集合运算.docx
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集合运算
计算机学院教学实验报告
课程名称
高级程序语言实验
成绩
教师签名
实验名称
集合基本运算
实验序号
实验日期
姓名
学号
专业
年级-班
1、实验目的及实验内容
（本次实验所涉及并要求掌握的知识；实验内容；必要的原理分析）
小题分：
1.问题描述
【问题描述】
编写一个能演示执行两个集合之间的并、交和差运算结果的程序。
【基本要求】
1）两个集合中的元素为长度不同的字符串，字符串中可包含大小写字符和数字字符，
2）程序以用户的输入数据建立集合，然后执行集合运算，分别输出结果
2.问题涉及到的知识
单链表的建立
排序算法
有序链表的合并
字符的输入
3.解决思路原理
1）输入字符，头插法建立链表
2）利用冒泡排序对链表进行排序，建立有序链表
3）将有序链表A和B进行合并成链表C后，删去相同的字符，实现集合的并运算
4）对有序链表A中每个元素进行检查，求有序链表A和B中相同的字符，实现集合的交运算
5）对有序链表A中每个元素进行检查，删去与B中字符相同的部分，实现集合的减运算
2、实验环境及实验步骤
（本次实验所使用的器件、仪器设备等的情况；具体的实验步骤）
小题分：
1.运行平台
DevC++5.11
2.实验步骤
1）查阅资料，对集合的交、并、减运算算法的一般实现方法进行大致的印象记忆
2）分析问题，分析需要的函数功能，进行模块划分
3）分析合适的数据结构，确定合适的函数返回类型
4）翻阅《数据结构》和《高级程序设计语言》检验设想的正确与否，并参考书上的实例，确定主要算法
5）进行编程
6）调试，查阅资料，修改
7）撰写实验报告，反思实验的不足
3、实验过程分析
（详细记录实验过程中发生的故障和问题，进行故障分析，说明故障排除的过程及方法。
根据具体实验，记录、整理相应的数据表格、绘制曲线、波形等）
小题分：
1.实验过程
问题：
1）对函数的传递功能不明确，导致无法成功地将数据传递下去
2）没有考虑运行效率，导致算法性能不强，连用if语句，造成程序无法顺利运算
3）没有及时释放链表内存，造成内存泄漏
4）对集合的减运算没有清晰的认识，造成减运算输出错误
5）对链表的结构不清晰，在输出链表时，漏掉头或尾数据
6）不能自动滤去非法字符（如空格、阿拉伯数字等）。
7）刚开始时曾忽略了一些变量参数的标识”&”，使调试程序浪费时间不少。
今后应重视确定参数的变量和赋值属性的区分和标识
8）格式不统一，阅读起来不流畅
解决措施：
1）翻查资料，询问同学，加深对链表的理解
2）将IF语句的判断条件转化成其他语句，实现对其判断
3）运行结果不正确时，对算法进行重复思考，寻找出正确的解决途径
2.代码主体部分
voidreaddata（LinkList*&L）;//定义输入集合函数,头插法建链表
voidSortList（LinkList*&La）;//对链表排序
voidDeleteSame（LinkList*&La）;//删去链表中相同的节点
voidadd（LinkList*La,LinkList*Lb,LinkList*Lc）;//合并有序链表La和Lb
voidintersection（LinkList*La,LinkList*Lb,LinkList*Lc）;//对有序链表La和Lb求交集
voidsub（LinkList*La,LinkList*Lb）;//求有序链表La减有序链表Lb
intmain（）;
3.数据结构分析
有序单链表
结构体
typedefstructLinkNode
{
chardata;
structLinkNode*next;
}LinkList;
4.运行结果
4、实验结果总结
（对实验结果进行分析，完成思考题目，总结实验的新的体会，并提出实验的改进意见）
小题分：
1.复杂度分析
时间复杂度O（n*n）
空间复杂度O
（1）
2.运行效率
指针需要进行动态内存分配以及及时的释放链表，在没有及时的释放内存的情况下，时而造成程序的异常，但是整体而言，程序运行速度较快
3.改进意见
1）排序算法空间复杂度小，但是并没有对冒泡排序进行优化，不适合大数据，可采用希尔排序等其他排序方式；
2）及时释放链表内存
3）从《计算机组成原理》的角度去看代码的写成，分支语句不能进行多次的重复，会造成汇编时的不便
#include
#include
typedefstructLinkNode
{
chardata;
structLinkNode*next;
}LinkList;
voidreaddata（LinkList*&L）;//定义输入集合函数,头插法建链表
voidSortList（LinkList*&La）;//对链表排序
voidDeleteSame（LinkList*&La）;//删去链表中相同的节点
voidadd（LinkList*La,LinkList*Lb,LinkList*Lc）;//合并有序链表La和Lb
voidintersection（LinkList*La,LinkList*Lb,LinkList*Lc）;//对有序链表La和Lb求交集
voidsub（LinkList*La,LinkList*Lb）;//求有序链表La减有序链表Lb
intmain（）
{
intx=0;
LinkList*La,*Lb,*Lc;
La=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
La->next=NULL;
Lb=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
Lb->next=NULL;
Lc=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
Lc->next=NULL;
printf（"请输入一个字符串集合A（可包含数字）以!
结尾\n"）;
readdata（La）;
printf（"\n"）;
printf（"集合A排序结果是"）;
SortList（La）;
printf（"\n\n"）;
printf（"请再输入一个字符串集合B（可包含数字）以!
结尾\n"）;
readdata（Lb）;
printf（"\n"）;
printf（"集合B排序结果是"）;
SortList（Lb）;
A:
printf（"1.并集2.交集3.差集4.结束x.重新运算\n"）;
do{
printf（"请选择序号\n"）;
scanf（"%d",&x）;
switch（x）
{
case1:
add（La,Lb,Lc）;//调用并集函数
Lc->next=NULL;
break;
case2:
intersection（La,Lb,Lc）;//调用交集函数
Lc->next=NULL;
break;
case3:
sub（La,Lb）;//调用差集函数
Lc->next=NULL;
break;
case4:
break;
default:
gotoA;
}
}while（x!
=4）;
system（"PAUSE"）;
return0;
}
voidreaddata（LinkList*&L）//定义输入集合函数,头插法建链表
{
LinkList*p;
chartmp;
scanf（"%c",&tmp）;
while（tmp!
='!
'）
{
p=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
p->data=tmp;
p->next=L->next;
L->next=p;
scanf（"%c",&tmp）;
}
p=L->next;
while（p!
=NULL）
{
printf（"%c",p->data）;
p=p->next;
}
printf（"\n"）;
}
voidcreate（charstr[],LinkList*&L）//采用尾插法建立有序链表
{
LinkList*s,*r;
inti;
r=L;
for（i=0;str[i]!
='\0';i++）
{
s=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
s->data=str[i];
r->next=s;
r=s;
}
r->next=NULL;
}
voidSortList（LinkList*&La）//对链表排序
{
LinkList*p;
LinkList*pre,*q;
p=La->next->next;
La->next->next=NULL;
while（p!
=NULL）//冒泡排序
{
q=p->next;
pre=La;
while（pre->next!
=NULL&&pre->next->datadata）
pre=pre->next;
p->next=pre->next;
pre->next=p;
p=q;
}
p=La->next;
while（p!
=NULL）
{
printf（"%c",p->data）;
p=p->next;
}
printf（"\n"）;
}
voidDeleteSame（LinkList*&La）//删去链表中相同的节点
{
LinkList*p,*q;
p=La->next;
charc1,c2;
while（p->next!
=NULL）
{
c1=p->data;
c2=p->next->data;
if（c1==c2）//如果有相同的节点，则删去其中一个
{
q=p->next;
p->next=q->next;
free（q）;
}
p=p->next;
}
}
voidadd（LinkList*La,LinkList*Lb,LinkList*Lc）//合并有序链表La和Lb
{
LinkList*r,*s,*pc;
LinkList*pa=La->next;
LinkList*pb=Lb->next;//pa和pb分别是链表La和Lb的工作指针,初始化为相应链表的第一个结点
r=Lc;//r始终指向Lc的尾节点
while（pa!
=NULL&&pb!
=NULL）
{
if（pa->datadata）
//取较小者La中的元素，将pa链接在pc的后面，pa指针后移
{
s=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
s->data=pa->data;
r->next=s;r=s;
pa=pa->next;
}
elseif（pa->data>pb->data）
//取较小者Lb中的元素，将pb链接在pc的后面，pb指针后移
{
s=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
s->data=pb->data;
r->next=s;r=s;
pb=pb->next;
}
else
{
s=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
s->data=pb->data;
r->next=s;r=s;
pb=pb->next;
pa=pa->next;
}
}
while（pa!
=NULL）
{
/*if（pa->data>'z'||pa->data<'A'||pa->data<'a'||pa->data>'Z'）
pa=pa->next;*/
s=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
s->data=pa->data;
r->next=s;r=s;
pa=pa->next;
}
while（pb!
=NULL）
{
/*if（pb->data>'z'||pb->data<'A'||pb->data<'a'||pb->data>'Z'）
pb=pb->next;*/
s=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
s->data=pb->data;
r->next=s;r=s;
pb=pb->next;
}
r->next=NULL;
DeleteSame（Lc）;
pc=Lc->next;
printf（"并集为\n"）;
while（pc!
=NULL）
{
printf（"%c",pc->data）;
pc=pc->next;
}
printf（"\n"）;
}
voidintersection（LinkList*La,LinkList*Lb,LinkList*Lc）//对有序链表La和Lb求交集
{
LinkList*pa=La->next;
LinkList*pb=Lb->next;
LinkList*r,*s,*pc;//pa和pb分别是链表La和Lb的工作指针,初始化为相应链表的第一个结点
r=Lc;//r始终指向Lc的尾节点
while（pa!
=NULL&&pb!
=NULL）
{
if（pa->data==pb->data）
{
s=（LinkList*）malloc（sizeof（LinkList））;
s->data=pa->data;
r->next=s;r=s;
pa=pa->next;
}
elseif（pa->data>pb->data）
pb=pb->next;
else
pa=pa->next;
}
r->next=NULL;
DeleteSame（Lc）;
pc=Lc->next;
printf（"交集为\n"）;
while（pc!
=NULL）
{
printf（"%c",pc->data）;
pc=pc->next;
}
printf（"\n"）;
}
voidsub（LinkList*La,LinkList*Lb）//求有序链表La减有序链表Lb
{
LinkList*pa,*pb,*apre;
chare;
intflag;
pa=La;
apre=La;
while（pa!
=NULL）//遍历链表La中的每一个元素
{
flag=0;
e=pa->data;
pb=Lb;//对La中的每一个元素e，都从Lb的表头开始查找
while（pb!
=NULL）
{
if（pb->data==e）//若La中的元素Lb也有，则在La中删除该元素
{
if（pa==La）//pa是表头
{
La=pa->next;
apre=pa->next;
pa=pa->next;
flag=1;
}
elseif（pa->next==NULL）//pa是表尾
{
pa=NULL;
apre->next=pa;
flag=1;
}
else//非表头元素和表尾元素
{
apre->next=pa->next;
pa=pa->next;
flag=1;
}
break;
}
elsepb=pb->next;
}
if（flag==0）
{
apre=pa;
pa=pa->next;
}
}
printf（"两集合之差为（前面的字符集合减去后面的字符集合）\n"）;
pa=La;
while（pa!
=NULL）
{
printf（"%c",pa->data）;
pa=pa->next;
}
printf（"\n"）;
}
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