• 数据结构实验报告(五)


    实验报告五 查找的相关操作

      1 #include <iostream>
      2 #include <stdio.h>
      3 #include <stdlib.h>
      4 #define INFINITY INT_MAX
      5 #define MAXSIZE 20
      6 
      7 using namespace std;
      8 //1.折半查找
      9 typedef int KeyType;
     10 typedef struct
     11 {
     12     KeyType key;
     13     char data1;
     14 }ElemType;
     15 typedef struct
     16 {
     17     ElemType data[MAXSIZE];
     18     int length;
     19 
     20 }SeqList;
     21 
     22 void createSeqList(SeqList &l)
     23 {
     24     cout<<"请输入关键字个数"<<endl;
     25     cin>>l.length;
     26     cout<<"请顺序输入一组有序的数据及其关键字(key,data1)"<<endl;
     27     for (int i=1;i<=l.length;i++)
     28     {
     29         scanf("%d%c",&l.data[i].key,&l.data[i].data1);
     30     }
     31 }
     32 
     33 int Search_Bin(SeqList &l,KeyType key)
     34 {
     35    int low=1,high=l.length;
     36    int mid;
     37    while (low<=high)
     38    {
     39        mid=(low+high)/2;
     40        if (key == l.data[mid].key)
     41         return mid;
     42        else if (key < l.data[mid].key )
     43         high=mid-1;
     44        else
     45         low=mid+1;
     46    }
     47    return 0;
     48 }
     49 //2.二叉排序树
     50 typedef struct BiTNode
     51 {
     52     ElemType data;
     53     struct BiTNode *left,*right;
     54 }BiTNode,*BiTree;
     55 
     56 // 查找二叉排序树
     57 int SearchBST(BiTree t,KeyType key,BiTree f,BiTree &p)
     58 {
     59     if (!t) {p=f;return 0;}
     60     else if (key==t->data.key){p=t;return 1;}
     61     else if (key <t->data.key)
     62         return SearchBST(t->left,key,t,p);
     63     else return SearchBST(t->right,key,t,p);
     64 }
     65 // 插入一个数据到二叉排序树
     66 int InsertBST(BiTree &t,ElemType e)
     67 {
     68     BiTree p,s;
     69     if (!SearchBST(t,e.key,NULL,p))
     70     {
     71         s=(BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
     72         s->data.key=e.key;
     73         s->data.data1=e.data1;
     74         s->left=s->right=NULL;
     75         if (!p)
     76             t=s;
     77         else if (e.key < p->data.key )
     78             p->left=s;
     79         else
     80             p->right=s;
     81         return 1;
     82     }
     83     else
     84         return 0;
     85 }
     86 // 循环插入一组数据,建立二叉排序树
     87 void InsertBST_for()
     88 {
     89     void InOrderTraverse(BiTree &t);
     90     void DeleteBST(BiTree &t,KeyType key);
     91     BiTree t;
     92     t=NULL;
     93     ElemType e;
     94     int n;
     95     cout<<"请输入您要输入的数据个数"<<endl;
     96     cin>>n;
     97     cout<<"请依次输入您要插入的数据及其关键字(key,data1)"<<endl;
     98     for (int i=0;i<n;i++)
     99     {
    100       cin>>e.key>>e.data1;
    101       InsertBST(t,e);
    102     }
    103      cout<<"中序遍历输出的结果为:"<<endl;
    104      InOrderTraverse(t);
    105      cout<<"请输入您要删除的某一元素的关键字"<<endl;
    106      KeyType key;
    107      cin>>key;
    108      DeleteBST(t,key);
    109      cout<<"删除指定元素后的中序遍历结果为:"<<endl;
    110      InOrderTraverse(t);
    111 
    112 
    113 
    114 
    115 }
    116 // 中序遍历二叉排序树
    117 void InOrderTraverse(BiTree &t)
    118 {
    119     if (t)
    120     {
    121         InOrderTraverse(t->left);
    122         cout<<t->data.key<<" ";
    123         InOrderTraverse(t->right);
    124     }
    125 }
    126 // 二叉排序树删除:删除某一指定结点
    127 int Delete(BiTree &p)
    128 {
    129     BiTree q,s;
    130     if (!p->right)
    131     {
    132         q=p;
    133         p=p->left;
    134         free(q);
    135     }
    136     else if (!p->right)
    137     {
    138         q=p;
    139         p=p->right;
    140         free(q);
    141     }
    142     else
    143     {
    144         q=p;
    145         s=p->left;
    146         while (s->right)
    147         {
    148             q=s;
    149             s=s->right;
    150         }
    151         p->data.key=s->data.key;
    152         p->data.data1=s->data.data1;
    153 
    154         if (q!=p)
    155             q->right=s->left;
    156         else
    157             q->left=s->left;
    158         delete(s);
    159 
    160     }
    161     return 1;
    162 }
    163 // 删除某关键字
    164 int DeleteBST(BiTree &t,KeyType key)
    165 {
    166     if (!t)
    167         return 0;
    168     else
    169     {
    170         if (key == t->data.key )
    171             return Delete(t);
    172         else if (key < t->data.key)
    173         return DeleteBST(t->left,key);
    174         else
    175             return DeleteBST(t->right,key);
    176     }
    177     return 1;
    178 }
    179 // AVL
    180 typedef struct BSTNode
    181 {
    182     ElemType data;
    183     int bf;
    184     struct BSTNode *left,*right;
    185 }BSTNode,*BSTree;
    186 
    187 // 右旋
    188 void R_Rotate(BSTree &p)
    189 {
    190     BSTree lc;
    191     lc=p->left;
    192     p->left=lc->right;
    193     lc->right=p;
    194     p=lc;
    195 
    196 }
    197 //左旋
    198 void L_Rotate(BSTree &p)
    199 {
    200     BSTree lc;
    201     lc=p->right;
    202     p->right=lc->left;
    203     lc->left=p;
    204     p=lc;
    205 }
    206 //左平衡
    207 void LeftBalance(BSTree &t)
    208 {
    209     BSTree lc,rd;
    210     lc=t->left;
    211     switch(lc->bf)
    212     {
    213     case 1:
    214         t->bf=lc->bf=0;
    215         R_Rotate(t);
    216         break;
    217     case -1:
    218         rd=lc->right;
    219         switch(rd->bf)
    220         {
    221         case 1:
    222             t->bf=-1;
    223             lc->bf=0;
    224             break;
    225         case 0:
    226             t->bf=lc->bf=0;
    227             break;
    228         case -1:
    229             t->bf=0;
    230             lc->bf=1;
    231             break;
    232         }
    233         rd->bf=0;
    234         L_Rotate(t->left);
    235         R_Rotate(t);
    236     }
    237 
    238 }
    239 //右平衡
    240 void RightBalance(BSTree &t)
    241 {
    242     BSTree lc,rd;
    243     lc=t->right;
    244     switch(lc->bf)
    245     {
    246     case 1:
    247         rd=lc->left;
    248         switch(rd->bf)
    249         {
    250         case 1:
    251             t->bf=0;
    252             lc->bf=-1;
    253             break;
    254         case 0:
    255             t->bf=lc->bf=0;
    256             break;
    257         case -1:
    258             t->bf=1;
    259             lc->bf=0;
    260             break;
    261         }
    262         rd->bf=0;
    263         R_Rotate(t->right);
    264         L_Rotate(t);
    265         break;
    266     case -1:
    267         t->bf=lc->bf=0;
    268         L_Rotate(t);
    269     }
    270 
    271 }
    272 //插入建立平衡二叉排序树
    273 int InsertAVL(BSTree &t,ElemType e,bool taller)
    274 {
    275     if (!t)
    276     {
    277         t=(BSTree )malloc(sizeof(BSTNode));
    278         t->bf=0;
    279         t->left=t->right=NULL;
    280         t->data.data1=e.data1;
    281         t->data.key=e.key;
    282         taller=true;//树长高则为正
    283     }
    284     else
    285     {
    286         if (e.key==t->data.key)
    287         {
    288             taller=false;
    289             return 0;
    290         }
    291         if (e.key < t->data.key)
    292         {
    293             if (!InsertAVL(t->left,e,taller))
    294                 return 0;
    295                 if (taller)
    296                 {
    297                     switch(t->bf)
    298                     {
    299                         case 1:
    300                             LeftBalance(t);
    301                             taller=false;
    302                             break;
    303                         case 0:
    304                             t->bf=1;
    305                             taller=true;
    306                             break;
    307                         case -1:
    308                             t->bf=0;
    309                             taller=false;
    310                             break;
    311                     }
    312                 }
    313         }
    314         else
    315         {
    316             if (!InsertAVL(t->right,e,taller))
    317                 return 0;
    318                 if (taller)
    319                 {
    320                     switch(t->bf)
    321                     {
    322                         case 1:
    323                             t->bf=0;
    324                             taller=false;
    325                             break;
    326                         case 0:
    327                             t->bf=-1;
    328                             taller=true;
    329                             break;
    330                         case -1:
    331                             RightBalance(t);
    332                             taller=false;
    333                             break;
    334                     }
    335                 }
    336         }
    337     }
    338     return 1;
    339 }
    340 // 中序遍历平衡二叉排序树
    341 void InOrderTraverse_BST(BSTree &t)
    342 {
    343     if (t)
    344     {
    345         InOrderTraverse_BST(t->left);
    346         cout<<t->data.key<<" ";
    347         InOrderTraverse_BST(t->right);
    348     }
    349 }
    350 // 线性探测法建立散列表
    351 typedef struct
    352 {
    353     ElemType data[MAXSIZE];
    354     int count;
    355 }HashTable;
    356 // 哈希函数
    357 int Hash(KeyType k)
    358 {
    359     int p=13;
    360     return k%13;
    361 }
    362 //发生冲突之后求出下一探查地址
    363 void collision(HashTable h,int &p)
    364 {
    365     p=(p+1+MAXSIZE)%MAXSIZE;
    366 }
    367 // 在哈希表中查找某关键字
    368 int SearchHash(HashTable h,KeyType key,int &p)
    369 {
    370     p=Hash(key);// 哈西地址
    371     while (h.data[p].key!=NULL && key!=h.data[p].key )
    372     collision(h,p);
    373 
    374     if (key==h.data[p].key)
    375         return 1;
    376     else
    377         return 0;
    378 
    379 }
    380 // 插入机建立线性探测哈希表
    381 int InsertHash(HashTable &h,ElemType e)
    382 {
    383     int p;
    384     h.count=0;
    385     if (SearchHash(h,e.key,p))
    386         return 0;
    387     else
    388         h.data[p].key=e.key;
    389         h.data[p].data1=e.data1;
    390         h.count++;
    391         return 1;
    392 }
    393 // 遍历输出线线性探测哈希表
    394 void TraverseHash(HashTable h)
    395 {
    396     int i;
    397     for (i=0;i<MAXSIZE;i++)
    398         cout<<"("<<h.data[i].key<<","<<h.data[i].data1<<")";
    399     cout<<endl;
    400 }
    401 
    402 // 外拉链法建立哈希表
    403 typedef struct Node
    404 {
    405     ElemType e;
    406     struct Node *next;
    407 }Node,HashTable2[MAXSIZE];
    408 // 查找外拉链表
    409 int searchHash2(HashTable2 h,ElemType e,int &p)
    410 {
    411     p=Hash(e.key);// 哈西地址
    412     Node *q;
    413     q=h[p].next;
    414     while (q)
    415     {
    416        if (q->e.key==e.key)
    417             return 1;
    418         q=q->next;
    419     }
    420     return 0;
    421 }
    422 // 插入建立外拉链表
    423 int InsertHash2(HashTable2 h,ElemType e)
    424 {
    425     int p;
    426     Node *q;
    427     if (searchHash2(h,e,p))
    428         return 0;
    429     else
    430     {
    431        q=(Node*)malloc(sizeof(Node));
    432        q->e.key=e.key;
    433        q->e.data1=e.data1;
    434        q->next=h[p].next;//头插法插入元素
    435        h[p].next=q;
    436     }
    437     return 1;
    438 }
    439 // 遍历外拉链表
    440 void TraverseHash2(HashTable2 h)
    441 {
    442     int i;
    443     Node *p;
    444     for (i=0;i<MAXSIZE;i++)
    445     {
    446        p=h[i].next;
    447        while (p)
    448        {
    449            cout<<"("<<p->e.key<<","<<p->e.data1<<")";
    450            p=p->next;
    451        }
    452     }
    453 }
    454 
    455 
    456 int main()
    457 {   cout<<"--------------------------------------------------------"<<endl;
    458     cout<<"1.Search_Bin():采用折半查找实现某一已知的关键字的查找"<<endl;
    459     cout<<"2.InsertBST()&&DeleteBST():插入算法建立二叉排序树并删除某指定元素"<<endl;
    460     cout<<"3.InsertAVL():建立AVL树并实现删除某一指定关键字元素"<<endl;
    461     cout<<"4.InsertHash():线性探测法建立哈希表"<<endl;
    462     cout<<"5.InsertHash2():外拉链法建立哈希表"<<endl;
    463     cout<<"--------------------------------------------------------"<<endl;
    464 ll1:cout<<"请输入您选择的函数序号"<<endl;
    465     int x;cin>>x;
    466     ElemType e;int n;
    467     switch(x)
    468     {
    469     case 1:
    470     {
    471     SeqList l;
    472     createSeqList(l);
    473     cout<<"请输入任一关键字"<<endl;
    474     KeyType key;
    475     cin>>key;
    476     int location=Search_Bin(l,key);
    477     printf("查找位置为:%d
    ",location);
    478     break;
    479     }
    480 
    481     case 2:
    482     {
    483        InsertBST_for();
    484        break;
    485     }
    486 
    487     case 3:
    488         {
    489             BSTree t1;
    490             t1=NULL;
    491             cout<<"请输入数据个数"<<endl;
    492             cin>>n;
    493             cout<<"请输入一组数据(key,data1)以建立平衡二叉树"<<endl;
    494             for (int i=0;i<n;i++)
    495             {
    496                 cin>>e.key>>e.data1;
    497                 InsertAVL(t1,e,false);
    498             }
    499             cout<<"建立结束,现在中序遍历"<<endl;
    500             InOrderTraverse_BST(t1);
    501             break;
    502         }
    503     case 4:
    504         HashTable h;
    505         for (int i=0;i<MAXSIZE;i++)
    506     {
    507       h.data[i].key=0;
    508       h.data[i].data1='z';
    509     }
    510         cout<<"请输入元素个数"<<endl;
    511         cin>>n;
    512         cout<<"请输入一组关键字(key,data1)"<<endl;
    513         for (int i=0;i<n;i++)
    514         {
    515             cin>>e.key>>e.data1;
    516             InsertHash(h,e);
    517         }
    518         cout<<"建立结束,遍历哈希表,(0,z)表示NULL"<<endl;
    519         TraverseHash(h);
    520 
    521         break;
    522 
    523     case 5:
    524         HashTable2 h1;
    525         for (int i=0;i<MAXSIZE;i++)
    526     {
    527      h1[i].next=NULL;
    528     }
    529         cout<<"请输入元素个数"<<endl;
    530         cin>>n;
    531         cout<<"请输入一组关键字(key,data1)"<<endl;
    532         for (int i=0;i<n;i++)
    533         {
    534             cin>>e.key>>e.data1;
    535             InsertHash2(h1,e);
    536         }
    537         cout<<"建立结束,遍历哈希表"<<endl;
    538         TraverseHash2(h1);
    539         break;
    540     }
    541     cout<<"您是否还要继续测试其他函数?y/n"<<endl;
    542     fflush(stdin);
    543     char z;
    544     cin>>z;
    545     if (z=='y')
    546         goto ll1;
    547     else
    548     return 0;
    549 }
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