資料結構實驗–順序表(C++實現)

下面是原始碼：

-------------------------------------------------------------------------------------

#include<iostream>
#include<time.h>   //輔助函數SetRandElem()產生隨機種子
using namespace std;
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
#define OVERFLOW -2
#define ELEM_INIT_LEN 50  //順序表預設大小
#define ELEM_INCR_LEN 10  //順序表預設記憶體遞增值

typedef int Status;

 

////////////////////////////////////////////////////////
//類SqList聲明
//
class SqList
{//- - - 順序表資料類型 - - -
private:
 int *elem;//順序表指標
 int length;//順序表使用大小
 int listsize;//順序表總大小
 Status IncSpace();//增加預設大小記憶體空間
 Status IncSpace(int e);//增加自訂大小記憶體空間
public:
 SqList();
 //預設建構函式-->初始化函數
 //操作結果:構造順序表
 ~SqList();
 //解構函式-->銷毀對象
 //操作結果:銷毀順序表
 Status InitElem();
 //操作結果:由使用者初始化順序表
 Status ClearElem();
 //操作結果:順序表元素全部初始化為0,length=0;
 Status SetRandElem();
 //操作結果:順序表被隨機數初始化
 //==>備忘:輔助函數
 Status Put(int i,int e);
 //初始條件:0<=i<=length&&順序表已指派記憶體空間
 //操作結果:第i個元素被賦值
 Status Put(int i,istream in);
 //初始條件:0<=i<=length&&順序表已指派記憶體空間
 //操作結果:第i個元素被賦值
 Status IsAscending()const;
 //操作結果:順序表非遞減判斷-->非遞減返回TRUE,其他返回FALSE
 Status IsDescending()const;
 //操作結果:順序表非遞增判斷-->非遞增返回TRUE,其他返回FALSE
 Status IsEmpty();
 //操作結果:如果順序表為空白,返回TRUE,否則返回FALSE
 Status IsFull();
 //操作結果:如果順序表為滿,返回TRUE,否則返回FALSE
 Status Ascending();
 //操作結果:順序表按非遞減排列
 Status Descending();
 //操作結果:順序表按非遞增排列
 Status Insert(int e);
 //初始條件:順序表有序排列(非遞減/非遞增),若未排列會詢問使用者是否排列，不排列則在尾部插入
 //操作結果:元素e被插入順序表
 Status InsertI(int i,int e);
 //初始條件:0<=i<=length&&順序表已指派記憶體空間
 //操作結果:元素e被插入順序表的第i個元素處
 Status InsertL(int e);
 //初始條件:length<listsize
 //操作結果:元素e被插入順序表尾部
 Status DeleteI(int i);
 //初始條件:0<=i<=length&&順序表已指派記憶體空間
 //操作結果:順序表中第i個元素被刪除
 Status Delete(int e);
 //初始條件:順序表已指派記憶體空間
 //操作結果:若元素e存在,則刪除e,並返回TRUE;若不存在,返回FALSE
 Status Link(SqList &e);
 //操作結果:將順序表e中所有元素插入到該順序表之中
 //==>備忘:兩順序表均會被排序(預設為非遞減)
 Status LinkAndDel(SqList &e);
 //操作結果:將順序表e中所有元素插入到該順序表之中並重複資料刪除元素
 //==>備忘:兩順序表均會被排序(預設為非遞減)
 Status LinkL(SqList &e);
 //操作結果:順序表e將被直接連接在該順序表尾部
 int Max()const;
 //操作結果:返回順序表中最大的元素的值
 int Min()const;
 //操作結果:返回順序表中最小的元素的值
 int Get(int i)const;
 //操作結果:返回順序表中第i個元素的值
 int GetSize()const{return length;}
 //操作結果:返回資料使用大小
 int GetLen()const{return listsize;}
 //操作結果:返回順序表總大小
 void PutElem();
 //操作結果:按順序輸出順序表的所有元素
};

 

//////////////////////////////////////////////////////
//類SqList的實現
//
SqList::SqList()//Checked
{//預設建構函式
 elem=(int *)malloc(ELEM_INIT_LEN*sizeof(int));
 for(int i=0;i<ELEM_INIT_LEN;i++)
  elem[i]=0;
 listsize=ELEM_INIT_LEN;
 length=0;
}

SqList::~SqList()
{//解構函式
 int *temp;
 listsize=0;
 length=0;
 temp=elem;
 elem=NULL;
 delete [] elem;
}

Status SqList::IncSpace()
{
 if(!elem)
 {
  cout<<"ERROR in IncSpace:elem=NULL!";
  return FALSE;
 }
 elem=(int *)realloc(elem,(ELEM_INCR_LEN+listsize)*sizeof(int));
 listsize+=ELEM_INCR_LEN;
 return OK;
}

Status SqList::IncSpace(int e)
{
 if(!elem)
 {
  cout<<"ERROR in IncSpace:elem=NULL!";
  return FALSE;
 }
 elem=(int *)realloc(elem,(e+listsize)*sizeof(int));
 listsize+=e;
 return OK;
}

Status SqList::InitElem()//Checked
{//設定元素
 cout<<"Input "<<listsize<<" numbers to initialize elements:";
 for(int i=0;i<listsize;i++)
 {
  cin>>elem[i];
  length++;
 }
 if(elem&&length==listsize)
  return OK;
 else
  return FALSE;
 
}

Status SqList::ClearElem()
{
 if(!elem)
  return ERROR;
 for (int i=0;i<length;i++)
  elem[i]=0;
 length=0;
 return TRUE;
}

Status SqList::SetRandElem()
{//隨機設定順序表元素
 for(int i=0;i<listsize;i++)
 {
  elem[i]=rand()%32768;     //隨機函數需修改
  length++;
 }
 if(elem&&length==listsize)
  return OK;
 else
  return FALSE;
}

int SqList::Get(int i)const//Checked
{//擷取第i個元素的值
 if(elem)
  return elem[i];
 else
  return INFEASIBLE;
}

Status SqList::Put(int i,int e)//Checked
{//給第i個元素賦值
 if (i<0||i>length)
  return ERROR;
 if (!elem)
  return ERROR;
 elem[i]=e;
 return OK;
}

Status SqList::Put(int i,istream in)
{//用輸入資料流給第i個元素賦值
 if (i<0||i>length)
  return ERROR;
 if (!elem)
  return ERROR;
 cin>>elem[i];
 return OK;
}

Status SqList::IsAscending()const//Checked
{//非遞增序列判斷
 if(length>0&&length<=listsize)
 {
  for(int i=1;i<length;i++)
  {
   if(elem[i-1]>elem[i])
    return FALSE;
  }
 }
 else
  return FALSE;
 return TRUE;
}

Status SqList::IsDescending()const//Checked
{//非遞增序列判斷
 if(length>0&&length<=listsize)
 {
  for(int i=1;i<length;i++)
  {
   if(elem[i-1]<elem[i])
    return FALSE;
  }
 }
 else
  return FALSE;
 return TRUE;
}

Status SqList::IsEmpty()
{
 return length<=0;
}

Status SqList::IsFull()
{
 return length>=listsize;
}

Status SqList::Ascending()//Checked
{//非遞減序列排序
 int i,j,temp=0;
 for(i=1;i<length;i++)
 {
  for(j=0;j<length-i;j++)
  {
   if(elem[j]>elem[j+1])
   {
    temp=elem[j];
    elem[j]=elem[j+1];
    elem[j+1]=temp;
   }
  }
 }
 if(IsAscending())
  return TRUE;
 else
  return FALSE;
 return FALSE;
}

Status SqList::Descending()//Checked
{//非遞增序列排序
 int i,j,temp=0;
 for(i=0;i<length;i++)
 {
  for(j=0;j<length-i;j++)
  {
   if(elem[j]<elem[j+1])
   {
    temp=elem[j];
    elem[j]=elem[j+1];
    elem[j+1]=temp;
   }
  }
 }
 if(IsDescending())
  return TRUE;
 else
  return FALSE;
 return FALSE;
}

Status SqList::Insert(int e)//Checked
{//插入元素e,[未排序次序表會詢問是否排序]
 int i=1,j=0,ans=-1;
 if(IsFull())
  IncSpace();
 if(IsAscending())
  ans=1;
 else if(IsDescending())
  ans=2;
 else
  ans=0;
 if(ans==0)
 {//順序表未排序
  cout<<endl<<"The Array is not arrenged,do you want to arrange now?"<<endl;
  cout<<"1:Yes,and make it ascending."<<endl;
  cout<<"2:Yes,and make it descending."<<endl;
  cout<<"0:No,I don't want to do that."<<endl;
  cin>>ans;
  if(ans==1)
   Ascending();
  else if(ans==2)
   Descending();
  else if(ans!=0)
  {
   cout<<"ERROR:User's input to choose the arrange way.";
   return ERROR;
  }
 }
 if(ans==1)
 {//非遞減
  if(e<=elem[0])
   i=0;
  else if(e>=elem[length-1])
   return InsertL(e);
  else
  {
   //判斷中去掉了&&i<listsizze-1  最佳化:此處採用二分法
   while(!(elem[i-1]<=e&&elem[i]>=e))
    i++;
  }
  for(j=length;j>i;j--)
   elem[j]=elem[j-1];
  elem[j]=e;
  length++;
  return TRUE;
 }
 else if(ans==2)
 {//非遞增
  if(e>=elem[0])
   i=0;
  else if(e<=elem[length-1])
   return InsertL(e);
  else
  {
   //判斷中去掉了&&i<listsizze-1  最佳化:此處採用二分法
   while(!(elem[i-1]>=e&&elem[i]<=e))
    i++;
  }
  for(j=length;j>i;j--)
   elem[j]=elem[j-1];
  elem[j]=e;
  length++;
  return TRUE;
 }
 else if (ans==0)
  return InsertL(e);
 return FALSE;
}

Status SqList::InsertI(int i,int e)//Checked
{//將e插入第i個元素處
 if(IsFull())
  IncSpace();
 if(i>=0&&i<length)
 {
  for(int j=length;j>i;j--)
  {
   elem[j]=elem[j-1];
  }
  elem[j]=e;
  length++;
  return TRUE;
 }
 else if(i==length)
 {
  elem[length]=e;
  length++;
  return TRUE;
 }
 return FALSE;
}

 

Status SqList::InsertL(int e)//Checked
{//在尾部插入
 if(IsFull())
  IncSpace();
 elem[length]=e;
 length++;
 return TRUE;
}

Status SqList::DeleteI(int i)//Checked
{//刪除第i個元素
 if(i>=0&&i<length-1)
 {
  for(;i<length-1;i++)
   elem[i]=elem[i+1];
  length--;
 }
 else if(i==length-1&&length>0)
 {
  elem[i]=0;
  length--;
 }
 else
  return FALSE;
 return TRUE;
}

Status SqList::Delete(int e)//Checked
{//刪除元素e
 int i=0;
 while(elem[i]!=e&&i<length){i++;}
 if(i<length)
 {
  DeleteI(i);
  return TRUE;
 }
 else
 {
  cout<<"Can't find element "<<e<<"!"<<endl;
  return FALSE;
 }
 return FALSE;
}

Status SqList::Link(SqList &e)
{//連結兩個順序表
 if(e.GetLen()!=0)
 {
  int i=0,j=0,k=e.GetSize();
  if(!(listsize>=length+k))
   IncSpace(k);
  if(!IsAscending())
   Ascending();
  if(!e.IsAscending())
   e.Ascending();
  while(i<length&&k)
  {
   if(elem[i]<e.Get(j))
    i++;
   else if(elem[i]>=e.Get(j))
   {
    InsertI(i,e.Get(j));
    i++;
    j++;
    k--;
   }
  }
  while(k)
  {
   InsertI(i,e.Get(j));
   i++;
   j++;
   k--;
  }
  return TRUE;
 }
 else
  return FALSE;
}

Status SqList::LinkAndDel(SqList &e)
{//連結兩個順序表,並重複資料刪除元素
 if(e.GetLen!=0)
 {
  int i=0,j=0,k=e.GetSize();
  if(!(listsize>=length+k))
   IncSpace(k);
  if(!IsAscending())
   Ascending();
  if(!e.IsAscending())
   e.Ascending();
  while (i<length)
  {
   if (elem[i]==elem[i+1])
    DeleteI(i+1);
   else
    i++;
  }
  i=0;
  while(i<length&&k)
  {
   if(elem[i]<e.Get(j))
    i++;
   else if(elem[i]>e.Get(j))
   {
    InsertI(i,e.Get(j));
    i++;
    j++;
    k--;
   }
   else if(elem[i]==e.Get(j))
   {
    j++;
    k--;
   }
  }
  while(k)
  {
   InsertI(i,e.Get(j));
   i++;
   j++;
   k--;
  }
  return TRUE;
 }
 else
  return FALSE;
}

Status SqList::LinkL(SqList &e)
{//在尾部連結
 if(e.GetSize()!=0)
 {
  int i=length,j=0,k=e.GetSize();
  if(!(listsize>=length+k))
   IncSpace(k);
  while(j<e.GetSize()&&length<=listsize)
  {
   elem[i]=e.Get(j);
   length++;
   i++;
   j++;
  }
  return OK;
 }
 else
  return FALSE;
}

 

int SqList::Max()const//Checked
{//擷取最大值
 if (length==0)
 {
  cout<<"No elements in the list!"<<endl;
  return ERROR;
 }
 int i,max=elem[0];
 for(i=1;i<length;i++)
 {
  if(elem[i]>max)
   max=elem[i];
 }
 return max;
}

int SqList::Min()const//Checked
{//擷取最小值
 if (length==0)
 {
  cout<<"No elements in the list!"<<endl;
  return ERROR;
 }
 int i,min=elem[0];
 for(i=1;i<length;i++)
 {
  if(elem[i]<min)
   min=elem[i];
 }
 return min;
}

void SqList::PutElem()//Checked
{//輸出元素
 int sum=0;
 if(length>=0&&length<=listsize)
 {
  for(int i=0;i<length;i++)
  {
   cout<<elem[i]<<"  ";
   sum++;
  }
  cout<<endl<<"The sum numbers that have been put are "<<sum<<"."<<endl;
  cout<<"The listsize is "<<listsize<<",and the length is "<<length<<"."<<endl;
 }
 else
 {
  cout<<"Element Error!"<<endl;
  cout<<"length="<<length<<"   listsize="<<listsize<<endl;
  system("pause");
  exit(ERROR);
 }
}

 

//////////////////////////////////////////////////////////
//主函數部分:測試用......
//
int main()
{
 SqList trip,trip12,trip13,trip14;
 int i=0,temp;
 trip.SetRandElem();
 cout<<"After setrandelem,trip is:"<<endl;
 trip.PutElem();
 cout<<endl<<"The biggest is "<<trip.Max()<<endl<<endl;
 cout<<"The smallest is "<<trip.Min()<<endl<<endl;
 if(trip.IsDescending())
 {
  trip.Ascending();
  cout<<"After ascending:"<<endl;
  trip.PutElem();
  cout<<endl;
 }
 if(trip.IsAscending())
 {
  trip.Descending();
  cout<<"After descending:"<<endl;
  trip.PutElem();
  cout<<endl;
 }
 cout<<"Input a number to insert:";
 cin>>temp;
 trip.Insert(temp);
 cout<<"After Insert:";
 trip.PutElem();
 cout<<endl;
 cout<<"Input a element to delete:";
 cin>>temp;
 trip.Delete(temp);
 cout<<"After Delete:";
 trip.PutElem();
 cout<<endl;
 trip12.SetRandElem();
 cout<<"After setrandelem,trip12 is:"<<endl;
 trip12.PutElem();
 cout<<endl;
 trip.Link(trip12);
 cout<<"After Linking:"<<endl;
 trip.PutElem();
 cout<<endl;
 trip13.SetRandElem();
 cout<<"After setrandelem,trip13 is:"<<endl;
 trip13.PutElem();
 cout<<endl;
 trip.LinkL(trip13);
 cout<<"After Linking at Last:"<<endl;
 trip.PutElem();
 cout<<endl;
 trip14.SetRandElem();
 cout<<"After setrandelem,trip14 is:"<<endl;
 system("pause");
 trip14.PutElem();
 system("pause");
 cout<<endl;
 trip.ClearElem();
 cout<<"After clearelements,trip is:"<<endl;
 trip.PutElem();
 cout<<endl;
 cout<<"Linking.....[TEST......]"<<endl;
 trip.LinkAndDel(trip12);
 cout<<"Linking.....[TEST......]"<<endl;
 trip.LinkAndDel(trip13);
 cout<<"Linking.....[TEST......]"<<endl;
 trip.LinkAndDel(trip14);
 cout<<"After link trip12,trip13,trip14 to trip,and delete the repeat number:"<<endl;
 trip.PutElem();
 return TRUE;
}

 

 

 

本實驗運行環境說明:
/////////////////////////////////////////////////////////////
硬體環境:
///////////////
CPU:Inter E7200  主頻:2.53GHz
主板:ASUS P5QL Pro
記憶體:Kingston DDR2 800 1Gx2
硬碟:SeaGate 7200.11 32M 500G
顯卡:GALAXY GeForce 9600GT 中將版
///////////////
軟體環境：
///////////////
作業系統:Windows XP SP 3
IDE:Microsoft VC++ 6.0整合式開發環境

 

 

本次實驗主要發現問題如下:

當設定預設順序表大小為5000之後，隨即函數產生5000個隨機數，在之後的測試過程中，總共產生15000個隨機數，所有類操作均正確無誤，但是除了LinkAndDel()的最後幾步測試會卡在某個 cout<<"Linking.....[TEST......]"<<endl;處，初步斷定為記憶體溢出造成程式進入假死機狀態。具體原因有待進一步測試.......