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C++如何实现广义表详解

2020-05-23 14:00:56
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供稿:网友

以下给出几种简单的广义表模型:

广义表c语言,广义表的运算c语言,广义表head,tail,运算

 

由上图我们可以看到,广义表的节点类型无非headvaluesub三种,这里设置枚举类型,利用枚举变量来记录每个节点的类型:

enum Type{  HEAD,  //头节点  VALUE, //值节点  SUB,  //子表节点};

每个节点都有自己的类型以及next指针,除此之外,如果该节点是VALUE类型还要分配空间存储该节点的有效值;但是若该节点是SUB类型,就需定义一个指针指向子表的头。

这里我们可以用联合来解决这个问题。

(联合(或共同体)是一种不同数据类型成员之间共享存储空间的方法,并且联合体对象在同一时间只能存储一个成员值)

构造节点:

struct GeneralizedNode{  Type _type;    // 1.类型  GeneralizedNode* _next; //2.指向同层的下一个节点  union  {    char _value;  // 3.有效值    GeneralizedNode* _subLink;   // 3.指向子表的指针  };     GeneralizedNode(Type type = HEAD, char value = '0')  :_value(value)  ,_type(type)  , _next(NULL)  {    if (_type == SUB)    {      _subLink = NULL;    }  }};

广义表的定义及基本操作: 

class Generalized{public:  //无参的构造函数,建立空的广义表  Generalized();  //建造广义表,有参数的构造函数  Generalized(const char* str);  //打印广义表  void Print();  //获取值节点的个数  size_t Amount();  //获取广义表的深度  size_t Depth();  //拷贝构造  Generalized(const Generalized& g);  ////赋值运算符的重载  Generalized& operator=(const Generalized& g);  ////析构函数  ~Generalized(); protected:  void _Print(GeneralizedNode* head);  GeneralizedNode* _CreatList(const char*& str);  size_t _Amount(GeneralizedNode* head);  GeneralizedNode* _Copy(GeneralizedNode* head);  void _Destory(GeneralizedNode* head);protected:  GeneralizedNode* _head;  //记录广义表头指针};

初始化建立广义表进行循环递归。遍历字符串时遇到字符就建立值节点,遇到'('就进行递归并建立子表;遇到')'就结束当前子表的建立,并返回当前子表的头指针。 

GeneralizedNode* _CreatList(const char*& str){  assert(*str == '(');  GeneralizedNode* head = new GeneralizedNode(HEAD,'0');  GeneralizedNode* cur = head;  str++;  while (str != '/0')  {    if ((*str >= '0'&&*str <= '9') || (*str >= 'a'&&*str <= 'z') || (*str >= 'A'&&*str <= 'Z'))    {      cur->_next = new GeneralizedNode(VALUE, *str);      cur = cur->_next;    }    else if (*str == '(')    {      cur->_next = new GeneralizedNode(SUB);      cur = cur->_next;      cur->_subLink = _CreatList(str);    }    else if (*str == ')')    {      return head;    }    str++;  }  return head;}

打印广义表:当节点的类型为SUB时进行递归,最后不要忘了每打印完一层要打印一个后括号。

void _Print(GeneralizedNode* head){  if (head == NULL)  {    cout << "Generalized table is NULL" << endl;    return;  }  GeneralizedNode* cur = head;  while (cur)  {    if (cur->_type == HEAD)    {      cout << '(';    }    else if (cur->_type == VALUE)    {      cout << cur->_value;      if (cur->_next)      {        cout << ',';      }    }    else if (cur->_type == SUB)    {      _Print(cur->_subLink);      if (cur->_next)      {        cout << ',';      }           }    cur = cur->_next;  }  cout << ')';}

获取值节点的个数:设置count变量,遇到值节点就加1,遇到SUB节点进行递归并将返回值加给count

size_t _Amount(GeneralizedNode* head){  GeneralizedNode* begin = head;  size_t count = 0;  while (begin)  {    if (begin->_type == VALUE)    {      count++;    }    if (begin->_type == SUB)    {      count += _Amount(begin->_subLink);    }    begin = begin->_next;  }  return count;}

广义表的深度:设置变量dp和max分别用来记录当前子表即当前SUB节点指向的子表深度,以及本层所有的SUB节点中深度最大的子表的深度。

size_t _Depth(GeneralizedNode* head){  if (_head == NULL)  {    return 0;  }  size_t dp=0;  GeneralizedNode* cur = head;  size_t max = 0;  while (cur)  {    if (cur->_type == SUB)    {      dp=_Depth(cur->_subLink);      if (max < dp)      {        max = dp;      }    }    cur = cur->_next;  }  return max+1;}

销毁广义表:依次遍历节点,遇到子表递归,将子表的节点delete完成后,再回到当前层继续遍历。

void _Destory(GeneralizedNode* head){  if (head == NULL)  {    return;  }  while (head)  {    GeneralizedNode* begin = head->_next;    if (head->_type == SUB)    {      _Destory(head->_subLink);    }    delete head;    head = begin;  }}

实例演示

定义:

广义表是n(n≥0)个元素a1,a2,…,ai,…,an的有限序列。

  其中:

  ①ai--或者是原子或者是一个广义表。

  ②广义表通常记作:

  Ls=( a1,a2,…,ai,…,an)。

  ③Ls是广义表的名字,n为它的长度。

  ④若ai是广义表,则称它为Ls的子表。

  注意:

  ①广义表通常用圆括号括起来,用逗号分隔其中的元素。

  ②为了区分原子和广义表,书写时用大写字母表示广义表,用小写字母表示原子。

  ③若广义表Ls非空(n≥1),则al是LS的表头,其余元素组成的表(a1,a2,…,an)称为Ls的表尾。

  ④广义表是递归定义的

画图举例:

广义表c语言,广义表的运算c语言,广义表head,tail,运算

代码实现:

[cpp] view plain copy#include <iostream>  using namespace std;  //表示广义表的结点类型 enum NodeType {   HEAD_TYPE,//头结点类型   VALUE_TYPE,//值结点类型   SUB_TYPE//子表类型 };  //表示广义表结点的结构体 struct GeneraListNode {   NodeType _type;//结点类型   GeneraListNode *_next;//存放结点的下一个元素的地址    //一个结点要么是值结点要么是子表,故用联合体来存放节省一定的空间   //若是值结点则存放的是值,是子表结点的话存放的是子表结点头结点的地址   union{     char _value;     GeneraListNode *_subLink;   };    GeneraListNode(NodeType type = HEAD_TYPE, char value = '/0')     :_type(type)     ,_next(NULL)   {     if (type == VALUE_TYPE)     {       _value = value;     }else if(type == SUB_TYPE)     {       _subLink = NULL;     }    }  };  class GeneraList { private:   GeneraListNode *_link;//用来存放广义表头结点地址 public:   GeneraList(const char *str)     :_link(NULL)   {     _CreateGeneraList(_link, str);//根据指定序列创建广义表   }    ~GeneraList()   {} public:   void Print();//对外提供的打印广义表的接口   int Size();//广义表中值结点的数目的对外获取接口   int Depth();//广义表的最深层次的对外获取接口 private:   void _CreateGeneraList(GeneraListNode *& link, const char *& str);   bool _IsValue(const char ch);//判断指定字符是否为值结点所允许的类型   int _Size(GeneraListNode *head);//计算广义表中值结点的数目的实现   int _Depth(GeneraListNode *head);//计算广义表的最深层次的实现   void _Print(GeneraListNode *link);//打印广义表的接口的底层实现 };  //创建广义表 void GeneraList::_CreateGeneraList(GeneraListNode *& link, const char *& str) {   //广义表最前端有一个头结点,用来记录实现广义表链表的首地址   //故每次调用该创建广义表的函数首先创建一个头结点   GeneraListNode* head = new GeneraListNode(HEAD_TYPE, NULL);   head->_next = NULL;   link = head;   GeneraListNode* cur = link;//用来记录创建广义表链表时当前创建出的结点位置游标指针   str++;//将广义表序列后移,相当于跳过了'('      while(*str != '/0')   {     if(_IsValue(*str)){//如果当前扫描到的字符是值       //创建一个值结点       GeneraListNode* newNode = new GeneraListNode(VALUE_TYPE, *str);       newNode->_next = NULL;       cur->_next = newNode;//将该值结点加入到链表中       cur = cur->_next;//游标后移       str++;//将广义表序列后移     }else if(*str == '('){//如果扫描到'('创建子表结点       GeneraListNode* subLink = new GeneraListNode(SUB_TYPE, NULL);       subLink->_next = NULL;       cur->_next = subLink;//将子表结点加入到链表中       cur = cur->_next;       _CreateGeneraList(cur->_subLink, str);//递归创建子表     }else if(*str == ')'){       str++;       return;//若扫描到')'表示广义表创建结束     }else{       str++;//空格等其他无效字符跳过     }   } }  int GeneraList::Size() {   return _Size(_link); }  //计算广义表值结点的个数 int GeneraList::_Size(GeneraListNode *head) {   int size = 0;   GeneraListNode *cur = head;   while(cur != NULL){     if(cur->_type == VALUE_TYPE){       ++size;//遇到值结点则将size加一     }else if(cur->_type == SUB_TYPE){       size += _Size(cur->_subLink);//遇到子表进行递归     }     cur = cur->_next;   }   return size; }  int GeneraList::Depth() {   return _Depth(_link); } int GeneraList::_Depth(GeneraListNode *head) {   int depth = 1,maxDepth = 1;//depth表示当前表的深度,maxDepth表示目前最大的深度   GeneraListNode *cur = head;   while(cur != NULL){     if(cur->_type == SUB_TYPE){       depth += _Depth(cur->_subLink);     }     if(depth > maxDepth){//更新最大深度       maxDepth = depth;       depth = 1;//将当前深度复位     }     cur = cur->_next;   }   return maxDepth; }  void GeneraList::Print() {   _Print(_link);   cout<<endl; }  //打印广义表 void GeneraList::_Print(GeneraListNode *link) {   GeneraListNode *cur = link;//遍历广义表的游标   while(cur != NULL){     if(cur->_type == VALUE_TYPE){       cout<<cur->_value;       if(cur->_next != NULL)       {         cout<<',';       }     }else if(cur->_type == HEAD_TYPE){       cout<<"(";     }else if(cur->_type == SUB_TYPE){       _Print(cur->_subLink);//遇到子表递归打印       if(cur->_next != NULL)//如果打印完子表后广义表未结束则打印','       {         cout<<",";       }     }     cur = cur->_next;   }   cout<<")"; }  bool GeneraList::_IsValue(const char ch) {   if(ch >= 'a' && ch <= 'z' ||     ch >= 'A' && ch <= 'Z' ||     ch >= '0' && ch <= '(')   {     return true;   }   return false; } 

测试代码

[cpp] view plain copy#include"GeneraList.hpp"  //测试空表 void Test1() {   GeneraList genList("()");   genList.Print();   cout<<"Size is :"<<genList.Size()<<endl;   cout<<"Depth is :"<<genList.Depth()<<endl<<endl; } //测试单层表 void Test2() {   GeneraList genList("(a,b)");   genList.Print();   cout<<"Size is :"<<genList.Size()<<endl;   cout<<"Depth is :"<<genList.Depth()<<endl<<endl; } //测试双层表 void Test3() {   GeneraList genList("(a,b,(c,d))");   genList.Print();   cout<<"Size is :"<<genList.Size()<<endl;   cout<<"Depth is :"<<genList.Depth()<<endl<<endl; } //测试多层表 void Test4() {   GeneraList genList("(a,b,(c,d),(e,(f),h))");   genList.Print();   cout<<"Size is :"<<genList.Size()<<endl;   cout<<"Depth is :"<<genList.Depth()<<endl<<endl; } //测试多层空表 void Test5() {   GeneraList genList("(((),()),())");   genList.Print();   cout<<"Size is :"<<genList.Size()<<endl;   cout<<"Depth is :"<<genList.Depth()<<endl<<endl; }  int main() {   Test1();   Test2();   Test3();   Test4();   Test5();   return 0; } 

运行结果

广义表c语言,广义表的运算c语言,广义表head,tail,运算

总结

 

以上就是关于C++如何实现广义表详解的全部内容,希望对有需要的人能有所帮助,如果有疑问欢迎大家留言讨论。


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