计算机408 数据结构重点代码

原创已于 2022-12-24 20:45:22 修改 · 1.6k 阅读

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#数据结构 #c语言 #c++

于 2022-12-20 15:07:13 首次发布

准备24考研、复习数据结构中，闲来无事，就将自己整理的数据结构重点代码的实现发布出来。大家捧捧场，有错误就找个错误，发表在在评论区里，大家一起进步。没错误的话，大家也可以参考参考它实现。持续更新中…

参考：数据结构（严蔚敏版）、王道考研数据结构课程，力扣

文章目录

第一章线性表
第二章栈和队列
第三章字符串
- KMP(Java实现)

第一章线性表

顺序表

/* 顺序表: sequence list
 * 动态分配
 */
#define InitSize 100

typedef struct {
    int *data;
    int length;
    int MaxSize;
}SqList;

/*初始化*/
bool InitList(SqList &L) {
    L.data = (int *)malloc(InitSize * sizeof(int));
    if (L.data == nullptr)
        return false;
    L.length = 0;
    L.MaxSize = InitSize;
    return true;
}

/*扩容*/
bool IncreaseSize(SqList &L, int len) {
    int *p = L.data;
    L.data = (int *) malloc((L.length + len) * sizeof(int));
    if (L.data == nullptr)
        return false;
    for (int i = 0; i < L.length; ++i) {
        L.data[i] = p[i];
    }
    L.MaxSize = L.MaxSize + len;
    free(p);
    return true;
}

/*将elem元素插入位序为order的地方*/
bool ListInsert(SqList &L, int order, int elem) {
    if (order < 1 || order > L.length + 1)           //判断order的取值范围是否有效
        return false;
    if (L.length >= L.MaxSize)                       //当前存储空间已满，不能插入
        return false;
    for (int i = L.length; i >= order; --i) {        //将将第order个元素及之后元素后移
        L.data[i] = L.data[i-1];
    }
    L.data[order-1] = elem;
    L.length++;
    return true;
}

/*将位序order的元素删除，并将值传给elem*/
bool ListDelete(SqList &L, int order, int &elem) {
    if (order < 1 || order > L.length)                 //判断order的取值是否有效
        return false;
    elem = L.data[order-1];                            //将第order个元素赋值给elem
    for (int i = order; i < L.length; ++i) {           //将第order个后面的元素前移
        L.data[i-1] = L.data[i];
    }
    L.length--;
    return true;
}

/*根据元素elem，查找位序*/
int LocateElem(SqList &L, int elem) {
    for (int i = 0; i < L.length; ++i) {
        if (L.data[i] == elem)
            return i + 1;       //下标为i，位序为i+1
    }
    return -1;                  //查找失败，返回-1
}

/*根据位序，查找元素*/
int GetElem(SqList L, int order) {
    return L.data[order-1];
}

/*打印顺序表*/
void ListPrint(SqList &L) {
    for (int i=0; i<L.length; ++i) {
        printf("下标%3d  位序%3d : %d\n", i, i+1, L.data[i]);
    }
}

单链表（带头节点）

/* 单链表:
 * 带头节点
 */
typedef struct LNode {
    int data;
    struct LNode *next;
}LNode, *LinkList;      //LNode强调这是节点、LinkList强调这是单链表

/*初始化*/
bool InitList(LinkList &L) {
    L = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    if (L == nullptr)
        return false;
    L->next = nullptr;
    return true;
}

/*链表判空*/
bool Empty(LinkList L) {
    return L->next == nullptr;
}

/*将元素elem插入位序为order的位置*/
bool ListInsert(LinkList &L, int order, int elem) {
    if (order < 1)
        return false;
    LNode *p = L;
    int i = 0;
    while (p != nullptr && i < order - 1) {
        p = p->next;
        i++;
    }
    if (p == nullptr)
        return false;
    LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    s->data = elem;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return true;
}

/*指定节点的后插操作*/
bool InsertNextNode(LNode *p, int elem) {
    if (p == nullptr)
        return false;
    LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    if (s == nullptr)       //节点分配失败
        return false;
    s->data = elem;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return true;
}

/*指定节点的前插操作*/
bool InsertPriorNode(LNode *p, int elem) {
    if (p == nullptr)
        return false;
    LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    if (s == nullptr)       //节点分配失败
        return false;
    //核心：将s和p节点的data内容调换
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    s->data = p->data;
    p->data = elem;
    return true;
}

/*按位序删除*/
bool ListDelete(LinkList &L, int order, int &elem) {
    if (order < 1)
        return false;
    LNode *p = L;
    int i = 0;
    while (p != nullptr && i < order - 1) {
        p = p->next;
        i++;
    }
    if (p == nullptr)           //节点不合法
        return false;
    if (p->next == nullptr)     //节点不合法，第order-1个节点为最后一个节点，无后继节点
        return false;
    LNode *q = p->next;
    elem = q->data;
    p->next = q->next;
    free(q);
    return true;
}

/*删除指定节点*/
bool DeleteNode(LNode *p) {
    if (p == nullptr)
        return false;
    //偷天换日核心：将p的后继节点q的内容复制到p节点，并删除p的后继节点
    //注意：若p的后继节点q为NULL，则失败。
    if (p->next == nullptr)
        return false;
    LNode *q = p->next;
    p->data = p->data;
    p->next = q->next;
    free(q);
    return true;
}

/*根据位序，查找元素节点*/
LNode* GetElem(LinkList L, int order) {
    if (order < 0)
        return nullptr;
    LNode *p = L;
    int i = 0;
    while (p != nullptr && i < order) {
        p = p->next;
        ++i;
    }
    return p;
}

/*根据元素，查找位序节点*/
LNode* LocateElem(LinkList L, int elem) {
    LNode *p = L->next;
    while (p != nullptr && p->data != elem) {
        p = p->next;
    }
    return p;
}

/*求单链表长度*/
int Length(LinkList L) {
    int len = 0;
    LNode *p = L;
    while (p->next != nullptr) {
        p = p->next;
        len++;
    }
    return len;
}

单链表（不带头节点）

/* 单链表:
 * 不带头节点
 */
typedef struct LNode {
    int data;
    struct LNode *next;
}LNode, *LinkList;      //LNode强调这是节点、LinkList强调这是单链表

/*初始化*/
bool InitList(LinkList &L) {
    L = nullptr;
    return true;
}

/*链表判空*/
bool Empty(LinkList L) {
    return L->next == nullptr;
}

/*将元素elem插入位序为order的位置*/
bool ListInsert(LinkList &L, int order, int elem) {
    if (order < 1)
        return false;
    if (order == 1) {
        LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
        s->data = elem;
        s->next = L;
        L = s;
        return true;
    }
    LNode *p = L;
    int i = 1;
    while (p != nullptr && i < order - 1) {
        p = p->next;
        i++;
    }
    if (p == nullptr)
        return false;
    LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    s->data = elem;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return true;
}

/*指定节点的后插操作*/
bool InsertNextNode(LNode *p, int elem) {
    if (p == nullptr)
        return false;
    LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    if (s == nullptr)       //节点分配失败
        return false;
    s->data = elem;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    return true;
}

/*指定节点的前插操作*/
bool InsertPriorNode(LNode *p, int elem) {
    if (p == nullptr)
        return false;
    LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    if (s == nullptr)       //节点分配失败
        return false;
    //核心：将s和p节点的data内容调换
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    s->data = p->data;
    p->data = elem;
    return true;
}

/*按位序删除*/
bool ListDelete(LinkList &L, int order, int &elem) {
    if (order < 1)
        return false;
    if (order == 1 && L != nullptr) {
        LNode *p = L;
        L = L->next;
        free(p);
        return true;
    }
    LNode *p = L;
    int i = 1;
    while (p != nullptr && i < order - 1) {
        p = p->next;
        i++;
    }
    if (p == nullptr)           //节点不合法
        return false;
    if (p->next == nullptr)     //节点不合法，第order-1个节点为最后一个节点，无后继节点
        return false;
    LNode *q = p->next;
    elem = q->data;
    p->next = q->next;
    free(q);
    return true;
}

/*删除指定节点*/
bool DeleteNode(LNode *p) {
    if (p == nullptr)
        return false;
    //偷天换日核心：将p的后继节点q的内容复制到p节点，并删除p的后继节点
    //注意：若p的后继节点q为NULL，则失败。
    if (p->next == nullptr)
        return false;
    LNode *q = p->next;
    p->data = p->data;
    p->next = q->next;
    free(q);
    return true;
}

/*根据位序，查找元素节点*/
LNode* GetElem(LinkList L, int order) {
    if (order < 0)
        return nullptr;
    LNode *p = L;
    int i = 1;
    while (p != nullptr && i < order) {
        p = p->next;
        ++i;
    }
    return p;
}

/*根据元素，查找位序节点*/
LNode* LocateElem(LinkList L, int elem) {
    LNode *p = L;
    while (p != nullptr && p->data != elem) {
        p = p->next;
    }
    return p;
}

/*求单链表长度*/
int Length(LinkList L) {
    if (L == nullptr)
        return 0;
    int len = 1;
    LNode *p = L;
    while (p->next != nullptr) {
        p = p->next;
        len++;
    }
    return len;
}

双链表（带头节点）

/* 双链表:
 * 带头节点
 */
typedef struct LNode {
    int data;
    struct LNode *prior, *next;
}DNode, *DLinkList;

/*初始化*/
bool InitList(DLinkList &L) {
    L = (DNode*) malloc(sizeof(DNode));
    if (L == nullptr)
        return false;
    L->prior = nullptr;     //头节点的prior永远指向nullptr
    L->next = nullptr;
    return true;
}

/*链表判空*/
bool Empty(DLinkList L) {
    return L->next == nullptr;
}

/*在p节点之后插入s节点*/
bool InsertNextDNode(DNode *p, DNode *s) {
    if (p == nullptr || s == nullptr)
        return false;
    s->next = p->next;
    if (p->next != nullptr)
        p->next->prior = s;
    s->prior = p;
    p->next = s;
    return true;
}

/*删除p节点的后继节点*/
bool DeleteNextDNode(DNode *p) {
    if (p == nullptr)
        return false;
    DNode *q = p->next;
    if (q == nullptr)
        return false;
    p->next = q->next;
    if (q->next != nullptr)
        q->next->prior = p;
    free(q);
    return true;
}

循环单链表（带头节点）

/* 循环单链表:
 * 带头节点
 */
typedef struct LNode {
    int data;
    struct LNode *next;
}LNode, *LinkList;

/*初始化*/
bool InitList(LinkList &L) {
    L = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    if (L == nullptr)
        return false;
    L->next = L;	//头节点的next指向头节点
    return true;
}

/*判空*/
bool Empty(LinkList L) {
    return L->next == L;
}

/*判断节点p是否为循环单链表的尾节点*/
bool isTail(LinkList L, LNode *p) {
    return p->next == L;
}

循环双链表（带头节点）

/* 循环双链表:
 * 带头节点
 */
typedef struct LNode {
    int data;
    struct LNode *prior, *next;
}DNode, *DLinkList;

/*初始化*/
bool InitList(DLinkList &L) {
    L = (DNode*) malloc(sizeof(DNode));
    if (L == nullptr)
        return false;
    L->prior =L;     //头节点的prior指向头节点
    L->next = L;     //头节点的next指向头节点
    return true;
}

/*链表判空*/
bool Empty(DLinkList L) {
    return L->next == L;
}

/*判断节点p是否为循环双链表的尾节点*/
bool isTail(DLinkList L, DNode *p) {
    return p->next == L;
}

/*p节点之后插入s节点*/
bool InsertNextDNode(DNode *p, DNode *s) {
    s->next = p->next;
    p->next->prior = s;
    s->prior = p;
    p->next = s;
}

/*删除p节点的后继节点*/
bool DeleteNextDNode(DNode *p) {
    if (p == nullptr)       //漏洞：当删除的节点为最后一个节点时，任有错误，不能删除头节点
        return false;
    DNode *q = p->next;
    p->next = q->next;
    q->next->prior = p;
    free(q);
    return true;
}

静态链表

/* 静态链表:
 */
#define MaxSize 100

typedef struct {
    int data;
    int next;
}SLinkList[MaxSize];    //强调为静态链表，等价于Node node = Node[MaxSize];强调为Node型数组

第二章栈和队列

顺序栈

/* 顺序栈:
 * 本版本初始时：栈顶栈顶指针指向-1，即栈顶指针指向栈顶元素
 * 其他版本：栈顶栈顶指针指向0，即栈顶指针指向栈顶元素的上位、各操作需修改
 */

#define MaxSize 100

typedef struct {
    int data[MaxSize];  //存放栈中元素
    int top;            //栈顶指针
}SqStack;

/*栈的初始化*/
void InitStack(SqStack &S) {
    S.top = -1;     //初始为-1，不指向任何元素
}

/*栈判空*/
bool StackEmpty(SqStack S) {
    return S.top == -1;
}

/*入栈*/
bool Push(SqStack &S, int elem) {
    if (S.top == MaxSize - 1)
        return false;
    S.data[++S.top] = elem;
    return true;
}

/*出栈,将出栈元素的结果保存在elem中*/
bool Pop(SqStack &S, int &elem) {
    if (S.top == -1)
        return false;
    elem = S.data[S.top--];
    return true;
}

/*取栈顶元素,并将栈顶元素的结果保存在elem中*/
bool GetTop(SqStack &S, int &elem) {
    if (S.top == -1)
        return false;
    elem = S.data[S.top];
    return true;
}

链栈（带头节点）

/* 链栈:
 * 带头节点
 */

typedef struct LNode{
    int data;
    struct LNode *next;
}LNode,LinkStack;

/*栈的初始化*/
void InitStack(LinkStack &S) {
    S.next = nullptr;
}

/*栈判空*/
bool StackEmpty(LinkStack S) {
    return S.next == nullptr;
}

/*入栈*/
bool Push(LinkStack &S, int elem) {
    LNode *s = (LNode*) malloc(sizeof(LNode));
    s->data = elem;
    s->next = S.next;
    S.next = s;
    return true;
}

/*出栈,将出栈元素的结果保存在elem中*/
bool Pop(LinkStack &S, int &elem) {
    if (S.next == nullptr)
        return false;
    LNode *p = S.next;
    S.next = p->next;
    elem = p->data;
    free(p);
    return true;
}

/*取栈顶元素,并将栈顶元素的结果保存在elem中*/
bool GetTop(LinkStack &S, int &elem) {
    if (S.next == nullptr)
        return false;
    elem = S.next->data;
    return true;
}

循环队列

/* 循环队列:
 * 初始时，队头front、队尾rear指针都指向0，最终有一个元素被浪费，用于判满 (rear + 1) % MaxSize == front
 * 不允许元素被浪费：设置size（记录长度）、设置tag（记录最后一次操作是插入还是删除）
 */

#define MaxSize 100

typedef struct {
    int data[MaxSize];
    int front, rear;
}SqQueue;

/*初始化*/
void InitQueue(SqQueue &Q) {
    Q.rear = 0;     //初始时，队尾，队头指针都指向0
    Q.front = 0;
}

/*判空*/
bool QueueEmpty(SqQueue Q) {
    return Q.front == Q.rear;
}

/*入队*/
bool EnQueue(SqQueue &Q, int elem) {
    if ((Q.rear + 1) % MaxSize == Q.front)  //队列判满，有一个元素位置被浪费，用于判满
        return false;
    Q.data[Q.rear] = elem;
    Q.rear = (Q.rear + 1) % MaxSize;
    return true;
}

/*出队*/
bool DeQueue(SqQueue &Q, int &elem) {
    if (Q.rear == Q.front)
        return false;
    elem = Q.data[Q.front];
    Q.front = (Q.front + 1) % MaxSize;
    return true;
}

/*获取队头元素*/
bool GetHead(SqQueue Q, int &elem) {
    if (Q.rear == Q.front)
        return false;
    elem = Q.data[Q.front];
    return true;
}

链队

/* 链式队列:
 * 带头节点
 */

typedef struct LinkNode {
    int data;
    struct LinkNode *next;
};

typedef struct {
    LinkNode *front, *rear;
}LinkQueue;

/*初始化*/
void InitQueue(LinkQueue &Q) {
    Q.front = Q.rear = (LinkNode*) malloc(sizeof(LinkNode));
    Q.front->next = nullptr;
}

/*判空*/
bool IsEmpty(LinkQueue Q) {
    return Q.rear == Q.front;
}

/*入队*/
void EnQueue(LinkQueue &Q, int elem) {
    LinkNode *s = (LinkNode*) malloc(sizeof(LinkNode));
    s->data = elem;
    s->next = nullptr;
    Q.rear->next = s;       //新结点插入到rear之后
    Q.rear = s;             //修改尾指针
}

/*出队*/
bool DeQueue(LinkQueue &Q, int &elem) {
    if (Q.front == Q.rear)
        return false;
    LinkNode *p = Q.front->next;
    elem = p->data;
    Q.front->next = p->next;
    if (Q.rear == p)             //如果是最后一个元素，则修改队尾指针
        Q.rear = Q.front;
    free(p);
    return true;
}

/*获取队头元素*/
bool GetHead(LinkQueue Q, int &elem) {
    if (Q.rear == Q.front)
        return false;
    elem = Q.front->next->data;
    return true;
}

后缀表达式-逆波兰表达式(Java实现)

class Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int n = tokens.length;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            String token = tokens[i];
            if (isNumber(token)) {
                stack.push(Integer.parseInt(token));
            } else {
                int num2 = stack.pop();
                int num1 = stack.pop();
                switch (token) {
                    case "+":
                        stack.push(num1 + num2);
                        break;
                    case "-":
                        stack.push(num1 - num2);
                        break;
                    case "*":
                        stack.push(num1 * num2);
                        break;
                    case "/":
                        stack.push(num1 / num2);
                }
            }
        }
        return stack.pop();
    }

    public boolean isNumber(String token) {
        return !("+".equals(token) || "-".equals(token) || "*".equals(token) || "/".equals(token));
    }
}

链接：https://leetcode.cn/problems/8Zf90G/
来源：力扣（LeetCode）

第三章字符串

KMP(Java实现)

参考：博客园-Grandyang

class Solution {
    public static int[] getNext(String t) {
        int n = t.length(), i = 0, j = -1;
        int[] next = new int[n];
        next[0] = -1;
        while (i < n - 1) {
            if (j == -1 || t.charAt(i) == t.charAt(j)) {
                next[++i] = ++j;
            } else {
                j = next[j];
            }
        }
        return next;
    }
	
    public static int strStr(String haystack, String needle) {
        if (needle.length() == 0) {
            return 0;
        }
        int[] next = getNext(needle);
        int n = haystack.length(), m = needle.length(), i = 0, j = 0;
        while (i < n && j < m) {
            if (j == -1 || haystack.charAt(i) == needle.charAt(j)) {
                i++;
                j++;
            } else {
                j = next[j];
            }
        }
        return (j == m) ? i - j : -1;
    }
}
链接：https://leetcode.cn/problems/find-the-index-of-the-first-occurrence-in-a-string/
来源：力扣（LeetCode）