单链表ADT实现集合交并补

/*
* Created by Dev-c++5.11
* @author: Teresa
* @date: 2017-10-06
* @description: 单链表操作
*/

#include 
#include 
/*函数状态码*/
#define TRUE 1	//成功
#define OK 1
#define FALSE 0	//失败 
#define ERROR 0	//错误 
#define INFEASIBLE -1	//不可行的
#define OVERFLOW -2 	//溢出

#define LNODELENGTH sizeof(LNode)	//一个结点所占的空间
typedef int ElemType; //基本数据类型
typedef int Status;	//函数的返回值类型 


/*单链表的存储结构*/
typedef struct LNode{
	ElemType data;	//	数据域
	struct LNode *next;		//指向下一个结点的指针
}LNode, *LinkList;


//初始化线性表L
Status ListInit_L(LinkList &L){
	L = (LinkList)malloc(LNODELENGTH);		//分配大小为LNODELENGTH的空间 L指向空间的首地址
	if (L == NULL){
		printf("内存分配失败 初始化链表失败");
		exit(INFEASIBLE);
	}
	L->data = 0;
	L->next = NULL;	
	return TRUE;
}

//销毁线性表L
Status DestroyList_L(LinkList &L){
	LinkList p = L, q = p->next;
	while (q != NULL){	//当p不是最后一个结点时
		free(p);		//释放p指向的结点
		p = q;	//p指向下一个要free的结点
		q = p->next;
	}	//循环结束后 p指向最后一个结点
	free(p);		//释放最后一个结点的空间
	return OK;
};

//将L置为空表
Status ClearList_L(LinkList L){
	LinkList p;
	while (L->next != NULL){	//当L->next不是NULL 即第二个结点存在时
		p = L->next;	//p指向第二个结点
		L->next = p->next;	//L的next指向第三个结点
		free(p);	//释放第二个结点
	}//循环结束时 表中只剩下头结点
	return OK;
}

//若L为空表则返回TRUE 否则返回 FALSE
Status ListEmpty_L(LinkList L){
	if (L->next == NULL)
		return TRUE;
	else
		return FALSE;
}

//返回L中数据元素的个数
Status ListLength_L(LinkList L){
	int sum = 0;	//用来存放数据元素的个数
	LinkList p= L;
	do{	//当p不是最后一个结点时
		sum++;	//sum自增
		p = p->next;
	} while (p != NULL);
	return sum;
}

//用e返回L中第i个数据元素的值
Status  GetElem_L(LinkList L, int i, ElemType * e){
	if (i<0 || i>ListLength_L(L)){	//当i小于0或i大于链表的长度时 无法查询第i个数据元素
		return INFEASIBLE;
	}
	LinkList p = L;
	int j=0;
	while (j <= i){
		p = p->next;
		j++;
	}
	return p->data;
}

//返回 L中第一个与e满足关系compare()的数据元素的位序 若不存在 则返回0
Status LocateElem_L(LinkList L, ElemType e, Status(*compare)(ElemType, ElemType)){
	LinkList p = L;
	int i = 0;
	while (!compare(p->data, e) && p->next != NULL){
		p = p->next;
		i++;
	}	//退出循环有两种可能 一是找到了匹配的元素 二是没有找到 超出了线性表的长度
	if (p->next == NULL){
		i++;
		if (compare(p->data, e))
			return i;
		else{
			return FALSE;
		}
	}
	else{
		return i;
	}
	
}

//若cur_e是L的数据元素 且不是第一个 则用pre_e返回它的前驱 否则操作失败 pre_e无定义
Status PriorElem_L(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType * pre_e){
	LinkList p = L;
	if (cur_e == p->data){
		printf("此元素没有前驱");
		return FALSE;
	}
	while (p->next->data != cur_e || p == NULL){
		p = p->next;
	}
	if (p == NULL){
		printf("超出了线性表的长度\n");
		return FALSE;
	}
	else{
		*pre_e = p->data;
		return TRUE;
	}
}

///若cur_e是L的数据元素 且不是最后一个 则用next_e返回它的前驱 否则操作失败 next_e无定义
Status NextElem_L(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType * next_e){
	LinkList p = L;
	while (p->data != cur_e || p == NULL){
		p = p->next;
	}
	if (p == NULL){
		printf("此数据元素没有后驱\n");
		return FALSE;
	}
	else{
		*next_e = p->next->data;
		return TRUE;
	}
	
}

//在L中的第i个位置之前插入新的数据元素e,L的长度加1
Status ListInsert_L(LinkList &L, int i, ElemType e){
	LinkList p = L, newp;
	int j=0, length = ListLength_L(L);
	if (i<0 || i>length+1){	//当i小于0或i大于链表的长度时 无法插入
		printf("不可行\n");
		return INFEASIBLE;
	}
	if (i == 1){	//头插
		newp = (LinkList)malloc(LNODELENGTH);
		if (newp == NULL){
			printf("内存分配失败\n");
			exit(INFEASIBLE);
		}
		newp->data = e;
		newp->next = L;
		return OK;
	}
	else if (i == length+1){	//尾插
		while (p->next != NULL)
			p = p->next;
		newp = (LinkList)malloc(LNODELENGTH);
		if (newp == NULL){
			printf("内存分配失败\n");
			exit(INFEASIBLE);
		}
		p->next = newp;
		newp->data = e;
		newp->next = NULL;
		return OK;
	}
	else{
		while (j < i-2){
			j++;
			p = p->next;
		}//循环结束后  p为要插入位置的前一个结点
		newp = (LinkList)malloc(LNODELENGTH);
		if (newp == NULL){
			printf("内存分配失败\n");
			exit(INFEASIBLE);
		}
		newp->next = p->next;
		newp->data = e;
		p->next = newp;
		return TRUE;
	}
}

//删除L中的第i个元素 并用e返回其值 L的长度减1
Status ListDelete_L(LinkList &L, int i, ElemType * e){
	LinkList p = L,q;
	int j = 0, length = ListLength_L(L);
	if (i<0 || i>length + 1){	//当i小于0或i大于链表的长度时 无法插入
		printf("不可行\n");
		return INFEASIBLE;
	}
	while (j < i - 2){
		j++;
		p = p->next;
	}//循环结束后  p为要删除位置的前一个结点
	q = p->next;
	p->next = q->next;
	free(q);
	return OK;
}

//对L的每一个元素调用函数visit 一旦visit()失败 则操作失败
Status ListTraverse_L(LinkList L, void(*visit)(ElemType *)){
	LinkList p = L;
	while (p != NULL){
		visit(&(p->data));
		p = p->next;
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

//若数据元素a与b相等则返回TRUE 否则返回 FALSE
Status compare(ElemType a, ElemType b){
	if (a == b){
		return TRUE;
	}
	else
		return FALSE;
}
//输出数据元素
void visit(ElemType *e){
	printf("%d ", *e);
}

//已知单链线性表La Lb的元素按值非递减排列
//归并La Lb得到新的单线性链表Lc Lc的元素也按值非递减排列
Status MergeList_L(LinkList &La, LinkList &Lb, LinkList &Lc){
	LinkList pa = La, pb = Lb;
	int i = 2;
	if (La == NULL || Lb == NULL){
		printf("空表无法合并");
		return ERROR;
	}
	//La和Lb的头结点中最小的data赋给Lc头结点的data
	if (pa->data <= pb->data){
		Lc->data = La->data;
		pa = pa->next;
	}
	else{
		Lc->data = Lb->data;
		pb = pb->next;
	}
	while (pa != NULL || pb != NULL){
		if (pa != NULL && pa->data <= pb->data){
			ListInsert_L(Lc, i, pa->data);
			pa = pa->next;
		}
		else{
			ListInsert_L(Lc, i, pb->data);
			pb = pb->next;
		}
		i++;
	}
	return OK;
}

//求La和Lb的交集
Status IntersectList_L(LinkList La, LinkList Lb, LinkList Lc){
	LinkList pa = La, pb = Lb;
	if (pa == NULL || pb == NULL){
		printf("空表无法求交集");
		return ERROR;
	}
	int i = 1;
	while (pb != NULL){
		if (LocateElem_L(La,pb->data,compare)!=0){
			if (i == 1) Lc->data = pb->data;
			else
				ListInsert_L(Lc, i, pb->data);
			i++;
		}
		pb = pb->next;
	}
	return OK;
}

//求La和Lb的差
Status SubtractList_L(LinkList La, LinkList Lb, LinkList Lc){
	LinkList pa = La, pb = Lb;
	if (pa == NULL || pb == NULL){
		printf("空表无法求差");
		return ERROR;
	}
	int i = 1;
	while (pb != NULL){
		if (LocateElem_L(La, pb->data, compare) == 0){
			if (i == 1) Lc->data = pb->data;
			else
				ListInsert_L(Lc, i, pb->data);
			i++;
		}
		pb = pb->next;
	}
	return OK;
}

int main(){
	LinkList La,Lb,Lc;
	ListInit_L(La);
	ListInit_L(Lb);
	ListInit_L(Lc);
	La->data = 3;
	ListInsert_L(La, 2, 5);
	ListInsert_L(La, 3, 8);
	ListInsert_L(La, 4, 11);
	Lb->data = 2;
	ListInsert_L(Lb, 2, 4);
	ListInsert_L(Lb, 3, 6);
	ListInsert_L(Lb, 4, 8);
	ListInsert_L(Lb, 5, 9);
	ListInsert_L(Lb, 6, 11);
	ListInsert_L(Lb, 7, 15);
	ListInsert_L(Lb, 8, 20);
	printf("链表La\n");
	ListTraverse_L(La, visit);
	printf("链表Lb\n");
	ListTraverse_L(Lb, visit);
	printf("La Lb的并集Lc\n");
	MergeList_L(La, Lb, Lc);
	ListTraverse_L(Lc,visit);
	ClearList_L(Lc);		//将Lc置为空表
	printf("La与Lb的交集Lc\n");
	IntersectList_L(La, Lb, Lc);
	ListTraverse_L(Lc, visit);
	ClearList_L(Lc);		//将Lc置为空表
	SubtractList_L(La, Lb, Lc);
	printf("La与Lb的差Lc\n");
	ListTraverse_L(Lc, visit);
	return 0;
}