第三次作业（线性表）

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这个作业要求在哪里	https://edu.cnblogs.com/campus/qdu/DS2020/homework/11232
这个作业的目标	<掌握线性表中元素的前驱、后续的概念，对线性表相应算法的时间复杂度进行分析>
学号	2018204187
一、实验目的
1、掌握线性表中元素的前驱、后续的概念。
2、掌握顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法。
3、对线性表相应算法的时间复杂度进行分析。
4、理解顺序表、链表数据结构的特点（优缺点）。

二、实验预习
说明以下概念
1、线性表：线性表是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构。线性表（linear list）是数据结构的一种，一个线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。
线性表中数据元素之间的关系是一对一的关系。
2、顺序表：顺序表是在计算机内存中以数组的形式保存的线性表，线性表的顺序存储是指用一组地址连续的存储单元依次存储线性表中的各个元素、使得线性表中在逻辑结构上相邻的数据元素存储在相邻的物理存储单元中，即通过数据元素物理存储的相邻关系来反映数据元素之间逻辑上的相邻关系，采用顺序存储结构的线性表通常称为顺序表。顺序表是将表中的结点依次存放在计算机内存中一组地址连续的存储单元中。
3、链表：链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个节点里存到下一个节点的指针(Pointer)。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。
使用链表结构可以克服数组链表需要预先知道数据大小的缺点，链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域。

三、实验内容和要求
1、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1

#define INIT_SIZE 5     /*初始分配的顺序表长度*/
#define INCREM 5        /*溢出时，顺序表长度的增量*/
typedef  int ElemType;  /*定义表元素的类型*/
typedef struct Sqlist{
    ElemType *slist;      /*存储空间的基地址*/
    int length;           /*顺序表的当前长度*/
    int listsize;         /*当前分配的存储空间*/
}Sqlist;

int InitList_sq(Sqlist *L); /*_________________________*/
int CreateList_sq(Sqlist *L,int n); /*_________________________*/
int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e);/*_________________________*/
int PrintList_sq(Sqlist *L);  /*输出顺序表的元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i); /*删除第i个元素*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e); /*查找值为e的元素*/

int InitList_sq(Sqlist *L){
    L->slist=(ElemType*)malloc(INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
    if(!L->slist) return ERROR;      
    L->length=0;                     
    L->listsize=INIT_SIZE;           
    return OK;                   
}/*InitList*/

int CreateList_sq(Sqlist *L,int n){
    ElemType e;
    int i;
    for(i=0;i<n;i++){
        printf("input data %d",i+1);
        scanf("%d",&e);
        if(!ListInsert_sq(L,i+1,e))
            return ERROR;
    }
    return OK;
}/*CreateList*/

/*输出顺序表中的元素*/
int PrintList_sq(Sqlist *L){
    int i;
    for(i=1;i<=L->length;i++)
        printf("%5d",L->slist[i-1]);
    return OK;
}/*PrintList*/

int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e){
    int k;
if(i<1||i>L->length+1) 
return ERROR;    
if(L->length>=L->listsize){  
L->slist=(ElemType*)realloc(L->slist,
(INIT_SIZE+INCREM)*sizeof(ElemType));
        if(!L->slist) 
return ERROR; 
L->listsize+=INCREM;                
}
    for(k=L->length-1;k>=i-1;k--){         
        L->slist[k+1]= L->slist[k];
    }
    L->slist[i-1]=e;                     
    L->length++;                         
    return OK;
}/*ListInsert*/

/*在顺序表中删除第i个元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){


}
/*在顺序表中查找指定值元素，返回其序号*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e){    


}

int main(){
    Sqlist sl;
    int n,m,k;
    printf("please input n:");  /*输入顺序表的元素个数*/
    scanf("%d",&n);
    if(n>0){
        printf("\n1-Create Sqlist:\n");
        InitList_sq(&sl);
        CreateList_sq(&sl,n);
        printf("\n2-Print Sqlist:\n");
        PrintList_sq(&sl);
        printf("\nplease input insert location and data:(location,data)\n");
        scanf("%d,%d",&m,&k);
        ListInsert_sq(&sl,m,k);
        printf("\n3-Print Sqlist:\n");
        PrintList_sq(&sl);
        printf("\n");
        }
    else
        printf("ERROR");
    return 0;
}
　　

运行结果:

算法分析:
算法的数据结构：线性表；
算法的概述：首先选择顺序表的动态储存方式进行顺序表结构的定义，然后声明各种操作函数以及预定义命令，接着编写各种操作函数的函数体，在主函数中首先调用InitList_sq(&sl)初始化，然后调用CreateList_sq()创建顺序表，调用PrintList_sq()函数输出该顺序表中元素的值，调用ListInsert_sq()函数，进行插入操作，并输出新元素后的状态;
空间复杂度：O(logN);
时间复杂度：O(N).

2、为第1题补充删除和查找功能函数，并在主函数中补充代码验证算法的正确性。
删除算法代码：

int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i){
        if (L->length==0) return ERROR;
	if (i<1||i>L->length) return ERROR;
	for(int j = i;j<L->length;j++){
		L->slist[j-1]=L->slist[j];
	}
	L->length--;
	return OK;

}

输入结果:

算法分析:
算法概述：在主函数中调用删除功能函数并传参进去，首先判断所传值是否满足条件，若满足，则开始从顺序表的第一个元素遍历，直到找到第i个位置的元素，并将其删除，后面的元素一次前移，填补。而表的长度减1，删除成功。若不满足，则返回0，表示删除失败;
时间复杂度：O(N).

查找算法代码:

int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e){    
	for(int i=1; i<=L->length; i++){
		if(L->slist[i-1]==e) return i;
	}
	return ERROR;

}

运算结果:
算法分析:算法概述：在主函数中调用删除功能函数并传参进去，首先判断所传值是否满足条件，若满足，则开始从顺序表的第一个元素遍历，直到找到第i个位置的元素，并将其删除，后面的元素一次前移，填补。而表的长度减1，删除成功。若不满足，则返回0，表示删除失败;
时间复杂度：O(N).

3、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef  int ElemType; /*定义表元素的类型*/
typedef struct LNode{  /*线性表的单链表存储*/
    ElemType data;
    struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;

LinkList CreateList(int n); /*___建立带表头结点的单链表________*/
void PrintList(LinkList L); /*输出带头结点单链表的所有元素*/
int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e); /*__在单链表中查找第i个结点的值___*/

LinkList CreateList(int n){
    LNode *p,*q,*head;
    int i;
    head=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));       
    head->next=NULL;
    p=head;
    for(i=0;i<n;i++){
       q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));       
       printf("input data %i:",i+1);
       scanf("%d",&q->data);            /*输入元素值*/
       q->next=NULL;                    /*结点指针域置空*/
       p->next=q;                       /*新结点连在表末尾*/
       p=q;
    }
    return head;
}/*CreateList*/

void PrintList(LinkList L){
    LNode *p;
    p=L->next;  /*p指向单链表的第1个元素*/
    while(p!=NULL){
        printf("%5d",p->data);
        p=p->next;
    }
}/*PrintList*/

int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e){
    LNode *p;int j=1;
    p=L->next;
    while(p&&j<i){                      
        p=p->next;j++;
    }
    if(!p||j>i)
        return ERROR;                  
*e=p->data;                       
return OK;
}/*GetElem*/

int InsertList(LinkList L,int i,ElemType e){
	int j =1; LNode *p,*q;p=L->next;
	while(p&&j<i-1){
		p=p->next;j++;
	}
	if(!p) return ERROR;
	q=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
	q->data=e;q->next=p->next;p->next=q;
	return OK;
}

int DeleteList(LinkList L,ElemType e){
	LNode *p,*q;  p=L->next;
	while(p&&p->data!=e){
		q=p; p=p->next;
	}
	if(!p) return ERROR;
	else{
		q->next=p->next; free(p);
		return OK;
	}
}

int main(){
    int n,i;ElemType e;
    LinkList L=NULL;            /*定义指向单链表的指针*/
    printf("please input n:");  /*输入单链表的元素个数*/
    scanf("%d",&n);
    if(n>0){
        printf("\n1-Create LinkList:\n");
        L=CreateList(n);        
        printf("\n2-Print LinkList:\n");
        PrintList(L);           
        printf("\n3-GetElem from LinkList:\n");
        printf("input i=");
        scanf("%d",&i);
        if(GetElem(L,i,&e))     
            printf("No%i is %d",i,e);
        else
            printf("not exists");
        printf("\n4-Insert from LinkList:\n");  
        printf("input i="); scanf("%d", &i);   
        printf("input e="); scanf("%d", &e);  
        InsertList(L,i,e);  PrintList(L);
        printf("\n5-Delete from LinkList:\n"); 
        printf("input e="); scanf("%d",&e);  
        DeleteList(L,e); PrintList(L);  
	printf("\n");  
    }else
        printf("ERROR");
    return 0;
}

运行结果:

算法分析:
*空间复杂度：O(logN);
*时间复杂度：O(N).

4、为第3题补充插入功能函数和删除功能函数。并在主函数中补充代码验证算法的正确性。
插入算法代码：

int InsertList(LinkList L,int i,ElemType e){
	int j =1; LNode *p,*q;p=L->next;
	while(p&&j<i-1){
		p=p->next;j++;
	}
	if(!p) return ERROR;
	q=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
	q->data=e;q->next=p->next;p->next=q;
	return OK;
}

运行结果:

算法分析:时间复杂度：O(N).

删除算法代码:

int DeleteList(LinkList L,ElemType e){
	LNode *p,*q;  p=L->next;
	while(p&&p->data!=e){
		q=p; p=p->next;
	}
	if(!p) return ERROR;
	else{
		q->next=p->next; free(p);
		return OK;
	}
}

运行结果：
算法分析：时间复杂度：O(N).

四、实验小结：
我的C语言功底还有待加强，然后线性表插入和删除在不输入代码的基础上理解的还行，但还需要把代码多次输入一下才能有很大的提升。