清华严蔚敏《数据结构》的全部代码实现C语言复习课程.doc

清华严蔚敏《数据结构》的全部代码实现C语言

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/* c1.h (程序名) */
#include<string.h>
#include<ctype.h>
#include<malloc.h> /* malloc()等 */
#include<limits.h> /* INT_MAX等 */
#include<stdio.h> /* EOF(=^Z或F6),NULL */
#include<stdlib.h> /* atoi() */
#include<io.h> /* eof() */
#include<math.h> /* floor(),ceil(),abs() */
#include<process.h> /* exit() */
/* 函数结果状态代码 */
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
/* #define OVERFLOW -2 因为在math.h中已定义OVERFLOW的值为3,故去掉此行 */
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 Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */
/* algo2-1.c 实现算法2.1的程序 */
#include"c1.h"
typedef int ElemType;

#include"c2-1.h"
/*c2-1.h 线性表的动态分配顺序存储结构 */
#define LIST_INIT_SIZE 10 /* 线性表存储空间的初始分配量 */
#define LISTINCREMENT 2 /* 线性表存储空间的分配增量 */
typedef struct
{
ElemType *elem; /* 存储空间基址 */
int length; /* 当前长度 */
int listsize; /* 当前分配的存储容量(以sizeof(ElemType)为单位) */
}SqList;

#include"bo2-1.c"
/* bo2-1.c 顺序表示的线性表(存储结构由c2-1.h定义)的基本操作(12个) */
Status InitList(SqList *L) /* 算法2.3 */
{ /* 操作结果：构造一个空的顺序线性表 */
(*L).elem=(ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
if(!(*L).elem)
exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */
(*L).length=0; /* 空表长度为0 */
(*L).listsize=LIST_INIT_SIZE; /* 初始存储容量 */
return OK;
}

Status DestroyList(SqList *L)
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：销毁顺序线性表L */
free((*L).elem);
(*L).elem=NULL;
(*L).length=0;
(*L).listsize=0;
return OK;
}

Status ClearList(SqList *L)
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
(*L).length=0;
return OK;
}

Status ListEmpty(SqList L)
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */
if(L.length==0)
return TRUE;
else
return FALSE;
}

int ListLength(SqList L)
{ /* 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 */
return L.length;
}

Status GetElem(SqList L,int i,ElemType *e)
{ /* 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 */
if(i<1||i>L.length)
exit(ERROR);
*e=*(L.elem+i-1);
return OK;
}

int LocateElem(SqList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType))
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在，compare()是数据元素判定函数(满足为1,否则为0) */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系compare()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。算法2.6 */
ElemType *p;
int i=1; /* i的初值为第1个元素的位序 */
p=L.elem; /* p的初值为第1个元素的存储位置 */
while(i<=L.length&&!compare(*p++,e))
++i;
if(i<=L.length)
return i;
else
return 0;
}

Status PriorElem(SqList L,ElemType cur_e,ElemType *pre_e)
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱， */
/* 否则操作失败，pre_e无定义 */
int i=2;
ElemType *p=L.elem+1;
while(i<=L.length&&*p!=cur_e)
{
p++;
i++;
}
if(i>L.length)
return INFEASIBLE;
else
{
*pre_e=*--p;
return OK;
}
}

Status NextElem(SqList L,ElemType cur_e,ElemType *next_e)
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继， */
/* 否则操作失败，next_e无定义 */
int i=1;
ElemType *p=L.elem;
while(i<L.length&&*p!=cur_e)
{
i++;
p++;
}
if(i==L.length)
return INFEASIBLE;
else
{
*next_e=*++p;
return OK;
}
}

Status ListInsert(SqList *L,int i,ElemType e) /* 算法2.4 */
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)+1 */
/* 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 */
ElemType *newbase,*q,*p;
if(i<1||i>(*L).length+1) /* i值不合法 */
return ERROR;
if((*L).length>=(*L).listsize) /* 当前存储空间已满,增加分配 */
{
newbase=(ElemType *)realloc((*L).elem,((*L).listsize+LISTINCREMENT)*sizeof(ElemType));
if(!newbase)
exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */
(*L).elem=newbase; /* 新基址 */
(*L).listsize+=LISTINCREMENT; /* 增加存储容量 */
}
q=(*L).elem+i-1; /* q为插入位置 */
for(p=(*L).elem+(*L).length-1;p>=q;--p) /* 插入位置及之后的元素右移 */
*(p+1)=*p;
*q=e; /* 插入e */
++(*L).length; /* 表长增1 */
return OK;
}

Status ListDelete(SqList *L,int i,ElemType *e) /* 算法2.5 */
{ /* 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 */
ElemType *p,*q;
if(i<1||i>(*L).length) /* i值不合法 */
return ERROR;
p=(*L).elem+i-1; /* p为被删除元素的位置 */
*e=*p; /* 被删除元素的值赋给e */
q=(*L).elem+(*L).length-1; /* 表尾元素的位置 */
for(++p;p<=q;++p) /* 被删除元素之后的元素左移 */
*(p-1)=*p;
(*L).length--; /* 表长减1 */
return OK;
}

Status ListTraverse(SqList L,void(*vi)(ElemType*))
{ /* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素调用函数vi()。一旦vi()失败，则操作失败 */
/* vi()的形参加'&'，表明可通过调用vi()改变元素的值 */
ElemType *p;
int i;
p=L.elem;
for(i=1;i<=L.length;i++)
vi(p++);
printf("\n");
return OK;
}

Status equal(ElemType c1,ElemType c2)
{ /* 判断是否相等的函数，Union()用到 */
if(c1==c2)
return TRUE;
else
return FALSE;
}

void Union(SqList *La,SqList Lb) /* 算法2.1 */
{ /* 将所有在线性表Lb中但不在La中的数据元素插入到La中 */
ElemType e;
int La_len,Lb_len;
int i;
La_len=ListLength(*La); /* 求线性表的长度 */
Lb_len=ListLength(Lb);
for(i=1;i<=Lb_len;i++)
{
GetElem(Lb,i,&e); /* 取Lb中第i个数据元素赋给e */
if(!LocateElem(*La,e,equal)) /* La中不存在和e相同的元素,则插入之 */
ListInsert(La,++La_len,e);
}
}

void print(ElemType *c)
{
printf("%d ",*c);
}

void main()
{
SqList La,Lb;
Status i;
int j;
i=InitList(&La);
if(i==1) /* 创建空表La成功 */
for(j=1;j<=5;j++) /* 在表La中插入5个元素 */
i=ListInsert(&La,j,j);
printf("La= "); /* 输出表La的内容 */
ListTraverse(La,print);
InitList(&Lb); /* 也可不判断是否创建成功 */
for(j=1;j<=5;j++) /* 在表Lb中插入5个元素 */
i=ListInsert(&Lb,j,2*j);
printf("Lb= "); /* 输出表Lb的内容 */
ListTraverse(Lb,print);
Union(&La,Lb);
printf("new La= "); /* 输出新表La的内容 */
ListTraverse(La,print);}
/* algo2-2.c 实现算法2.2的程序 */
#include"c1.h"
typedef int ElemType;
#include"c2-1.h"
#include"bo2-1.c"

void MergeList(SqList La,SqList Lb,SqList *Lc) /* 算法2.2 */
{ /* 已知线性表La和Lb中的数据元素按值非递减排列。 */
/* 归并La和Lb得到新的线性表Lc,Lc的数据元素也按值非递减排列 */
int i=1,j=1,k=0;
int La_len,Lb_len;
ElemType ai,bj;
InitList(Lc); /* 创建空表Lc */
La_len=ListLength(La);
Lb_len=ListLength(Lb);
while(i<=La_len&&j<=Lb_len) /* 表La和表Lb均非空 */
{
GetElem(La,i,&ai);
GetElem(Lb,j,&bj);
if(ai<=bj)
{
ListInsert(Lc,++k,ai);
++i;
}
else
{
ListInsert(Lc,++k,bj);
++j;
}
}
while(i<=La_len) /* 表La非空且表Lb空 */
{
GetElem(La,i++,&ai);
ListInsert(Lc,++k,ai);
}
while(j<=Lb_len) /* 表Lb非空且表La空 */
{
GetElem(Lb,j++,&bj);
ListInsert(Lc,++k,bj);
}
}

void print(ElemType *c)
{
printf("%d ",*c);
}

void main()
{
SqList La,Lb,Lc;
int j,a[4]={3,5,8,11},b[7]={2,6,8,9,11,15,20};
InitList(&La); /* 创建空表La */
for(j=1;j<=4;j++) /* 在表La中插入4个元素 */
ListInsert(&La,j,a[j-1]);
printf("La= "); /* 输出表La的内容 */
ListTraverse(La,print);
InitList(&Lb); /* 创建空表Lb */
for(j=1;j<=7;j++) /* 在表Lb中插入7个元素 */
ListInsert(&Lb,j,b[j-1]);
printf("Lb= "); /* 输出表Lb的内容 */
ListTraverse(Lb,print);
MergeList(La,Lb,&Lc);
printf("Lc= "); /* 输出表Lc的内容 */
ListTraverse(Lc,print);
}

/* algo2-3.c 实现算法2.7的程序 */
#include"c1.h"
typedef int ElemType;
#include"c2-1.h"
#include"bo2-1.c"

void MergeList(SqList La,SqList Lb,SqList *Lc) /* 算法2.7 */
{ /* 已知顺序线性表La和Lb的元素按值非递减排列。 */
/* 归并La和Lb得到新的顺序线性表Lc,Lc的元素也按值非递减排列 */
ElemType *pa,*pa_last,*pb,*pb_last,*pc;
pa=La.elem;
pb=Lb.elem;
(*Lc).listsize=(*Lc).length=La.length+Lb.length;/*不用InitList()创建空表Lc */
pc=(*Lc).elem=(ElemType *)malloc((*Lc).listsize*sizeof(ElemType));
if(!(*Lc).elem) /* 存储分配失败 */
exit(OVERFLOW);
pa_last=La.elem+La.length-1;
pb_last=Lb.elem+Lb.length-1;
while(pa<=pa_last&&pb<=pb_last) /* 表La和表Lb均非空 */
{ /* 归并 */
if(*pa<=*pb)
*pc++=*pa++;
else
*pc++=*pb++;
}
while(pa<=pa_last) /* 表La非空且表Lb空 */
*pc++=*pa++; /* 插入La的剩余元素 */
while(pb<=pb_last) /* 表Lb非空且表La空 */
*pc++=*pb++; /* 插入Lb的剩余元素 */
}

void print(ElemType *c)
{
printf("%d ",*c);
}

void main()
{
SqList La,Lb,Lc;
int j;
InitList(&La); /* 创建空表La */
for(j=1;j<=5;j++) /* 在表La中插入5个元素 */
ListInsert(&La,j,j);
printf("La= "); /* 输出表La的内容 */
ListTraverse(La,print);
InitList(&Lb); /* 创建空表Lb */
for(j=1;j<=5;j++) /* 在表Lb中插入5个元素 */
ListInsert(&Lb,j,2*j);
printf("Lb= "); /* 输出表Lb的内容 */
ListTraverse(Lb,print);
MergeList(La,Lb,&Lc);
printf("Lc= "); /* 输出表Lc的内容 */
ListTraverse(Lc,print);
}

/* algo2-4.c 修改算法2.7的第一个循环语句中的条件语句为开关语句，且当 */
/* *pa=*pb时，只将两者中之一插入Lc。此操作的结果和算法2.1相同 */
#include"c1.h"
typedef int ElemType;
#include"c2-1.h"
#include"bo2-1.c"

int comp(ElemType c1,ElemType c2)
{
int i;
if(c1<c2)
i=1;
else if(c1==c2)
i=0;
else
i=-1;
return i;
}

void MergeList(SqList La,SqList Lb,SqList *Lc)
{ /* 另一种合并线性表的方法（根据算法2.7下的要求修改算法2.7） */
ElemType *pa,*pa_last,*pb,*pb_last,*pc;
pa=La.elem;
pb=Lb.elem;
(*Lc).listsize=La.length+Lb.length; /* 此句与算法2.7不同 */
pc=(*Lc).elem=(ElemType *)malloc((*Lc).listsize*sizeof(ElemType));
if(!(*Lc).elem)
exit(OVERFLOW);
pa_last=La.elem+La.length-1;
pb_last=Lb.elem+Lb.length-1;
while(pa<=pa_last&&pb<=pb_last) /* 表La和表Lb均非空 */
switch(comp(*pa,*pb)) /* 此句与算法2.7不同 */
{
case 0: pb++;
case 1: *pc++=*pa++;
break;
case -1: *pc++=*pb++;
}
while(pa<=pa_last) /* 表La非空且表Lb空 */
*pc++=*pa++;
while(pb<=pb_last) /* 表Lb非空且表La空 */
*pc++=*pb++;
(*Lc).length=pc-(*Lc).elem; /* 加此句 */
}

void print(ElemType *c)
{
printf("%d ",*c);
}

void main()
{
SqList La,Lb,Lc;
int j;
InitList(&La); /* 创建空表La */
for(j=1;j<=5;j++) /* 在表La中插入5个元素 */
ListInsert(&La,j,j);
printf("La= "); /* 输出表La的内容 */
ListTraverse(La,print);
InitList(&Lb); /* 创建空表Lb */
for(j=1;j<=5;j++) /* 在表Lb中插入5个元素 */
ListInsert(&Lb,j,2*j);
printf("Lb= "); /* 输出表Lb的内容 */
ListTraverse(Lb,print);
MergeList(La,Lb,&Lc);
printf("Lc= "); /* 输出表Lc的内容 */
ListTraverse(Lc,print);
}

/* algo2-5.c 实现算法2.11、2.12的程序 */
#include"c1.h"
typedef int ElemType;

#include"c2-2.h"
/* c2-2.h 线性表的单链表存储结构 */
struct LNode
{
ElemType data;
struct LNode *next;
};
typedef struct LNode *LinkList; /* 另一种定义LinkList的方法 */

#include"bo2-2.c"
/* bo2-2.c 单链表线性表(存储结构由c2-2.h定义)的基本操作(12个) */
Status InitList(LinkList *L)
{ /* 操作结果：构造一个空的线性表L */
*L=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
if(!*L) /* 存储分配失败 */
exit(OVERFLOW);
(*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */
return OK;
}

Status DestroyList(LinkList *L)
{ /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：销毁线性表L */
LinkList q;
while(*L)
{
q=(*L)->next;
free(*L);
*L=q;
}
return OK;
}

Status ClearList(LinkList L) /* 不改变L */
{ /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
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;
}

Status ListEmpty(LinkList L)
{ /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */
if(L->next) /* 非空 */
return FALSE;
else
return TRUE;
}

int ListLength(LinkList L)
{ /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int i=0;
LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p) /* 没到表尾 */
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}

Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e) /* 算法2.8 */
{ /* L为带头结点的单链表的头指针。当第i个元素存在时,其值赋给e并返回OK,否则返回ERROR */
int j=1; /* j为计数器 */
LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p&&j<i) /* 顺指针向后查找,直到p指向第i个元素或p为空 */
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p||j>i) /* 第i个元素不存在 */
return ERROR;
*e=p->data; /* 取第i个元素 */
return OK;
}

int LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType))
{ /* 初始条件: 线性表L已存在,compare()是数据元素判定函数(满足为1,否则为0) */
/* 操作结果: 返回L中第1个与e满足关系compare()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 i=0;
LinkList p=L->next;
while(p)
{
i++;
if(compare(p->data,e)) /* 找到这样的数据元素 */
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}

Status PriorElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *pre_e)
{ /* 初始条件: 线性表L已存在 */
/* 操作结果: 若cur_e是L的数据元素,且不是第一个,则用pre_e返回它的前驱, */
/* 返回OK;否则操作失败,pre_e无定义,返回INFEASIBLE */
LinkList q,p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p->next) /* p所指结点有后继 */
{
q=p->next; /* q为p的后继 */
if(q->data==cur_e)
{
*pre_e=p->data;
return OK;
}
p=q; /* p向后移 */
}
return INFEASIBLE;
}

Status NextElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *next_e)
{ /* 初始条件：线性表L已存在 */
/* 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继， */
/* 返回OK;否则操作失败，next_e无定义，返回INFEASIBLE */
LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p->next) /* p所指结点有后继 */
{
if(p->data==cur_e)
{
*next_e=p->next->data;
return OK;
}
p=p->next;
}
return INFEASIBLE;
}

Status ListInsert(LinkList L,int i,ElemType e) /* 算法2.9。不改变L */
{ /* 在带头结点的单链线性表L中第i个位置之前插入元素e */
int j=0;
LinkList p=L,s;
while(p&&j<i-1) /* 寻找第i-1个结点 */
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p||j>i-1) /* i小于1或者大于表长 */
return ERROR;
s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 生成新结点 */
s->data=e; /* 插入L中 */
s->next=p->next;
p->next=s;
return OK;
}

Status ListDelete(LinkList L,int i,ElemType *e) /* 算法2.10。不改变L */
{ /* 在带头结点的单链线性表L中，删除第i个元素,并由e返回其值 */
int j=0;
LinkList p=L,q;
while(p->next&&j<i-1) /* 寻找第i个结点,并令p指向其前趋 */
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p->next||j>i-1) /* 删除位置不合理 */
return ERROR;
q=p->next; /* 删除并释放结点 */
p->next=q->next;
*e=q->data;
free(q);
return OK;
}

Status ListTraverse(LinkList L,void(*vi)(ElemType))
/* vi的形参类型为ElemType，与bo2-1.c中相应函数的形参类型ElemType&不同 */
{ /* 初始条件：线性表L已存在 */
/* 操作结果:依次对L的每个数据元素调用函数vi()。一旦vi()失败,则操作失败 */
LinkList p=L->next;
while(p)
{
vi(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}

void CreateList(LinkList *L,int n) /* 算法2.11 */
{ /* 逆位序(插在表头)输入n个元素的值，建立带表头结构的单链线性表L */
int i;
LinkList p;
*L=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode));
(*L)->next=NULL; /* 先建立一个带头结点的单链表 */
printf("请输入%d个数据\n",n);
for(i=n;i>0;--i)
{
p=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 生成新结点 */
scanf("%d",&p->data); /* 输入元素值 */
p->next=(*L)->next; /* 插入到表头 */
(*L)->next=p;
}
}

void CreateList2(LinkList *L,int n)
{ /* 正位序(插在表尾)输入n个元素的值，建立带表头结构的单链线性表 */
int i;
LinkList p,q;
*L=(Link