排序&约瑟夫环&单链表逆置&字符串四则运算

本文介绍了四个编程题目:1. 对数组进行奇偶排序,奇数偶数交错放置;2. 实现约瑟夫环算法,给出随机数组列的出列顺序;3. 单链表的逆置操作;4. 字符串的四则运算。通过这些题目,探讨了排序、链表操作和字符串处理的基本算法。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

题目1:对一个数组,将数组中的偶数从大到小排序,奇数从小到大排序,奇数和偶数交叉着放且输出数组第一位放奇数,若奇数和偶数不等长,则把剩下的直接放到数组中。

#include <iostream>

using namespace std;
//奇数从小到大排序,使用插入排序方法
void OddSort(int odd[],int oNum)
{
    int temp;
    for(int i=0;i<oNum;i++)
    {
        int j;
        temp=odd[i];
        for(j=i;j>0;j--)
        {
            if(odd[j-1]>temp)
            {
                odd[j]=odd[j-1];
            }
            else
                break;
        }
        odd[j]=temp;
    }
}

//偶数从大到小排序,使用冒泡法
void EvenSort(int even[],int eNum)
{
    int temp;
    for(int i=eNum-1;i>0;i--)
    {
        for(int j=0;j<i;j++)
        {
            if(even[j]<even[j+1])
            {
                temp=even[j];
                even[j]=even[j+1];
                even[j+1]=temp;
            }
        }
    }
}

void func(int arr[],int output[],const int n)
{
    int odd[n],even[n];
    int ocount=0,ecount=0;
    //对奇数偶数进行分类
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        if(arr[i]%2)    //奇数
        {
            odd[ocount++]=arr[i];
        }
        else
        {
            even[ecount++]=arr[i];
        }
    }

    OddSort(odd,ocount);
    EvenSort(even,ecount);
    int oi=0,ei=0;          //分别表示奇数和偶数下标

    //奇数偶数分别插入到output中
    for(int i=0;i<n;)    //i表示output下标
    {
        if(oi<ocount&&!(i%2))
        {
            output[i++]=odd[oi++];
        }
        else
        {
            output[i++]=even[ei++];
        }

        if(ei<ecount&&(i%2))
        {
            output[i++]=even[ei++];
        }
        else
        {
            output[i++]=odd[oi++];
        }
    }
}

int main()
{
    const int n=15;
    int input[n]={0,4,5,6,8,3,2,7,9,12,15,0,0,22,24};
    int output[n];
    func(input,output,n);
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cout<<output[i]<<' ';
    }
    return 0;
}

运行结果:



题目2:约瑟夫环。
输入一个由随机数组成的数列(数列中每个数均是大于0的整数,长度已知),和初始计数器m。从数列首位置开始技术,计数到m后,将该数列该位置数值替换计数值m,并将数列中该位置数值出列,然后从下一个位置重新开始技术,知道数列所有数值出列为止。如果计数到达数列尾端,则返回数列首位置继续计数。最后输出数值出列的顺序。

#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;

void Josephus(int input[],int output[],const int n)
{
    int m=3;
    int sum=0;
    int index=0;    //数列下标
    int flag[n];    //置0表示对应的下标在input中的数值没有出列,置1表示出列
    for(int i=0;i<n;i++)
        flag[i]=0;
    while (sum<n)
    {
        index=(index+m-1)%n;
        if(!flag[index])
        {
            output[sum++]=input[index];
            input[index]=m;
            flag[index]=1;
            index++;
        }
    }
}

int main()
{
    const int n=10;
    int input[n],output[n];
    for(int i=0;i<n;i++)
        input[i]=i+1;
    Josephus(input,output,n);
    for(int i=0;i<n;i++)
        cout<<output[i]<<' ';
    return 0;
}

总结:计数器m的数值有可能和Input[ ]中的数值相同,容易引发错误,所以建立一个标志数组flag[ ]来统计哪些位置Index的数值已经出列,依次来进行If判断。


题目3:单链表转置(无表头的单链表)

//单链表逆序
#include <iostream>
using namespace std;

class Node
{
private:
    int data;
    Node *link;
public:
    Node(int x)
    {
        data=x;
        link=NULL;
    }
    friend class SingleList;
};

class SingleList
{
private:
    Node *first;
    int n;
public:
    SingleList()    //初始化不带表头的单链表
    {
        first=NULL;
        n=0;
    }
    ~SingleList()
    {
        Node *p;
        while(first)
        {
            p=first;
            first=first->link;
            delete p;
        }
    }
    bool SInsert(int i,int x)
    {
        if(i<0||i>n)
        {
            cout<<"SInsert:out of bounds"<<endl;
            return false;
        }
        Node *q=new Node(x);
        if(0==i)   //在表头插入节点
        {
            q->link=first;
            first=q;
            n++;
            return true;
        }
        Node *p=first;
        int j=1;
        while(j<i&&p->link)
        {
            p=p->link;
        }
        q->link=p->link;
        p->link=q;
        n++;
        return true;
    }
    void SPrint()
    {
        Node *p=first;
        while(p)
        {
            cout<<p->data<<' ';
            p=p->link;
        }
        cout<<endl;
    }
    bool SConvert()
    {
        Node *p=NULL,*q;    //p=NULL是关键点

        while(first)
        {
            q=first->link;
            first->link=p;
            p=first;
            first=q;
        }
        first=p;
        if(first)
            return true;
        else
            return false;
    }
};
int main()
{
    SingleList s1;
    for(int i=0;i<10;i++)
    {
        s1.SInsert(0,i);
    }
    cout<<"before convert:\n";
    s1.SPrint();
    cout<<endl;
    cout<<"after convert:\n";
    s1.SConvert();
    s1.SPrint();
    return 0;
}

核心代码:

Node *p=NULL,*q;

while(first)

{

q=first->link;

first->link=p;

p=first;

first=q;

}

first=p;


运行结果:



题目4:字符串四则运算

//字符串四则运算
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <cctype>
using namespace std;
int stoi(const char *input);
void FAO(const char *input,int &result,const int n)  //FAO:four arithmetic operation
{
    const char *p=input;
    char *left,*right;
    left=new char[n];
    right=new char[n];
    int lIndex=0,rIndex=0;
    char charactor;
    bool flag=true;

    //将做操作数,右操作数,操作符分离
    while(*p)
    {
        if(isalnum(*p)&&flag)
        {
            left[lIndex++]=*p++;
        }
        else if(isspace(*p))
        {
            p++;
        }
        else if(isalnum(*p)&&!flag)
        {
            right[rIndex++]=*p++;
        }
        else if(*p=='+'||*p=='-'||*p=='*'||*p=='/')
        {
            charactor=*p++;
            flag=false;
        }
        else
        {
            cout<<"error input"<<endl;
            break;
        }
    }
    left[lIndex]='\0';
    right[rIndex]='\0';

    //左操作数和右操作数由char转化为int
    int lNum=stoi(left);
    int rNum=stoi(right);
    switch(charactor)
    {
    case '+':
        result=lNum+rNum;
        break;
    case '-':
        result=lNum-rNum;
        break;
    case '*':
        result=lNum*rNum;
        break;
    case '/':
        if(rNum)
            result=lNum/rNum;
        else
            cout<<"operator \'/\':fault"<<endl;
        break;
    default:
        cout<<"operator error"<<endl;
    }
}
//字符串转化为int
int stoi(const char *input)
{
    const char *p=input;
    int num=0;
    while(*p)
    {
        num=num*10+(*p-'0');
        p++;
    }
    return num;
}

int main()
{
    int result=0;
    const char *input="22+21";
    const int n=strlen(input);
    FAO(input,result,n);
    cout<<input<<"=";
    cout<<result<<endl;
    return 0;
}

运行结果:




【欢迎读者交流批评指正~】

&lt;think&gt;根据用户查询,需要实现带头结点的单链表排序两种操作。参考引用[1]提到直接插入排序,引用[2]和引用[3]分别提供了排序的代码示例。注意:引用[1]中的插入排序是针对带头结点的单链表,引用[2]的代码也是带头结点的,引用[3]的排序是冒泡排序,也是带头结点的。根据引用[2]:的方法是通过三个指针,将链表节点逐个转。根据引用[1]和引用[3]:排序有两种方法,直接插入排序和冒泡排序。考虑到单链表的特点,排序操作都需要注意不能断链,并且要正确更新头结点的指针。实现方法:1.:引用[2]的代码:StatusReverse(LinkListL){LinkListp=L-&gt;next;LinkListq=L-&gt;next-&gt;next;LinkListt=NULL;while(q!=NULL){t=q-&gt;next;q-&gt;next=p;p=q;q=t;}L-&gt;next-&gt;next=NULL;//设新的尾节点(原第一个节点)的next为NULLL-&gt;next=p;//头结点指向新的第一个节点return1;}但是要注意边界条件:如果链表为空或者只有一个节点,则无需。上述代码在链表只有一个节点时,会出现问题(L-&gt;next-&gt;next访问空指针的next)。所以需要修改。改进的方法(头插法):将链表从头至尾遍历,将每个节点用头插法插入到链表的头部。步骤如下:p=L-&gt;next;//第一个节点L-&gt;next=NULL;//将头结点next空while(p){q=p-&gt;next;//保存下一个节点p-&gt;next=L-&gt;next;//将当前节点插入头结点之后L-&gt;next=p;p=q;}头插法更简单,并且容易理解,且可以处理空表和只有一个节点的情况。2.排序:用户引用提供了两种排序方法:直接插入排序(引用[1])和冒泡排序(引用[3])。直接插入排序(带头结点):将链表分为两部分:已排序和未排序。初始时,已排序部分只有第一个节点(认为只有一个节点是有序的),然后依次将后面的节点插入到已排序部分的适当位。具体步骤:1.断开:将链表拆分成两个链表,初始时,有序链表为头结点+第一个节点,无序链表为剩下的部分。2.逐个取出无序链表的第一个节点,在有序链表中找到合适的位插入。代码实现思路:if(head-&gt;next==NULL||head-&gt;next-&gt;next==NULL)return;//空表或只有一个节点不需要排序//初始化:有序链表为第一个节点,无序链表为第二个节点开始node*sorted=head-&gt;next;//有序链表的最后一个节点(初始为第一个节点)node*curr=sorted-&gt;next;//从第二个节点开始sorted-&gt;next=NULL;//断开,有序链表独立while(curr){node*next=curr-&gt;next;//保存下一个节点,防止断链//在有序链表中找到插入位(从head开始遍历)node*prev=head;//指向head,因为插入位可能在第一个节点前node*p=head-&gt;next;//有序链表的第一个节点while(p&amp;&amp;p-&gt;data&lt; curr-&gt;data){prev=p;p=p-&gt;next;}//此时prev指向要插入位的前一个节点,p指向要插入位的后一个节点(可能为NULL)prev-&gt;next=curr;curr-&gt;next=p;//更新curr到下一个节点curr=next;}冒泡排序(带头结点):引用[3]的代码:voidsort(node*head){node*p=head-&gt;next;intlen=length(head);inttemp;if(p==NULL||p-&gt;next==NULL)return;for(inti=1;i&lt;len;i++){p=head-&gt;next;//每次从头开始for(intj=0;j&lt;len-i;j++){if(p-&gt;data&gt;p-&gt;next-&gt;data){//交换节点的值temp=p-&gt;data;p-&gt;data=p-&gt;next-&gt;data;p-&gt;next-&gt;data=temp;}p=p-&gt;next;}}}注意:冒泡排序通过双重循环,比较相邻节点并交换节点的值,而不是改变节点之间的链接关系。两种排序方法的比较:插入排序需要修改节点之间的链接关系(重新插入),冒泡排序只需交换节点的值(适合数据域类型简单的节点)。根据用户要求,需要实现带头结点的单链表排序运算。因此,我们可以提供::使用头插法(改进的,安全的方法)。排序:提供两种方法(插入排序和冒泡排序),但插入排序更常用,因为冒泡排序需要频繁交换值,而链表节点数据交换可能代价高(如果数据域大)。所以,我们分别实现和插入排序。由于用户没有指定编程语言,我们使用C语言风格实现。定义链表节点:typedefstructNode{intdata;structNode*next;}Node,*LinkList;头结点:LinkListhead;head-&gt;next指向第一个节点(可能为空)。函数(头插法):voidReverse(LinkListhead){//如果链表为空或只有一个节点,直接返回if(head-&gt;next==NULL||head-&gt;next-&gt;next==NULL){return;}Node*p=head-&gt;next;//第一个节点head-&gt;next=NULL;//将头结点next空Node*q;while(p!=NULL){q=p-&gt;next;//保存下一个节点p-&gt;next=head-&gt;next;//将当前节点插入到头结点之后head-&gt;next=p;p=q;}}直接插入排序voidInsertSort(LinkListhead){//空表或只有一个节点,直接返回if(head-&gt;next==NULL||head-&gt;next-&gt;next==NULL){return;}Node*sorted=head-&gt;next;//已排序链表的第一个节点(也是已排序部分的最后一个节点)Node*curr=sorted-&gt;next;//从第二个节点开始,即未排序部分的第一个节点sorted-&gt;next=NULL;//断开,有序链表只有一个节点while(curr!=NULL){Node*next=curr-&gt;next;//保存curr的下一个节点//在有序链表(head开头)中寻找插入位Node*prev=head;//插入位的前驱节点,初始为头结点Node*p=head-&gt;next;//有序链表的第一个节点while(p!=NULL&amp;&amp;p-&gt;data&lt; curr-&gt;data){prev=p;p=p-&gt;next;}//在prev和p之间插入currprev-&gt;next=curr;curr-&gt;next=p;//更新curr到下一个待插入节点curr=next;}}注意:上述插入排序过程中,我们每次将未排序部分的第一个节点取出插入到有序部分,所以叫做直接插入排序。用户要求实现的是带头结点的单链表,所以以上两个函数均符合。另外,用户可能会问这两种操作的时间和空间复杂度::时间复杂度为$O(n)$,空间复杂度$O(1)$。直接插入排序:时间复杂度为$O(n^2)$,空间复杂度$O(1)$。现在,将完整代码(包括和插入排序)整理如下:&lt;/think&gt; 以下是带表头节点的单链表实现******排序**的详细方法: ### 一、单链表结构定义(C语言) ```c typedef struct Node { int data; // 数据域 struct Node* next; // 指针域 } Node; typedef struct { Node* head; // 头节点指针 } LinkList; ``` --- ### 二、链表实现 #### 方法1:三指针遍历法(原地) ```c void Reverse(LinkList* L) { if (L-&gt;head-&gt;next == NULL || L-&gt;head-&gt;next-&gt;next == NULL) return; // 空表或单节点无需 Node* p = L-&gt;head-&gt;next; // 首元节点 Node* q = p-&gt;next; Node* r = NULL; p-&gt;next = NULL; // 首元节点转为尾节点 while (q != NULL) { r = q-&gt;next; // 暂存后继节点 q-&gt;next = p; // 指针 p = q; // 指针后移 q = r; } L-&gt;head-&gt;next = p; // 头节点指向新首元节点 } ``` **原理**: 通过三个指针`p`、`q`、`r`逐步反转指针方向,时间复杂度$O(n)$,空间复杂度$O(1)$[^2]。 #### 方法2:头插法(推荐) ```c void Reverse_HeadInsert(LinkList* L) { Node* p = L-&gt;head-&gt;next; L-&gt;head-&gt;next = NULL; // 头节点暂时空 while (p) { Node* tmp = p-&gt;next; // 暂存后继 p-&gt;next = L-&gt;head-&gt;next; // 头插操作 L-&gt;head-&gt;next = p; p = tmp; // 继续处理下一节点 } } ``` **优势**: 代码更简洁,适用于教学和工程实践[^2]。 --- ### 三、链表排序实现 #### 方法1:直接插入排序 ```c void InsertSort(LinkList* L) { if (L-&gt;head-&gt;next == NULL) return; Node* sorted = L-&gt;head-&gt;next; // 有序链表头部 Node* unsorted = sorted-&gt;next; // 待排序链表头部 sorted-&gt;next = NULL; // 断开有序/无序链表 while (unsorted) { Node* curr = unsorted; unsorted = unsorted-&gt;next; // 寻找插入位 Node* prev = L-&gt;head; // 从表头开始遍历 while (prev-&gt;next &amp;&amp; prev-&gt;next-&gt;data &lt; curr-&gt;data) { prev = prev-&gt;next; } // 插入节点 curr-&gt;next = prev-&gt;next; prev-&gt;next = curr; } } ``` **特点**: 时间复杂度$O(n^2)$,空间复杂度$O(1)$,稳定排序[^1]。 #### 方法2:冒泡排序(交换数据域) ```c void BubbleSort(LinkList* L) { if (L-&gt;head-&gt;next == NULL) return; int len = 0; for (Node* p = L-&gt;head-&gt;next; p; p = p-&gt;next) len++; for (int i = 0; i &lt; len - 1; i++) { Node* p = L-&gt;head-&gt;next; for (int j = 0; j &lt; len - i - 1; j++) { if (p-&gt;data &gt; p-&gt;next-&gt;data) { // 交换数据域 int temp = p-&gt;data; p-&gt;data = p-&gt;next-&gt;data; p-&gt;next-&gt;data = temp; } p = p-&gt;next; } } } ``` **适用场景**: 当链表节点数据域较小时使用[^3]。 --- ### 四、关键差异分析 | **操作** | **实现方式** | **时间复杂度** | **空间复杂度** | **链式结构修改** | |----------|---------------------|----------------|----------------|------------------| | | 三指针/头插法 | $O(n)$ | $O(1)$ | 修改指针 | | 排序 | 插入排序(推荐) | $O(n^2)$ | $O(1)$ | 修改指针 | | 排序 | 冒泡排序 | $O(n^2)$ | $O(1)$ | 仅交换数据 | --- ### 五、总结建议 1. **优先选择头插法**:逻辑清晰,代码简洁 2. **排序优先选择插入排序**:真正修改链式结构,避免大块数据交换 3. 排序优化方向:结合归并排序可达到$O(n \log n)$时间复杂度 &gt; 所有实现均基于带头节点的单链表结构,头节点不存储数据,仅用于简化边界处理[^1][^2][^3]。
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