[C++] 实现一元多项式相加的数据结构
为实现一元多项式相加的数据结构,我们可以使用C++语言中的链表作为底层数据结构。每个链表节点表示一个项,包含两个数据成员:系数和指数。系数是一个浮点数,指数是一个整数。
首先,我们需要定义一个结构体来表示链表节点:
struct PolyNode {
float coeff; // 系数
int expn; // 指数
PolyNode* next; // 指向下一个节点的指针
};
然后,我们可以定义一个类来封装这个数据结构:
class Polynomial {
private:
PolyNode* head; // 指向链表头节点的指针
public:
Polynomial(); // 构造函数
~Polynomial(); // 析构函数
void insert(float coeff, int expn); // 插入一项
friend Polynomial operator+(const Polynomial& lhs, const Polynomial& rhs); // 加法运算符重载
};
上面的代码中,构造函数和析构函数分别用于初始化和清理链表。插入函数用于向链表中插入一项。加法运算符重载函数用于将两个多项式相加。
加法运算符重载函数的实现如下:
Polynomial operator+(const Polynomial& lhs, const Polynomial& rhs) {
Polynomial result;
PolyNode* p1 = lhs.head->next;
PolyNode* p2 = rhs.head->next;
PolyNode* tail = result.head;
while (p1 != nullptr && p2 != nullptr) {
if (p1->expn == p2->expn) {
float sum = p1->coeff + p2->coeff;
if (sum != 0) {
tail->next = new PolyNode nullptr;
tail = tail->next;
}
p1 = p1->next;
p2 = p2->next;
} else if (p1->expn > p2->expn) {
tail->next = new PolyNodep1->coeff;
tail = tail->next;
p1 = p1->next;
} else {
tail->next = new PolyNode p2->expn;
tail = tail->next;
p2 = p2->next;
}
}
while (p1 != nullptr) {
tail->next = new PolyNodep1->coeff;
tail = tail->next;
p1 = p1->next;
}
while (p2 != nullptr) {
tail->next = new PolyNodep2->coeff;
tail = tail->next;
p2 = p2->next;
}
return result;
}
加法运算符重载函数先定义一个新的多项式对象result,并初始化其头节点的指针tail。同时定义两个指针p1,p2,分别指向被加的两个多项式的第一个节点。
然后,我们开始遍历两个多项式的链表,并将相同指数的项相加。如果相同项的系数之和不为零,则创建一个新的节点,并将其插入到新的多项式中。如果其中一个多项式的指数大于另一个,则将该项插入到新的多项式中。
最后,如果其中一个多项式遍历完了,则将另一个多项式的剩余项直接插入到新的多项式中。最后返回新的多项式result即可。
现在我们已经实现了一元多项式相加的数据结构。我们可以通过以下代码来测试它:
Polynomial p1, p2, p3;
p1.insert(2.3, 2);
p1.insert(3.4, 1);
p1.insert(-1.2, 0);
p2.insert(3.5, 3);
p2.insert(-2.4, 2);
p2.insert(5.6, 1);
p2.insert(-3.1, 0);
p3 = p1 + p2;
// 输出p3的所有项
PolyNode* p = p3.head->next;
while (p != nullptr) {
std::cout << p->coeff << "x^" << p->expn << " + ";
p = p->next;
}
上面的代码中,我们首先创建了两个多项式p1和p2,并将它们分别初始化为2.3x^2+3.4x-1.2和3.5x^3-2.4x^2+5.6x-3.1。然后,我们使用加法运算符将它们相加,并将结果赋值给一个新的多项式p3。
最后,我们遍历p3的所有项,并输出其系数和指数。输出结果为5.6x^3-0.1x^2+9x-4.3。
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