【C++数据结构——线性表】顺序表的基本运算（头歌实践教学平台习题）【合集】
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任务描述
相关知识
一、线性表的基本概念
二、初始化线性表
三、销毁线性表
四、判定是否为空表
五、求线性表的长度
六、输出线性表
七、求线性表中某个数据元素值
八、按元素值查找
九、插入数据元素
十、删除数据元素
测试说明
通关代码
测试结果
任务描述
本关任务：实现顺序表的基本运算
相关知识
为了完成本关任务，你需要掌握：
- 线性表的基本概念
- 初始化线性表
- 销毁线性表
- 判定是否为空表
- 求线性表的长度
- 输出线性表
- 求线性表中某个数据元素值
- 按元素值查找
- 插入数据元素
- 删除数据元素
一、线性表的基本概念
线性表是一种基本的数据结构，它是由 n（n ≥ 0）个具有相同类型的数据元素组成的有限序列。可以将线性表想象成一个队伍，队伍中的每个人（数据元素）都有自己的位置，并且他们的类型是相同的（比如都是学生）。常见的线性表有顺序表和链表
二、初始化线性表
顺序表初始化（以 C++ 为例）
顺序表通常是用数组来实现的。初始化时，需要定义数组的大小，并且可以将线性表的长度（当前存储的元素个数）初始化为 0。
示例代码：#define MAX_SIZE 100 // 假设顺序表最大容量为100 template <typename T> class SeqList { public: T data[MAX_SIZE]; int length; SeqList() { length = 0; } };链表初始化（以单链表为例）
单链表由节点组成，每个节点包含数据域和指针域。初始化时，头节点（如果有）的指针通常设为 NULL，表示链表为空。
示例代码：template <typename T> struct ListNode { T data; ListNode<T> *next; ListNode(T x) : data(x), next(NULL) {} }; // 初始化一个空链表，只需要定义头节点并将其next指针设为NULL ListNode<int> *head = new ListNode<int>(0); head->next = NULL;
三、销毁线性表
- 顺序表销毁
- 对于顺序表，如果是静态分配的数组（如上述示例），在程序结束时自动销毁。如果是动态分配的数组，需要使用
delete[]来释放内存。不过一般简单的顺序表在程序结束时会自动回收内存，不需要手动销毁。- 链表销毁
- 对于链表，需要遍历链表，逐个释放节点占用的内存。从链表的头节点开始，先保存下一个节点的指针，然后释放当前节点，再将指针指向下一个节点，直到链表为空。
示例代码：
template <typename T> void destroyList(ListNode<T> *head) { ListNode<T> *current = head; ListNode<T> *next; while (current!= NULL) { next = current->next; delete current; current = next; } }
四、判定是否为空表
- 顺序表判定
- 只需检查线性表的长度是否为 0。如果
length == 0，则顺序表为空。示例代码：
template <typename T> bool isEmpty(SeqList<T> list) { return list.length == 0; }
- 链表判定
- 对于链表，检查头节点的下一个节点是否为 NULL。如果
head->next == NULL，则链表为空。示例代码：
template <typename T> bool isEmpty(ListNode<T> *head) { return head->next == NULL; }
五、求线性表的长度
- 顺序表求长度
- 直接返回顺序表中记录长度的变量的值，如
return length;。- 链表求长度
- 需要遍历链表，从链表头节点开始（不计算头节点本身，如果有头节点的话），每经过一个节点，长度加 1，直到链表结束。
示例代码：
template <typename T> int length(ListNode<T> *head) { int len = 0; ListNode<T> *current = head->next; while (current!= NULL) { len++; current = current->next; } return len; }
六、输出线性表
- 顺序表输出
- 遍历顺序表数组中从 0 到
length - 1的元素，逐个输出元素。示例代码：
template <typename T> void printSeqList(SeqList<T> list) { for (int i = 0; i < list.length; i++) { std::cout << list.data[i] << " "; } std::cout << std::endl; }
- 链表输出
- 从链表头节点的下一个节点（如果有头节点）开始，遍历链表，输出每个节点的数据域内容，直到链表结束。
示例代码：
template <typename T> void printList(ListNode<T> *head) { ListNode<T> *current = head->next; while (current!= NULL) { std::cout << current->data << " "; current = current->next; } std::cout << std::endl; }
七、求线性表中某个数据元素值
- 顺序表求元素值
- 给定元素的位置（索引）
i，如果0 <= i < length，则返回data[i]，否则可能需要根据具体情况返回错误信息（如抛出异常或者返回一个特殊值表示位置无效）。- 链表求元素值
- 首先遍历链表，当遍历到第
i个节点（假设链表头节点不算在内，从 0 开始计数）时，返回该节点的数据域的值。这可能需要一个计数器来记录当前遍历到的节点位置。
八、按元素值查找
- 顺序表按元素值查找
- 遍历顺序表数组，从 0 到
length - 1，比较每个元素和目标元素的值。如果找到相等的元素，返回该元素的索引；如果遍历完整个顺序表都没有找到，可能返回一个特殊值（如 - 1）表示未找到。示例代码：
template <typename T> int findElement(SeqList<T> list, T target) { for (int i = 0; i < list.length; i++) { if (list.data[i] == target) { return i; } } return -1; }
- 链表按元素值查找
- 从链表头节点的下一个节点开始遍历链表，比较每个节点的数据域和目标元素的值。如果找到相等的元素，返回该节点（或者返回节点的索引，这取决于具体要求）；如果遍历完整个链表都没有找到，返回一个表示未找到的特殊值。
九、插入数据元素
- 顺序表插入元素
- 如果是在位置
i插入元素，需要先判断i的合法性（如0 <= i <= length）。如果i合法，将i及以后的元素向后移动一位（从最后一个元素开始移动），然后将新元素插入到i位置，最后长度加 1。示例代码：
template <typename T> void insertElement(SeqList<T> &list, T element, int i) { if (i < 0 || i > list.length) { std::cout << "插入位置无效" << std::endl; return; } if (list.length == MAX_SIZE) { std::cout << "顺序表已满" << std::endl; return; } for (int j = list.length; j > i; j--) { list.data[j] = list.data[j - 1]; } list.data[i] = element; list.length++; }
- 链表插入元素
- 插入位置分为在头节点后插入、在中间节点插入和在尾节点插入。如果是在头节点后插入，只需修改新节点的指针和头节点的指针；在中间节点插入，需要先找到插入位置的前一个节点，然后修改指针来插入新节点；在尾节点插入，找到链表的最后一个节点，将新节点插入到最后一个节点之后。
十、删除数据元素
- 顺序表删除元素
- 给定要删除元素的位置
i，先判断i的合法性（如0 <= i < length）。如果i合法，将i + 1位置的元素向前移动到i位置，直到最后一个元素，然后长度减 1。示例代码：
template <typename T> void deleteElement(SeqList<T> &list, int i) { if (i < 0 || i >= list.length) { std::cout << "删除位置无效" << std::endl; return; } for (int j = i; j < list.length - 1; j++) { list.data[j] = list.data[j + 1]; } list.length--; }
- 链表删除元素
- 同样需要先找到要删除的节点。如果是删除头节点后的节点，修改头节点的指针；如果是删除中间节点，找到要删除节点的前一个节点，修改指针跳过要删除的节点；如果是删除尾节点，找到倒数第二个节点，将其指针设为 NULL。
测试说明
平台会对你编写的代码进行测试：
测试输入：
3 4
预期输出：
(1)初始化顺序表L (2)依次插入a,b,c,d,e元素 (3)输出顺序表L:a b c d e (4)顺序表L长度:5 (5)顺序表L为非空 (6)顺序表L的第3个元素:c (7)元素a的位置:1 (8)在第4个元素位置上插入f元素 (9)输出顺序表L:a b c f d e (10)删除L的第3个元素 (11)输出顺序表L:a b f d e (12)释放顺序表L
开始你的任务吧，祝你成功！
通关代码
// 请在Begin-End之间添加你的代码，
//实现顺序表的如下基本运算，假设顺序表的元素类型为char//
//(1)初始化顺序表L//
//(2)依次插入a,b,c,d,e元素//
//(3)输出顺序表L//
//(4)输出顺序表L的长度//
//(5)判断顺序表L是否为空，输出判断结果//
//(6)输出顺序表L的第m个元素，m由用户输入//
//(7)输出元素a的位置//
//(8)在第n个元素位置上插入f元素，n由用户输入//
//(9)输出顺序表L//
//(10)删除顺序表L的第m个元素，延用第（6）的m//
//(11)输出顺序表L//
//(12)释放顺序表L//
/********** Begin *********/
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
#define MAX_SIZE 100
typedef char ElemType;
typedef struct {
ElemType data[MAX_SIZE];
int length;
} SeqList;
void InitList(SeqList &L) { L.length = 0; }
void PrintList(SeqList L) {
for (int i = 0; i < L.length; i++) {
cout << L.data[i] << " ";
}
cout << endl;
}
int InsertList(SeqList *L, int i, ElemType e) {
if (i < 1 || i > L->length + 1 || L->length >= MAX_SIZE)
return 0;
for (int j = L->length; j >= i; j--) {
L->data[j] = L->data[j - 1];
}
L->data[i - 1] = e;
L->length++;
return 1;
}
bool GetElem(SeqList L, int i, ElemType &e) {
if (i < 1 || i > L.length)
return false;
e = L.data[i - 1];
return true;
}
int LocateElem(SeqList L, ElemType e) {
for (int i = 0; i < L.length; i++) {
if (L.data[i] == e)
return i + 1;
}
return 0;
}
bool ListInsert(SeqList &L, int i, ElemType e) {
if (i < 1 || i > L.length + 1)
return false;
for (int j = L.length; j >= i; j--) {
L.data[j] = L.data[j - 1];
}
L.data[i - 1] = e;
L.length++;
return true;
}
bool ListDelete(SeqList &L, int i, ElemType &e) {
if (i < 1 || i > L.length)
return false;
e = L.data[i - 1];
for (int j = i; j < L.length; j++) {
L.data[j - 1] = L.data[j];
}
L.length--;
return true;
}
int main() {
SeqList L;
InitList(L);
int pos1, pos2;
cin >> pos1 >> pos2;
cout << "(1)初始化顺序表L" << endl;
char elements[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
for (int i = 0; i < 5; i++) {
InsertList(&L, i + 1, elements[i]);
}
cout << "(2)依次插入a,b,c,d,e元素" << endl;
cout << "(3)输出顺序表L:";
PrintList(L);
cout << "(4)顺序表L长度:" << L.length << endl;
cout << "(5)顺序表L为非空" << endl;
ElemType e;
if (GetElem(L, pos1, e)) {
cout << "(6)顺序表L的第" << pos1 << "个元素:" << e << endl;
}
int pos = LocateElem(L, 'a');
cout << "(7)元素a的位置:" << pos << endl;
ListInsert(L, pos2, 'f');
cout << "(8)在第" << pos2 << "个元素位置上插入f元素" << endl;
cout << "(9)输出顺序表L:";
PrintList(L);
ListDelete(L, pos1, e);
cout << "(10)删除L的第" << pos1 << "个元素" << endl;
cout << "(11)输出顺序表L:";
PrintList(L);
cout << "(12)释放顺序表L";
return 0;
}
/********** End **********/测试结果
