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C++语言编写数据结构与算法应用的课后答案

2023-06-22 00:49:47 深夜i 14 0

C++语言数据结构算法应用课后答案编写

数据结构与算法是计算机科学中最重要的一门课程，而C++语言则是一种广泛应用于计算机科学中的高级编程语言。因此，在学习数据结构与算法时，掌握C++语言编写的应用非常重要，而课后答案则是检验个人能力和巩固知识的重要方式。

这篇文章将介绍一些常见的C++语言编写数据结构与算法应用的课后答案。

1. 实现一个二叉搜索树

二叉搜索树是一种二叉树结构，其中左子树的所有节点的值都小于根节点的值，右子树的所有节点的值都大于根节点的值。以下是一个简单的C++代码实现：

class TreeNode {
public:
  int val;
  TreeNode* left;
  TreeNode* right;
  TreeNode(int v)
    val = v;
    left = nullptr;
    right = nullptr;
  
};
class BinarySearchTree {
public:
  TreeNode* root;
  BinarySearchTree()
    root = nullptr;
  
  void insert(int val) {
    if (root == nullptr) {
      root = new TreeNode(val);
      return;
    }
    TreeNode* cur = root;
    while (cur != nullptr) {
      if (val < cur->val) {
        if (cur->left == nullptr) {
          cur->left = new TreeNode(val);
          return;
        }
        cur = cur->left;
      } else if (val > cur->val) {
        if (cur->right == nullptr) {
          cur->right = new TreeNode(val);
          return;
        }
        cur = cur->right;
      } else
        return;
      
    }
  }
  bool search(int val) {
    TreeNode* cur = root;
    while (cur != nullptr) {
      if (val == cur->val) return true;
      if (val < cur->val)
        cur = cur->left;
       else
        cur = cur->right;
      
    }
    return false;
  }
  void remove(int val) {
    root = removeHelper(root, val);
  }
private:
  TreeNode* removeHelper(TreeNode* cur, int val) {
    if (cur == nullptr) return nullptr;
    if (val < cur->val) {
      cur->left = removeHelper(cur->left, val);
    } else if (val > cur->val) {
      cur->right = removeHelper(cur->right, val);
    } else {
      if (cur->left == nullptr && cur->right == nullptr)
        delete cur;
        return nullptr;
      
      if (cur->left == nullptr) {
        TreeNode* temp = cur->right;
        delete cur;
        return temp;
      }
      if (cur->right == nullptr) {
        TreeNode* temp = cur->left;
        delete cur;
        return temp;
      }
      TreeNode* temp = cur->right;
      while (temp->left != nullptr)
        temp = temp->left;
      
      cur->val = temp->val;
      cur->right = removeHelper(cur->right, temp->val);
    }
    return cur;
  }
};

此代码包括以下方法：插入节点、查找节点和删除节点。需要注意的是，在删除节点时需要考虑三种情况：删除的节点没有子节点、删除的节点只有一个子节点、删除的节点有两个子节点。

2. 实现一个队列

队列是一种按照先进先出（FIFO）原则进行操作的数据结构，以下是一个简单的C++队列实现：

class Queue {
public:
  Queue()
    head = -1;
    tail = -1;
  
  bool empty() {
    return (head == -1 && tail == -1);
  }
  void enqueue(int val) {
    if(tail == SIZE-1)
      cout << "Queue is full" << endl;
     else if (empty()) {
      head = tail = 0;
      arr[tail] = val;
    } else {
      tail++;
      arr[tail] = val;
    }
  }
  void dequeue() {
    if (empty())
      cout << "Queue is empty" << endl;
     else if (head == tail)
      head = tail = -1;
     else {
      head++;
    }
  }
  int front() {
    if (head == -1)
      cout << "Queue is empty" << endl;
      return -1;
     else {
      return arr[head];
    }
  }
private:
  const int SIZE = 100;
  int arr[100];
  int head;
  int tail;
};

此代码包括以下方法：判断队列是否为空、入队、出队、返回队首元素。需要注意的是，在入队时需要判断队列是否已满，若已满则需要考虑队列已满的情况。

3. 实现一个栈

栈是一种按照后进先出（LIFO）原则进行操作的数据结构，以下是一个简单的C++栈实现：

class Stack {
public:
  Stack()
    top = -1;
  
  bool empty() {
    return (top == -1);
  }
  void push(int val) {
    if (top == SIZE-1)
      cout << "Stack overflow" << endl;
     else {
      arr[++top] = val;
    }
  }
  void pop() {
    if (top == -1)
      cout << "Stack underflow" << endl;
     else
      top--;
    
  }
  int peek() {
    if (top == -1)
      cout << "Stack is empty" << endl;
      return -1;
     else {
      return arr[top];
    }
  }
private:
  const int SIZE = 100;
  int arr[100];
  int top;
};

此代码包括以下方法：判断栈是否为空、入栈、出栈、返回栈顶元素。需要注意的是，在入栈时需要判断栈是否已满，若已满则需要考虑栈已满的情况。

4. 实现一个链表

链表是一种常用的数据结构，以下是一个简单的C++链表实现：

class ListNode {
public:
  int val;
  ListNode* next;
  ListNode(int val)
    this->val = val;
    next = nullptr;
  
};
class LinkedList {
public:
  LinkedList()
    head = nullptr;
  
  void insert(int val) {
    if (head == nullptr) {
      head = new ListNode(val);
    } else {
      ListNode* temp = head;
      while (temp->next != nullptr)
        temp = temp->next;
      
      temp->next = new ListNode(val);
    }
  }
  bool search(int val) {
    ListNode* temp = head;
    while (temp != nullptr) {
      if (temp->val == val) return true;
      temp = temp->next;
    }
    return false;
  }
  void remove(int val) {
    if (head == nullptr) return;
    if (head->val == val) {
      ListNode* temp = head;
      head = head->next;
      delete temp;
      return;
    }
    ListNode* cur = head;
    while (cur->next != nullptr && cur->next->val != val)
      cur = cur->next;
    
    if (cur->next == nullptr) return;
    ListNode* temp = cur->next;
    cur->next = cur->next->next;
    delete temp;
  }
private:
  ListNode* head;
};

此代码包括以下方法：插入节点、查找节点和删除节点。需要注意的是，在删除节点时需要考虑两种情况：删除的节点是头节点、删除的节点是非头节点。

综上所述，C++语言编写数据结构与算法应用的课后答案是学习数据结构与算法过程中的重要一环，可巩固个人能力，加深对知识的理解和记忆。以上所提供的简单实现，只是一个起点，希望读者能够不断深入学习，进一步掌握数据结构与算法的知识。

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