學院

電腦科學與教育軟體學院

年級、專業、班

網路161

姓名

卟咚君

學號

1606100***

實驗課程名稱

資料結構實驗

成績

實驗專案名稱

實驗一 鏈式儲存結構的基本操作

指導老師

**

一、實驗目的

掌握線性的定義及基本操作，用連結串列實現：遍歷、查詢、插入、刪除、翻轉。

二、使用儀器、器材

微機一臺

作業系統：WinXP

程式設計軟體：C++

三、實驗內容及原理

（1）用隨機函式生成8個3位整數（100~999），把這些整數存於連結串列中；

（2）輸出連結串列的內容；

（3）讀入一個整數，檢視該整數是否在表中，若在，輸出其位置（首位置為1）；

（4）讀入一個整數，以及要插入的位置，把該整數插入到連結串列中，輸出連結串列的內容（要求判斷輸入的位置是否合理）；

（5）讀入一個整數，若該整數在連結串列裡，刪除該整數，輸出連結串列的內容；

（6）把連結串列的內容翻轉，輸出連結串列的內容。

思路：通過定義一個class類 ListNode，表示連結串列的結點；

      通過定義一個class類 SingleList ，表示連結串列，封裝了對連結串列的各種操作：

void MakeEmpty();                       //清空連結串列

    int Length();                           //返回連結串列的長度

    int Find(Type item);                    //在連結串列中查詢資料item,找到則返回相應連結串列結點的位置，否則返回-1

    bool Insert(Type item, int n );         //在位置n的結點前插入一個新結點，新結點的data值為item

    ListNode<Type>* Get(int pos);           //查詢連結串列的第n個連結串列結點，返回連結串列結點的指標

    bool Remove(int n);                     //刪除第n個連結串列結點

    void Rollback();                        //對連結串列的內容進行翻轉

    void Print();                           //輸出連結串列的內容

原始碼：

#include<iostream>

#include<ctime>

#include<cmath>

using namespace std;

template<typename Type> class ListNode{

public:

    ListNode() :data(0), next(NULL){}

    ListNode(const Type item, ListNode<Type> *next = NULL) :data(item), next(next){}

    ~ListNode(){

        next = NULL;

    }

public:

    Type GetData();

    friend ostream& operator<< <Type>(ostream&, ListNode<Type>&);

    Type data;

    ListNode *next;

};

template<typename Type> Type ListNode<Type>::GetData(){

    return this->data;

}

template<typename Type> ostream& operator<<(ostream& os, ListNode<Type>& out){

    os << out.data;

    return os;

}

template<typename Type> class SingleList{

public:

    SingleList() :head(new ListNode<Type>()), len(0){}

    ~SingleList(){

        MakeEmpty();

        delete head;

    }

public:

    void MakeEmpty();                       //清空連結串列

    int Length();                           //返回連結串列的長度

    int Find(Type item);                    //在連結串列中查詢資料item,找到則返回相應連結串列結點的位置，否則返回-1

    bool Insert(Type item, int n);         //在位置n的結點前插入一個新結點，新結點的data值為item

    ListNode<Type>* Get(int pos);           //查詢連結串列的第n個連結串列結點，返回連結串列結點的指標

    bool Remove(int n);                     //刪除第n個連結串列結點

    void Rollback();                        //對連結串列的內容進行翻轉

    void Print();                           //輸出連結串列的內容

private:

    ListNode<Type> *head;                   //連結串列的表頭，不儲存資料data

    int len;                                //連結串列的長度

};

template<typename Type> void SingleList<Type>::MakeEmpty(){  //清空連結串列

    ListNode<Type> *pdel;

    while (head->next != NULL){

        pdel = head->next;

        head->next = pdel->next;

        delete pdel;

    }

}

template<typename Type> int SingleList<Type>::Length(){ //返回連結串列的長度

    return len;

}

template<typename Type> int SingleList<Type>::Find(Type item){ //在連結串列中查詢資料item,找到則返回相應連結串列結點的位置，否則返回-1

    int pos = 1;

    ListNode<Type> *pmove = head->next;

    while (pmove&&pmove->data != item){

        pmove = pmove->next;

        pos++;

    }

    if (pmove == NULL) pos = -1;

    return pos;

}

template<typename Type> ListNode<Type>* SingleList<Type>::Get(int n){ //查詢連結串列的第n個連結串列結點，返回連結串列結點的指標

    if (n <= 0 || n>len){

        cout << "請輸入合法的資料下標" << endl;

        return NULL;

    }

    ListNode<Type> *pmove = head->next;

    int pos = 1;

    while (pos != n&&pmove){

        pmove = pmove->next;

        pos++;

    }

    return pmove;

}

template<typename Type> bool SingleList<Type>::Remove(int n){  //刪除第n個連結串列結點

    if (n <= 0){

        cout << "請輸入合理的下標位置" << endl;

        exit(1);

    }

    ListNode<Type> *pmove = head->next, *pdel;

    for (int i = 1; i<n&&pmove->next; i++){

        pmove = pmove->next;

    }

    if (pmove->next == NULL){

        cout << "查詢到的下標超出連結串列" << endl;

        exit(1);

    }

    pdel = pmove->next;

    pmove->next = pdel->next;

    delete pdel;

    cout << "刪除成功第" << n << "個連結串列結點成功" << endl;

    len--;

    return 1;

}

template<typename Type> bool SingleList<Type>::Insert(Type item, int n){  //在位置n的結點前插入一個新結點，新結點的data值為item

    if (n <= 0 || n>len + 1){

        cout << "請輸入合理的下標位置" << endl;

        return 0;

    }

    ListNode<Type> *pmove = head;

    ListNode<Type> *pnode = new ListNode<Type>(item);

    for (int i = 1; i<n&&pmove; i++){

        pmove = pmove->next;

    }

    len++;

    pnode->next = pmove->next;

    pmove->next = pnode;

    cout << "在第" << n << "位插入" << item << "成功" << endl;

    return 1;

}

template<typename Type> void SingleList<Type>::Print(){  //輸出連結串列的內容

    ListNode<Type> *pmove = head->next;

    cout << "head";

    while (pmove){

        cout << "--->" << pmove->data;

        pmove = pmove->next;

    }

    cout << "--->over" << endl;

}

template<typename Type> void SingleList<Type>::Rollback(){  //對連結串列的內容進行翻轉

    for (int i = 1; i <= len / 2; i++){

        ListNode<Type> *node1 = Get(i);

        ListNode<Type> *node2 = Get(len - i + 1);

        Type num = node1->data;

        node1->data = node2->data;

        node2->data = num;

    }

    cout << "翻轉成功" << endl;

}

int main(){

    time_t t;

    srand((unsigned)time(&t));  //由時間確定隨機序列，執行一次

    SingleList<int> Slist;      //定義一個單鏈表

    for (int i = 1; i <= 8; i++){    //(1)隨機函式生成100~999的資料存入單鏈表中

        Slist.Insert(rand() % 900 + 100, i);

    }

    Slist.Print();   //(2)輸出連結串列的內容；

    bool flag;

    int num,pos;

    cout << "如果要判斷一個數是否在連結串列中，請輸入任意非零數進入判斷，否則跳過該判斷請輸入0:";

    cin >> flag;

    while (flag){

        cout << "讀入一個數據，判斷是否在連結串列中:";  //(3)讀入一個整數，檢視該整數是否在表中，若在，輸出其位置（首位置為1）；

        cin >> num;      //讀入一個數據

        pos = Slist.Find(num);  //pos等於資料在連結串列中的位置

        if (pos != -1){    //pos若等於-1,則表示不在連結串列中

            cout << "該資料在連結串列中的第" << pos << "個連結串列結點的位置" << endl;

        }

        else{

            cout << "該資料不在連結串列中" << endl;

        }

        cout << "如果要判斷一個數是否在連結串列中，請輸入任意非零數進入判斷，否則跳過該判斷請輸入0:";

        cin >> flag;

    }

    cout << "如果要插入一個數進入連結串列中，請輸入任意非零數進入插入，否則跳過該次插入請輸入0:";

    cin >> flag;

    while (flag){

        cout << "讀入一個數據和一個插入的位置，插入到連結串列中:";  //（4）讀入一個整數，以及要插入的位置，把該整數插入到連結串列中，輸出連結串列的內容（要求判斷輸入的位置是否合理）；

        cin >> num >> pos;   //讀入一個數據和要插入的位置

        Slist.Insert(num, pos);     //在單鏈表的第pos位置插入資料num，插入時會在函式Slist.Insert(num, pos)中判斷插入的位置是否合理

        Slist.Print();   //輸出單鏈表的資料

        cout << "如果要插入一個數進入連結串列中，請輸入任意非零數進入插入，否則跳過該次插入請輸入0:";

        cin >> flag;

    }

    cout << "如果要刪除連結串列一個數據，請輸入任意非零數進入刪除，否則跳過該次刪除請輸入0:";

    cin >> flag;

    while (flag){

        cout << "讀入一個數據，若在連結串列中則刪除它:";  //（5）讀入一個整數，若該整數在連結串列裡，刪除該整數，輸出連結串列的內容；

        cin >> num;    //讀入一個數據

        pos = Slist.Find(num);  //pos等於資料在連結串列中的位置

        if (pos != -1){   //若pos!=-1,則表示在連結串列中存在

            Slist.Remove(pos);   //刪除對應pos位置的連結串列結點的資料

            Slist.Print();   //輸出單鏈表的資料

        }//把連結串列的內容翻轉，輸出連結串列的內容。

        else{

            cout << "該資料不在連結串列中" << endl;

        }

        cout << "如果要刪除連結串列一個數據，請輸入任意非零數進入刪除，否則跳過該次刪除請輸入0:";

        cin >> flag;

    }

    cout << "翻轉後的資料:";  //（6）  Slist.Rollback();  //翻轉連結串列

    Slist.Print();     //輸出連結串列

    return 0;

}

• 實驗過程原始資料記錄

1. 在程式這次執行中，生成的隨機數通過rand() % 900 + 100，控制存入連結串列的資料在100~999之間。
2. 然後輸出連結串列的內容。
3. 讀入一個整數581，檢視該整數是否在表中，程式執行表示存在在連結串列的第3個連結串列結點中
4. 讀入一個整數588，檢視該整數是否在表中，程式執行表示連結串列不存在該資料
5. 讀入一個整數322，以及要插入的位置1，把該整數插入到連結串列中，輸出連結串列的內容，並判斷要求判斷輸入的位置。程式執行結果正確。插入表頭成功。
6. 讀入一個整數666，以及要插入的位置5，把該整數插入到連結串列中，輸出連結串列的內容，並判斷要求判斷輸入的位置。程式執行結果正確。插入表中間成功。
7. 讀入一個整數888，以及要插入的位置11，把該整數插入到連結串列中，輸出連結串列的內容，並判斷要求判斷輸入的位置。程式執行結果正確。插入表尾成功。
8. 讀入一個整數100，以及要插入的位置-1，把該整數插入到連結串列中，輸出連結串列的內容，並判斷要求判斷輸入的位置。程式執行結果正確，提示輸入下標出錯。
9. 讀入一個整數100，以及要插入的位置100，把該整數插入到連結串列中，輸出連結串列的內容，並判斷要求判斷輸入的位置。程式執行結果正確，提示輸入下標出錯。
10. 讀入一個整數822，若該整數在連結串列裡，刪除該整數，輸出連結串列的內容；程式執行表示刪除第2個連結串列結點（該資料所在的結點）。
11. 讀入一個整數366，若該整數在連結串列裡，刪除該整數，輸出連結串列的內容；程式執行表示連結串列中不存在該資料。
12. 把連結串列的內容翻轉，輸出連結串列的內容。翻轉結果正確。

• 實驗結果及分析

通過這次實驗，掌握了線性表的連結串列的遍歷、查詢、插入、刪除、翻轉等基本操作。

通過定義一個class類 ListNode，表示連結串列的結點；通過定義一個class類 SingleList ，表示連結串列，封裝了對連結串列的各種操作：在連結串列SingleList中，表頭不儲存資料，在SingleList插入資料，先判斷是否插入的位置是否合理，合理則插入資料。由於表頭不儲存資料，所以所有的插入方式（表頭插入，中間插入，表尾插入）都可歸結成一種情況解決。而在刪除的過程中，一開始刪除資料後，忘記把連結串列的長度對應的減一，導致翻轉的時候出錯，已改正。刪除的時候也是要要判斷刪除的位置是否合理，合理才刪除。翻轉的時候其實連結串列結點不變，只是按照連結串列中間對稱的方式把頭尾的內容進行交換，以達到翻轉連結串列內容的效果。