广义表的基本操作

数据结构基础之一:广义表

广义表的基本性质:

①深度:广义表的括号层数

②广义表可表中套表,元素之间的关系体现次序关系和层次关系,线性表是广义表的特例。


若广义表L={d0,d1,d2,d3,d4,...,dn-1};

则,Head(L)=d0;

Tail(L)={d1,d2,d3,d4,....,dn-1};


递归定义:

原子深度=0;

空表深度=1;

广义表深度=max(各元素深度)+1;



/*
Nickname:Rollchuchy
type:广义表 
*/

#include<iostream> 
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<algorithm>
using namespace std;
typedef char datatype;

typedef struct node{
	int atom;
	union{
		datatype data;
		struct node *link;
	}dtype;
	struct node *next;
}Lsnode,*Lslink;

//递归广义表深度 
int ListsDepth(Lslink LS){
	int d,maxd;
	if(LS->atom==0) return 0;//原子深度=0
	Lslink p=LS->dtype.link;
	if(p==NULL) return 1;//空表深度=1,该行代码可去掉 
	maxd=0;
	while(p){
		d=ListsDepth(p);
		if(d>maxd) maxd=d;
		p=p->next; 
	} 
	return maxd+1;
} 

//广义表长度
int ListsLength(Lslink LS){
	if(LS!=NULL){
		return 1+ListsLength(LS->next);
	}else{
		return 0;
	}
} 

void CreatLists(Lslink *LS){
	char ch;
	scanf("%c",&ch);
	/* 若输入为#,则置表头指针为空 */
	if(ch=='#'){
		*LS=NULL;
	}else if(ch=='('){
		*LS=(Lslink)malloc(sizeof(Lsnode));
		(*LS)->atom=1;
		CreatLists(&((*LS)->dtype.link));
	}else{
		*LS=(Lslink)malloc(sizeof(Lsnode));
		(*LS)->atom=0;
		(*LS)->dtype.data=ch;
	}
	scanf("%c",&ch);
	if(*LS==NULL){
	}else if(ch=='\n'){
		(*LS)->next=NULL;
	}else if(ch==','){
		CreatLists(&((*LS)->next));
	}else if(ch==')' || ch==';'){
		(*LS)->next=NULL;
	}
}

void PrintLists(Lslink LS){
	if(LS->atom==1){
		cout<<"(";
		if(LS->dtype.link==NULL){
			cout<<"#";
		}else{
		PrintLists(LS->dtype.link);
		}
		cout<<")";
	}else{
		cout<<LS->dtype.data;
	}
	if(LS->next!=NULL){
		cout<<",";
		PrintLists(LS->next);
	}
}
int main(){
	Lslink LS;
	CreatLists(&LS);
	PrintLists(LS);
	cout<<endl;
	cout<<"广义表长度:"<<endl;
	cout<<ListsLength(LS->dtype.link)<<endl;
	cout<<"广义表深度:"<<endl;
	cout<<ListsDepth(LS->dtype.link)<<endl;
	return 0;
}




### 广义基本操作的代码实现 广义是一种递归数据结构,其基本操作通常包括求头 (`head`) 和尾 (`tail`) 的功能。以下是基于 C 语言的一种可能实现方式。 #### 定义节点结构 为了支持广义操作,首先需要定义一个能够存储原子或子列的节点结构: ```c typedef enum { ATOM, LIST } Tag; typedef struct NODE { Tag tag; // 标记当前结点是原子还是子 union { char atom; // 如果是原子,则保存字符型数据 struct NODE* hp; // 如果是子,则指向该子的第一个结点 }; struct NODE* tp; // 指向同级下一个结点 } *List, Node; ``` 上述代码中的 `tag` 字段用于区分当前节点是一个原子 (ATOM) 还是一个子 (LIST),而 `hp` 则是指向子头部的指针[^4]。 --- #### 创建辅助函数 在实际应用中,还需要一些辅助函数来帮助完成具体的功能。例如创建新节点、复制子等。 ##### 函数:新建节点 此函数用来动态分配内存并初始化一个新的节点。 ```c Node create_node(Tag type, void* data, List next) { Node new_node = (Node)malloc(sizeof(struct NODE)); if (!new_node) exit(1); // 内存不足则退出程序 new_node->tag = type; if (type == ATOM) { new_node->atom = *(char*)data; } else { new_node->hp = (struct NODE*)data; } new_node->tp = next; return new_node; } ``` --- #### 头和操作 根据广义的定义,可以通过以下方法提取头和尾部分。 ##### 函数:获取头 (`head`) 当给定一个非空广义时,返回它的第一个元素作为头。 ```c List head(List list) { if (list && list->tag == LIST) { return list->hp; // 返回子的第一项 } return NULL; // 若为空或者不是合法列形式,则返回NULL } ``` ##### 函数:获取尾 (`tail`) 移除原的第一个元素之后剩下的部分即为尾。 ```c List tail(List list) { if (list && list->tp != NULL) { return list->tp; // 跳过首元直接访问后续链 } return NULL; // 同样处理非法输入情况 } ``` 以上两个核心函数实现了对广义最基本也是最重要的两种操作 —— 提取头以及获得剩余部分(尾)[^3]。 --- #### 测试用例 下面给出一段简单的测试代码片段展示如何调用这些接口构建及查询广义实例。 ```c int main() { // 构造简单广义 ((a b), c d) List sub_list = create_node(LIST, &create_node(ATOM, 'b', NULL), create_node(ATOM, 'a', NULL)); List full_list = create_node(LIST, &sub_list, create_node(ATOM, 'd', create_node(ATOM, 'c', NULL))); printf("Head of the generalized list is:\n"); print_generalized_list(head(full_list)); printf("\nTail of the generalized list is:\n"); print_generalized_list(tail(full_list)); free_generalized_list(full_list); return 0; } ``` 注意这里假设存在打印整个广义内容的方法 `print_generalized_list()` 及释放资源的相关函数 `free_generalized_list()` ,它们的具体实现在此处省略以便聚焦于主要逻辑之上。 --- ### 结论 通过上述分析可以看出,在C语言环境下利用自定义的数据类型可以有效地模拟出复杂但灵活多变的广义结构,并且针对这种特殊类型的常见需求提供了初步解决方案。当然这只是一个基础版本,随着应用场景的不同还会有更多扩展方向值得探索。
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