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标题:一元多项式的运算(用C++语言链表实现)
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小鱼童学
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一元多项式的运算(用C++语言链表实现)
需要基于线性表的基本操作实现一元多项式的加法,需要用有序链表实现。
搜索更多相关主题的帖子: 多项式 线性表 
2016-11-01 13:20
书生牛犊
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φ(゜▽゜*)♪
2016-11-02 15:21
陈CDG
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这是我们实验课我写的代码,用的是c语言,实现了多项式的加,减,乘,还有相关的子函数,希望对你有用
程序代码:
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>


 //定义多项式链表的'结点'存储结构,每一个结点对应稀疏多项式中的一项 
 typedef struct Node

 {
     //数据域 
     float coef;//定义多项式的系数 
     int expn;//定义多项式的指数
     //指针域 
    struct Node * pNext; 

 }NODE,*PNODE;//NODE 等价于struct Node ,PNODE等价于struct Node*

 

 //函数声明

PNODE create_list();//创建一个多项式链表
void traverse_list(PNODE pHead);//遍历输出多项式链表中的所有元素
void Destroy(PNODE pHead);//销毁链表 
int length_list(PNODE pHead);//返回多项式链表的长度 
void sort_list(PNODE pHead);//对多项式链表中的元素进行排序,按降序排序 
void Ult(PNODE pHead);//Ult即unit like terms 合并同类项 
void Der(PNODE pHead);//Derivative求导; 
PNODE ADD(PNODE pHeadA,PNODE pHeadB);//计算 pHeadA +  pHeadB,并返回保存结果的链表的地址 
PNODE SUB(PNODE pHeadA,PNODE pHeadB);//计算 pHeadA -  pHeadB,并返回保存结果的链表的地址 
PNODE MUL(PNODE pHeadA,PNODE pHeadB);//计算 pHeadA *  pHeadB,并返回保存结果的链表的地址


int main(void)
{
    PNODE pHeadA = NULL;//等价于 struct Node *pHeadA=NULL; 
    PNODE pHeadB = NULL;//等价于 struct Node *pHeadB=NULL;
    PNODE pHeadC = NULL;//等价于 struct Node *pHeadB=NULL;
    int len=0;
    int choice = 0;
    
    while(choice!=5)//只要不选择5退出,就让程序一直执行 
    {
        choice = 0;
           printf("你想要实现哪些功能: \n");
        printf("        1.求导(对输入的一个多项式求导,并输出结果)\n");
        printf("        2.多项式相加(计算 A + B 并输出结果)\n");
        printf("        3.多项式相减(计算 A - B 并输出结果)\n");
        printf("        4.多项式相乘(计算 A * B 并输出结果)\n");
        printf("        5.退出整个程序\n");
        
        while( (choice<1)||(choice>5) )
        {
            printf("请输入你的选择:\n");
            scanf("%d",&choice);
        }
        
        switch(choice)
        {
            case 1:
                pHeadA = create_list();
                sort_list(pHeadA);
                Ult(pHeadA);
                traverse_list(pHeadA);
                Der(pHeadA);
                printf(" A' = ");
                traverse_list(pHeadA);
                Destroy(pHeadA);
                break;
            case 2:
                //创建A 
                pHeadA = create_list();
                sort_list(pHeadA);
                Ult(pHeadA);
                traverse_list(pHeadA);
                //创建B
                pHeadB = create_list();
                sort_list(pHeadB);
                Ult(pHeadB);
                traverse_list(pHeadB); 
                //创建A+B
                pHeadC = ADD(pHeadA,pHeadB);
                sort_list(pHeadC);
                Ult(pHeadC);
                printf("A + B = ");
                traverse_list(pHeadC);
                //销毁链表,释放内存
                 Destroy(pHeadA); 
                 Destroy(pHeadB); 
                 Destroy(pHeadC); 
                break;
            case 3:
                //创建A 
                pHeadA = create_list();
                sort_list(pHeadA);
                Ult(pHeadA);
                traverse_list(pHeadA);
                //创建B
                pHeadB = create_list();
                sort_list(pHeadB);
                Ult(pHeadB);
                traverse_list(pHeadB); 
                //创建A-B
                pHeadC = SUB(pHeadA,pHeadB);
                sort_list(pHeadC);
                Ult(pHeadC);
                printf("A - B = ");
                traverse_list(pHeadC);
                //销毁链表,释放内存
                 Destroy(pHeadA); 
                 Destroy(pHeadB); 
                 Destroy(pHeadC); 
                break;
            case 4:
                //创建A 
                pHeadA = create_list();
                sort_list(pHeadA);
                Ult(pHeadA);
                traverse_list(pHeadA);
                //创建B
                pHeadB = create_list();
                sort_list(pHeadB);
                Ult(pHeadB);
                traverse_list(pHeadB); 
                //创建A*B
                pHeadC = MUL(pHeadA,pHeadB);
                sort_list(pHeadC);
                Ult(pHeadC);
                printf("A * B = ");
                traverse_list(pHeadC);
                //销毁链表,释放内存
                 Destroy(pHeadA); 
                 Destroy(pHeadB); 
                 Destroy(pHeadC); 
                break;
            default:;
        }
        printf("按回车继续!\n");
        char c = 'q';
        c = getchar();
        c = getchar();
        if(c == '\n')
        system("cls"); //清屏
    }

    
    return 0;
}

PNODE create_list()
{
    int len;//用来存放多项式的项数 
    int i; //用于循环的变量 
    float val_coef;//临时存放用户输入的多项式的系数 
    int val_expn;//临时存放用户输入的多项式的指数
    
    //分配了一个不存放有效数据的头节点 
    PNODE pHead = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
    
    if(NULL == pHead)
    {
        printf("分配失败!程序终止!");
        exit(-1);
        
    }
    
    PNODE pTail = pHead;//定义了一个尾指针,该指针永远指向链表的最后一个结点 
    pTail->pNext = NULL;//最后一个结点的指针域为空 
    
    printf("请输入要生成的多项式的项数:len=");
    scanf("%d",&len);
    for(i=0;i<len;i++)
    {
        printf("请输入第%d项的系数和指数:",i+1);
        scanf("%f %d",&val_coef,&val_expn);
        
        PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//创建一个新结点pNew
         
        if(NULL == pNew)
        {
            printf("动态内存分配失败!程序终止!");
            exit(-1);
            
        }
        
        pNew->coef = val_coef;//将用户输入的系数到新节点的系数变量 
        pNew->expn = val_expn;//将用户输入的指数到新节点的指数变量
        pTail->pNext= pNew;//将新节点挂到尾结点后面,即将新节点的地址赋给尾结点指针域 
        pNew->pNext= NULL;//新结点成为了最后一个结点,所以指针域为空 
        pTail = pNew;//将尾指针指向新结点 
        
    }
    
    return pHead;//返回创建的链表的头节点的地址
}

void traverse_list(PNODE pHead)
{
    PNODE p = pHead->pNext;//定义一个指针,让其指向第一个有效结点(首结点) 
    if(NULL == p)
    {
        printf("你要输出的多项式不存在!\n");
        exit(-1);
    }
    
    while(NULL != p)//只要p指针指向的结点不为空,就将这个结点的数据输出 
    {
        //如果系数为0,该项不必输出,直接跳过到下一项 
        if(0 == p->coef)
        {
            p = p->pNext;
            continue;
        }
        //系数非0,输出该项的内容 
        else
        {
            //如果该项的系数不等于1 
            if(1 != p->coef)
            {
                    //如果该项的指数为0,不用再输出变量x和指数 
                if(0 == p->expn)
                     printf("%0.1f",p->coef);
                   //如果该项的指数为1,不用再输出指数 
                else if(1 == p->expn)
                    {
                        if(-1 == p->coef)
                           printf("-X");
                           else
                           printf("%0.1fX",p->coef);
                    }
                else
                {
                    {
                        if(-1 == p->coef)
                           printf("-X^%d",p->expn);
                           else
                           printf("%0.1fX^%d",p->coef,p->expn);
                    }
                }
                
            }
            //如果系数等于1 
            else
            {
                    //如果该项的指数为0,不用再输出变量x和指数 
                if(0 == p->expn)
                     printf("%0.1f",p->coef);
                   //如果该项的指数为1,不用再输出指数 
                else if(1 == p->expn)
                       printf("X");
                else
                    printf("X^%d",p->expn);
            } 
            
            //如果有下一项,并且下一项的系数不是负数,则需要输出'+' 连接 
            if( (NULL!=p->pNext)&&(0 < p->pNext->coef) )
             printf("+");
            p = p->pNext;
        }
        
    }
    printf("\n");
    
    return;
}
/*销毁链表*/
void Destroy(PNODE pHead)
{
    PNODE q=NULL;
    if(NULL == pHead->pNext)
    {
        printf("空链表无需销毁!\n");
        exit(-1); 
    }
    else
    {
        for(q=pHead;q!=NULL;q=pHead)
        {
            pHead = pHead->pNext;
            free(q);
        }
    }
}

int length_list(PNODE pHead)
{
    PNODE p = pHead->pNext;
    int len = 0;
    
    while(NULL != p)
    {
        ++len;
        p = p->pNext;
    }
    
    return len;
}

void sort_list(PNODE pHead)
{
    int i, j;//i,j变量用于循环
    PNODE temp=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));//temp变量将用于临时存放一个多项式 
    int len = length_list(pHead);//len保存多项式项数 
    PNODE p, q;//p相当于i,q相当于j,该排序算法类似于数组的选择排序 
    
    for(i=0,p=pHead->pNext;i<len-1;++i,p=p->pNext)
    {
        for(j=i+1,q=p->pNext; j<len; ++j,q=q->pNext)
        {
            if(p->expn < q->expn)//类似于数组中的a[i] < a[j]
            {
                temp->coef = p->coef;//类似于数组中的 t=a[i]
                temp->expn = p->expn;
                
                p->coef = q->coef;//类似于数组中的 a[i]=a[j]
                p->expn = q->expn; 
                
                q->coef = temp->coef;//类似于数组中的 a[j]=t;
                q->expn = temp->expn;
                
            } 
        }
    }
    free(temp);
    
    return;
}

void Ult(PNODE pHead)
{
    PNODE p = pHead->pNext;//定义指针p,并让其指向首结点
    
    if(NULL == p)
    {
        printf("要进行合并的多项式不存在!\n");
        exit(-1);
    } 
    PNODE q = p->pNext;// 定义指针q,并让其指向p的后继结点
    PNODE temp = NULL;//定义一个临时指针,用于合并同类项时,删除节点
    sort_list(pHead);
    while(NULL != q)
    {
        if(p->expn == q->expn)
        {
            p->coef = p->coef + q->coef;
            temp = q;
            p->pNext = q->pNext; 
            p = q->pNext;
            free(temp);
            if(NULL == p)
              break;
            else
              q = p->pNext;
         }
         else
         {
             p = q;
             q = p->pNext;
         }
    }
     
} 

void Der(PNODE pHead)
{
    PNODE p = pHead->pNext;//定义p指针指向首结点
    if(NULL == p)
    {
        printf("要求导的多项式不存在!\n");
        exit(-1);
    } 
    
    while(NULL!=p)
    {
        p->coef = p->coef * p->expn;
        --p->expn;
        p = p->pNext;
    }
    
    
} 


PNODE ADD(PNODE pHeadA,PNODE pHeadB)
{
    if(NULL == pHeadA->pNext)
    {
        printf("错误!没有多项式A");
        exit(-1);
    }
    if(NULL == pHeadB->pNext)
    {
        printf("错误!没有多项式B");
        exit(-1);
    }
    PNODE p, q;//p指针将用来指向项数较多的多项式的第一项,q指针将用来指向项数较少的多项式的第一项 ,

    PNODE pHeadC = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//pHeadC指向头节点 
    
    if(NULL == pHeadC)
    {
        printf("分配失败!程序终止!");
        exit(-1);
        
    }
    
    PNODE pTail = pHeadC;//定义了一个尾指针,该指针永远指向链表的最后一个结点 
    pTail->pNext = NULL;//最后一个结点的指针域为空 
    
    if(length_list(pHeadA)>length_list(pHeadB))
    {
        p = pHeadA->pNext;
        q = pHeadB->pNext;
    }
    else
    {
        p = pHeadB->pNext;
        q = pHeadA->pNext;
    }

    
    for(;;)//只要两个指针指向的多项式不为空,就一直循环,计算
    {
        //分三种情况,p指向的项的指数大于q 指向的项的指数,还有等于,小于
        //由于两个多项式都是按指数降序排序,所以:大于时 p指向的项可以直接存入pHeadc,等于时相加后再存入pHeadC,小于时 q指向的项可以直接存入pHeadc
        if(NULL==p&&NULL==q)break;
        PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//创建一个新结点pNew
        
        if(NULL == pNew)
        {
            printf("动态内存分配失败!程序终止!");
            exit(-1);
            
        }
        
        if( (NULL != p)&&(NULL != q) )
        {
            if(p->expn > q->expn)
            {
                pNew->coef = p->coef;
                pNew->expn = p->expn;
                p = p->pNext;
            }
            else if(p->expn == q->expn)
            {
                pNew->coef = p->coef + q->coef;
                pNew->expn = p->expn;
                p = p->pNext;
                q = q->pNext;
            }
            else if(p->expn < q->expn)
            {
                pNew->coef = q->coef;
                pNew->expn = q->expn;
                q = q->pNext;
            }
        }
        else if( (NULL==q)&&(NULL != p) )
        {
            pNew->coef = p->coef;
            pNew->expn = p->expn;
            p = p->pNext;
        }  
        
        else if( (NULL!=q)&&(NULL == p))
        {
            pNew->coef = q->coef;
            pNew->expn = q->expn;
            q = q->pNext;
        }      
        
        pTail->pNext= pNew;//将新节点挂到尾结点后面,即将新节点的地址赋给尾结点指针域 
        pNew->pNext= NULL;//新结点成为了最后一个结点,所以指针域为空 
        pTail = pNew;//将尾指针指向新结点
    } 
    
    return pHeadC;
    
} 

PNODE SUB(PNODE pHeadA,PNODE pHeadB)
{
    if(NULL == pHeadA->pNext)
    {
        printf("错误!没有多项式A");
        exit(-1);
    }
    if(NULL == pHeadB->pNext)
    {
        printf("错误!没有多项式B");
        exit(-1);
    }
        
    PNODE p = pHeadB->pNext;//定义一个指针,让其指向第一个有效结点(首结点) 
    PNODE pHeadC = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//pHeadC指向头节点 
    PNODE pHeadtemp = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//pHeadtemp用于保存-B 
    
    if(NULL == pHeadtemp)
    {
        printf("分配失败!程序终止!");
        exit(-1);
        
    }
    
    PNODE pTail = pHeadtemp;//定义了一个尾指针,该指针永远指向链表的最后一个结点 
    pTail->pNext = NULL;//最后一个结点的指针域为空 
    
    while(NULL != p)
    {
        PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//创建一个新结点pNew
         
        if(NULL == pNew)
        {
            printf("动态内存分配失败!程序终止!");
            exit(-1);
            
        }
        
        pNew->coef = -1*p->coef;
        pNew->expn = p->expn; 
        p = p->pNext;

        pTail->pNext= pNew;//将新节点挂到尾结点后面,即将新节点的地址赋给尾结点指针域 
        pNew->pNext= NULL;//新结点成为了最后一个结点,所以指针域为空 
        pTail = pNew;//将尾指针指向新结点 
    }
    
    pHeadC = ADD(pHeadA,pHeadtemp);
    return pHeadC;
}

PNODE MUL(PNODE pHeadA,PNODE pHeadB)
{
    if(NULL == pHeadA->pNext)
    {
        printf("错误!没有多项式A");
        exit(-1);
    }
    if(NULL == pHeadB->pNext)
    {
        printf("错误!没有多项式B");
        exit(-1);
    }
    
    PNODE p=NULL, q=pHeadB->pNext;//p指针将用来指向多项式A,q指针将用来指向多项式B

    PNODE pHeadC = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//pHeadC指向头节点 
    
    if(NULL == pHeadC)
    {
        printf("分配失败!程序终止!");
        exit(-1);
        
    }
    
    PNODE pTail = pHeadC;//定义了一个尾指针,该指针永远指向链表的最后一个结点 
    pTail->pNext = NULL;//最后一个结点的指针域为空 
    
    for(p=pHeadA->pNext;NULL!=p;p=p->pNext)
    {
        for(q=pHeadB->pNext;NULL!=q;q=q->pNext)
        {
            PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));//创建一个新结点pNew            
            if(NULL == pNew)
            {
                printf("动态内存分配失败!程序终止!");
                exit(-1);            
            }
            
            pNew->coef = p->coef *q->coef;
            pNew->expn = p->expn + q->expn;
                    
            pTail->pNext= pNew;//将新节点挂到尾结点后面,即将新节点的地址赋给尾结点指针域 
            pNew->pNext= NULL;//新结点成为了最后一个结点,所以指针域为空 
            pTail = pNew;//将尾指针指向新结点
        }
    } 
    return pHeadC;
    
}
2016-11-04 23:02
快速回复:一元多项式的运算(用C++语言链表实现)
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