数据结构课程设计单链表操作

《数据结构课程设计》报告

题目：单链表操作

专业：计算机科学与技术

班级：

单链表操作

针对带头结点的单循环链表，编写实现以下操作的算法函数。

实现要求：

⑴单链表建立函数create：先输入数据到一维数组A[M]中，然后根据一维

数组A[M]建立一个单循环链表，使链表中个元素的次序与A[M]中各元素的次序相同，要求该函数的时间复杂度为O(m)；

⑵定位查找函数Locate：在所建立的单循环链表中查找并返回值为key的

第1个元素的结点指针；若找不到，则返回NULL；

⑶求出该链表中值最大和次大的元素值，要求该算法的时间复杂度为O(m)，

最大和次大的元素值通过指针变量带回，函数不需要返回值；

⑷将链表中所有值比key(值key通过形参传入)小的结点作为值为key的结

点前驱，所有值比key大的结点作为值为key的结点后继，并尽量保持原有结点之间的顺序，要求该算法的时间复杂度为O(m);

⑸设计一个菜单，具有上述处理要求和退出系统功能。

⒈本人完成的工作：

一、定义结构体：LNode

二、编写以下函数：

（1）建立单循环链表

（2）建立定位查找函数

（3）求出链表中最大和次大值

（4）将链表中的值和输入的Key比较，小的作为key前驱结点，大的作为key 的后继结点

三、设计具有上述处理要求和退出系统菜单

⒉所采用的数据结构：单链表

数据结构的定义：

typedef struct Node //定义结点的结构体

{

DataType data; //数据域

struct Node *next; //指针域

}LNode; //结点的类型

⒊所设计的函数

（1）Create(void)

LNode *Create(void) //建立单循环链表，链表头结点head作为返回值{

int i,j,n,A[M]; //建立数组A【M】

LNode *head,*p,*move;

head=(LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //创建空单循环链表head->next=head;

move=head;

printf("请输入数组元素的个数："); //输入数组

scanf("%d",&n);

printf("请输入数组：");

for(i=0;i

scanf("%d",&A[i]);

//勾链建表，使链表中元素的次序与数组A各元素次序相同

for(j=0;j

p=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));

p->data=A[j];

p->next=move->next;

move->next=p;

move=move->next;

}

return head; //返回头指针

}

（2）Locate(LNode *head,DataType key)

LNode *Locate(LNode *head,DataType key) //建立定位查找函数Locate {

LNode *q=head->next;

//查找并返回值为key的第1个元素的结点指针；若找不到，则返回NULL while(q!=head && q->data!=key)

q=q->next;

if(q->data==key)

return q;

else

{

printf("查找的结点不存在！！\n");

return NULL;

}

}

（3）Search(LNode *head,DataType *a,DataType *b)

//求链表的最大值和次大值，分别由*a和*b带回

void Search(LNode *head,DataType *a,DataType *b)

{

LNode *p,*Max,*Secmax;

p=head->next->next;//*Max和*Secmax指第一个结点，*p指向第二个结点，Max=head->next;

Secmax=head->next->next;;

while(p!=head)

{

if(Max->data > p->data) //*Max指向最大值

{

if(p->data > Secmax->data)

Secmax=p;

}

else //*Sexmax指向次大值

{

Secmax=Max;

Max=p;

}

p=p->next;

}

*a=Max->data; //把最大和次大值分别赋值给*a和*b *b=Secmax->data;

}

（4）Sort(LNode *head)

//查找key,把链表中比key小的作为前驱结点，比key大的作为后继结点LNode *Sort(LNode *head)

{ //*front指向key前部分链表，*rear指向key后部分链表LNode *k,*p,*front,*rear,*L; DataType key;

front=head;

p=head->next;

printf("请输入key：");

scanf("%d",&key);

L=Locate(head,key); //调用Locate()查找key

k=L;

rear=k;

while(p!=head)

{

if(front->next!=k) //判断key前面链表是否已经比较完毕

{

if(p->data > k->data)//将key结点前驱比key大的插到key后面

{

front->next=front->next->next; //断开结点

p->next=rear->next; //插入结点

rear->next=p;

rear=rear->next;

p=front->next; //*p指回key的前驱结点}

else{

p=p->next; //移动指针

front=front->next;

}

}

else{

p=rear->next;

if(p->data < k->data)//将key结点后继比key小的插到key前面

{

rear->next=rear->next->next; //断开结点

p->next=front->next; //插入结点

front->next=p;

front=front->next;

p=rear->next; //*p指回key的后继结点}

else{

p=p->next; //移动指针

rear=rear->next;

}

}

}

return head; //返回头指针

}

（5）主函数：

void main() //主函数

{

LNode *L,*W,*H;

DataType a,b;

int key,choice; //choice记载操作,key为输入值

printf("\n");

H=Create(); //调用Create()建立单循环链表

//界面美化

printf("\n");

printf("*********************************************************

******\n");

printf("* *\n");

printf("* 定位查找

-------------------------------------------------1 *\n");

printf("* 输出最大和次大值

-----------------------------------------2 *\n");

printf("* 输出比较值key后的结果

------------------------------------3 *\n");

printf("* 重新输入一个数组

-----------------------------------------4 *\n");

printf("* 退出系统

-------------------------------------------------0 *\n");

printf("* *\n");

printf("*********************************************************

******\n");

printf("\n");

//功能选择

printf("请选择系统功能:");

scanf(" %d", &choice);

printf("\n");

while(choice != 0)

{

switch (choice)

{

case 1: //查找数值key并返回指针{

printf("请输入要查找的值：");

scanf("%d",&key);

L=Locate(H,key);

if(L!=NULL)

printf("查找成功!!\n");

}

break;

case 2: //求链表的最大和次大值{

Search(H,&a,&b);

printf("最大值：%d\n",a);

printf("次大值：%d\n",b);

}

break;

case 3: //将key插入链表中{

H=Sort(H);

W=H->next;

printf("结果是："); //输出结果

while(W!=H)

{

printf(" %d",W->data); //依次输出

W=W->next;

}

printf("\n");

}

break;

case 4:

main();

default:

printf("请输入正确的选项！！\n"); //错误处理

}

//功能重复

printf("********************************************************* ******\n");

printf("* *\n");

printf("* 定位查找-------------------------------------------------1 *\n");

printf("* 输出最大和次大值-----------------------------------------2 *\n");

printf("* 输出比较值key后的结果------------------------------------3 *\n");

printf("* 重新输入一个数组-----------------------------------------4 *\n");

printf("* 退出系统

-------------------------------------------------0 *\n");

printf("* *\n");

printf("********************************************************* ******\n");

printf("请选择系统功能:");

scanf(" %d", &choice);}

}

⒋运行结果：

⒌问题与总结

（1）在编写Create()函数时，要根据一维数组A【M】建立单循环链表，一开始只是用for语句结合头结点创建单链表方法。后来测试时发现这样无法建立有序的单循环链表，要定义一个移动指针*move总是指向链表最后一个结点。

（2）在编写Search()函数时，一开始是找出链表中最大值，然后删去这个结点，在剩下的结点中找出最大值，最后输出。但后来测试整个程序运行时，出现每次执行Search()的功能后，别的函数就执行不了，调试之后才知道是找最大和次大值破坏了链表的完整性，导致其他函数执行不了，最后定义了两个指针来带回最大和次大值。

（3）设计Sort（）函数时，为了保持结点之间的顺序时，一开始用各种方法，就是实现不了，后来看了队列的一章受到启发，定义指针front和指针rear分别控制结点key的前驱部分和后继部分，最后实现了保持顺序的功能。

（4）设计菜单，一开始选择一个功能时都要输入一个数组，后来在主函数里面调用函数Create()，解决了这个问题。

（5）健壮性处理：设计菜单是多一个功能：可以重新输入数组。