthOf(src1),len2=LengthOf(src2);
 src1=src1->next;src2=src2->next;
 while(i<len1&&j<len2)
 {
  if(src1->elem<=src2->elem)
  {
   i++;
   if(!ExistElem(dest, src1->elem))
   {
    AddElem(dest, src1->elem);
    src1=src1->next;
   }
   else
   {
    src1=src1->next;
   }
  }
  else
  {
   j++;
   if(!ExistElem(dest, src2->elem))
   {
    AddElem(dest, src2->elem);
    src2=src2->next;
   }
   else
   {
    src2=src2->next;
   }
  }
 }
 while(i<len1)
 {
  i++;
  if(!ExistElem(dest, src1->elem))
  {
   AddElem(dest, src1->elem); 
   src1=src1->next;
  }
 }
 while(j<len2)
 {
  j++;
  if(!ExistElem(dest, src2->elem))
  {
   AddElem(dest, src2->elem);
   src2=src2->next;
  }
 }
}//AddSet

void MulSet(Set dest, Set src1, Set src2)
{
 //集合交运算
 SortSet(src1);SortSet(src2);
 int i=0,j=0,len1=LengthOf(src1),len2=LengthOf(src2);
 src1=src1->next;src2=src2->next;
 while(i<len1&&j<len2)
 {
  if(src1->elem<src2->elem) {i++;src1=src1->next;}
  else if(src1->elem>src2->elem) {j++;src2=src2->next;}
  else
  {
   i++;j++;
   if(!ExistElem(dest, src1->elem))
   {
    AddElem(dest, src1->elem);
    src1=src1->next;
    src2=src2->next;
   }
  }
 }
}//MulSet

void SubSet(Set dest, Set src1, Set src2)
{
 //集合差运算
 SortSet(src1);SortSet(src2);
 int i=0,len=LengthOf(src1);
 src1=src1->next;
 while(i<len)
 {
  i++;
  if(!ExistElem(src2, src1->elem))
  {
   if(!ExistElem(dest, src1->elem))
   {
    AddElem(dest, src1->elem);
    src1=src1->next;
   }
  }
  else
  {
   src1=src1->next;
  }
 }
}//SubSet

int ExistSubset(Set dest, Set src)
{
 //子集判断
 int i=0,len=LengthOf(src);
 src=src->next;
 while(i<len)
 {
  if(!ExistElem(dest, src->elem))
   return 0;
  i++;
  src=src->next;
 }
 return 1;
}//ExistSubset

void NegSet(Set dest, Set src)
{
 //求补集
 SortSet(src);
 int i=0;
 while(i<26)
 {
  if(!ExistElem(src, i+97))
   AddElem(dest, i+97);
  i++;
 }
}//NegSet

 

运行示意图：