数据结构实验一：链表，栈，队列的应用

一、实验目的：

1、线性表的链表实现：遍历、查找、插入、删除、翻转
2、栈的链式存储结构实现：入栈、出栈
3、队列的链式存储结构的实现：入队、出队
4、线性表、栈和队列的应用实现

二、使用仪器、器材

微机一台
操作系统：WinXP
编程软件：C++

三、实验内容及原理

1、线性表的链表实现：
（1）用随机函数生成10个3位整数（100~999），把这些整数存于链表中；
（2）输出链表的内容；
（3）读入一个整数，查看该整数是否在表中，若在，输出其位置（首位置为1）；
（4）读入一个整数，以及要插入的位置，把该整数插入到链表中，输出链表的内容（要求判断输入的位置是否合理）；
（5）读入一个整数，若该整数在链表里，删除该整数，输出链表的内容；
（6）把链表的内容翻转，输出链表的内容。
2、栈的链式存储结构实现
（1）用随机函数生成10个3位整数（100~999），把这些整数应用入栈操作存于堆栈中，在入栈接口处设置断点①，按“F5”启动调试，按“F10”逐句执行，直到数据全部入栈。程序暂停时观察栈顶数据和栈顶位置；
（2）应用出栈操作输出堆栈的内容，在出栈接口处设置断点②，按“F5”启动调试，按“F10”逐句执行，直到所有数据完全出栈，程序暂停时观察栈顶数据和栈顶位置的变化；
3、队列的链式存储结构的实现
（1）用随机函数生成10个3位整数（100~999），把这些整数应用入队操作存于队列中；
（2）应用遍历操作输出队列的内容；
（3）把队列的内容翻转，应用出队操作输出队列的内容。
4、线性表、栈和队列的应用实现：
（1）用随机函数生成10个3位整数（100~999），把这些整数存于单链表中，然后读入一个整数，以该值为基准把单链表分割为两部分，所有小于该值的结点排在大于或等于该值的结点之前。
（2）假设一个字符串中可以包含三种括号：( )[ ]{}，且这三种括号可以按任意次序嵌套使用（如：“…[…{…}…[…]…]…(…)” 为合法嵌套，“…[…{… )…[…]…]…(…)”为不合法嵌套）。编写判别给定表达式中所含括号是否正确配对出现的算法，如果是合法嵌套则返回为true，如果是不符合法嵌套则返回为false。
（3）用队列求解迷宫问题的最短路径

附：随机函数的使用（仅供参考）
#include “time.h” //用到时间函数
#include “math.h” // 用到随机函数
主程序：
time_t t; // 定义时间变量
srand((unsigned)time(&t)); //由时间确定随机序列，执行一次
生成10个随机数的循环体里：
rand() //随机生成一个0~32767的整数，可以嵌在转换公式或函数里

要求：
1.链式线性表、堆栈和队列可以带表头或不带表头，也可以设计为循环结构；
2.链表内容（结点数值）无序，可以重复，也可以不重复；
3.运行测试时，应尽量穷尽各种可能及组合，并在实验报告中展示输入及输出结果，选取具有代表性的使用截屏显示。
思路：

1，根据课本内容，用结构定义链表中每个节点的存储结构，用函数包装功能，用主函数调用。

四、实验过程原始数据记录

1、线性表的链表实现：

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

#define OK 1
#define ERROR 0
typedef int Status;
typedef int ElemType;



//单链表存储结构
typedef struct LNode {
   
	ElemType data;
	struct LNode *next;
	int length;
}LNode, *LinkList;

//1,创建存储 n 个随机3位整数（100~999）的链表
Status CreateList(LinkList &L, int n)
{
   
	 L = new LNode;
     L->next = NULL;//创建一个带头结点的单链表
	 L->length = n;
	 LNode *r = L;//尾指针指向头结点
	 for (int i = 0; i < n; ++i)
	 {
   
		 LNode *p = new LNode;
		 p->data = (rand() % 900 + 100);
		 p->next = NULL;
		 r->next = p;
		 r = p;
	 }
	 return OK;
 }

// 2,输出链表内容
Status ShowElem(LinkList &L)
{
   
	LNode *p = L->next;
	cout << "以下按正序输出链表内容：" << endl;
	for (int i = 0; i < L->length; i++)
	{
   
		cout << p->data << ends;
		p = p->next;
	}
	cout << endl << endl;
	return OK;
}

//3,单链表按值查找返回位置（首位为1）
Status LocateElem(LinkList &L)
{
   
	LNode *p;
	ElemType e=1;
	while (e != 0)
	{
   
		int i = 1;
		p = L->next;//使每次while循环前指针指向开头
		cout << "请输入一个整数，我来告诉你它的位置^-^(退出请扣0)" << endl;
		cin >> e;
		
		if (!e) break;
		while (p&&p->data != e)
		{
   
			p = p->next; //扫描直至p为空或data等于e
			i++;
		}
		if (!p&&i > L->length)
		{
   
			cout << "错误！啥呀？链表没有" << endl;
		}
		else cout << "找到了，它在第" << i<<"位"<<endl;
	}
	return OK;
}

//4,单链表在某位置插入某数值
Status ListInitsert(LinkList  &L)
{
   
	LNode *p;
	ElemType e = 1;
	while (e != 0)
	{
   
		int i = 0, j = 0;
		p = L;
		cout << "请输入要安插的整数 (退出请扣0)：" << endl;
		cin >> e;
		if (!e) break;
		cout << "请输入要安插的位置：" << endl;
		cin >> i;
		while (p && (j < i - 1)) {
    p = p->next; ++j; } //p指向第i-1个结点
		if (!p || j > i - 1) cout << "错误！i大于 长度+1 或者i<1" << endl;   //i>n+1或者i<1
		else {
   
			LNode *s = new LNode;
			s->data = e;
			s->next = p->next;
			p->next = s;
			L->length++;
			cout << "插入成功！" << endl;
			ShowElem(L);
		}
	}
	return OK;
}

//5,链中元素的删除
Status ListDelete(LinkList &L)
{
   
	ElemType e = 1;
	while (e != 0)
	{
   
		LNode *p = new LNode; 
		p = L;
		cout << "请输入要删除的整数 (退出请扣0)：" << endl;
		cin >> e;
		if (!e) break;
		while ((p->next)&&p->next->data != e)
		{
   
			p = p->next; 
		}
		if (!p->next) {
    cout << "错误！啥呀？链表没有" << endl; }
		else
		{
   
			LNode *q = new LNode;
			q = p->next;
			p->next = q->next;
			delete q;
			cout << "删除成功！" << endl;
			L->length--;
			ShowElem(L);
		}
	}
	return OK;
}

//6，倒序输出

Status AntiShow(LinkList &L,int i)
{
   
	LNode *p = L->next;
	int j=1;
	while (j != i )
	{
   
		j++;
		p = p->next;
		
	}
	cout << p->data << ends;
	i--;
	AntiShow(L, i);

	return OK;
}

int main()
{
   
	time_t t;   // 定义时间变量
	srand((unsigned)time(&t));  //由时间确定随机序列，执行一次
	LinkList List;
	if (CreateList(List, 10))    cout << "成功！已生成含有10个随机整数的链表！" << endl;
	else cout << "失败！无法生成链表！" << endl;
	if (!ShowElem(List))  cout <<