数据结构算法,使用template类模板要完成的相关的内容,
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实验一:
以下是一个基于模板类的无序向量的实现示例,包含插入、删除和查找功能。代码中已经添加了详细的注释,帮助理解。#include <iostream> #include <vector> template<class T> class UnorderedVector { private: std::vector<T> data; // 底层使用std::vector存储数据 public: // 输出向量中的元素 void printVector() { for (const T& element : data) { std::cout << element << " "; } std::cout << std::endl; } // 在指定位置插入元素 void insert(int position, const T& element) { // 如果位置越界,直接返回 if (position < 0 || position > data.size()) { return; } // 使用迭代器定位到要插入的位置 auto it = data.begin() + position; // 在指定位置插入元素 data.insert(it, element); } // 删除指定位置的元素 void remove(int position) { // 如果位置越界,直接返回 if (position < 0 || position >= data.size()) { return; } // 使用迭代器定位到要删除的位置 auto it = data.begin() + position; // 删除指定位置的元素 data.erase(it); } // 查找元素的位置 int find(const T& element) { // 使用迭代器遍历向量,查找元素 auto it = std::find(data.begin(), data.end(), element); // 如果找到了元素,返回它的位置 if (it != data.end()) { return std::distance(data.begin(), it); } else { // 如果找不到元素,返回-1 return -1; } } }; int main() { UnorderedVector<int> unorderedVector; // 随机生成内含10个整数的无序向量 for (int i = 0; i < 10; i++) { unorderedVector.insert(i, std::rand() % 100); // 假设生成随机数范围在0-99之间 } std::cout << "Original Vector: "; unorderedVector.printVector(); // 插入操作 int positions[] = {-1, 0, 2, 11, 13}; int elements[] = {100, 200, 300, 400, 500}; for (int i = 0; i < 5; i++) { unorderedVector.insert(positions[i], elements[i]); std::cout << "After Insertion " << i + 1 << ": "; unorderedVector.printVector(); } // 删除操作 int deletePositions[] = {-1, 2, 6, 9, 9}; int deleteCounts[] = {2, 3, 1, 2, 1}; for (int i = 0; i < 5; i++) { int deletedElement = unorderedVector.remove(deletePositions[i]); std::cout << "Deleted Element: " << deletedElement << std::endl; std::cout << "After Deletion " << i + 1 << ": "; unorderedVector.printVector(); } // 查找操作 int searchElements[] = {100, 200}; for (int i = 0; i < 2; i++) { int position = unorderedVector.find(searchElements[i]); if (position != -1) { std::cout << "Position of " << searchElements[i] << ": " << position << std::endl; } else { std::cout << "Element " << searchElements[i] << " doesn't exist." << std::endl; } } return 0; }
请注意,在此示例中,我选择使用了
std::vector
来存储数据,这是因为std::vector
是一个动态数组,并且可以自动处理内存扩容的问题。同时,我定义了一个UnorderedVector
类模板,使得我们可以根据需要创建不同类型的无序向量。此示例已经包含了向量的插入、删除和查找操作,并输出了每一次操作后的向量结果。你可以根据自己的需要进行修改和扩展。
实验二:
下面是一个使用模板类完成的C++代码,实现了插入、删除和查找操作,并输出了每一次操作后的有序向量。其中,插入操作实现了三种情况:向量空间不够、待插入的位置在秩为0或n的情况下,以及待插入的位置在0到n-1之间。删除操作实现了三种情况:待删除的数据元素在秩为0或n-1的位置以及在0到n-1之间的位置。查找操作实现了两种情况:查找成功和查找失败。#include<iostream> using namespace std; template <typename T> class Vector { private: T* data; // 数据存放数组 int capacity; // 数组容量 int size; // 数组大小 public: Vector(int c = 10) { // 构造函数,初始化容量和大小,并申请内存 capacity = c; size = 0; data = new T[capacity]; } ~Vector() { // 析构函数,释放内存 delete[] data; } void resize() { // 扩容 capacity *= 2; T* temp = new T[capacity]; for (int i = 0; i < size; i++) { temp[i] = data[i]; } delete[] data; data = temp; } void insert(T value, int index) { // 插入操作 if (index < 0 || index > size) { cout << "Invalid index!" << endl; return; } if (size == capacity) { resize(); } for (int i = size; i > index; i--) { data[i] = data[i - 1]; } data[index] = value; size++; } void remove(T value) { // 删除操作 int count = 0; for (int i = 0; i < size; i++) { if (data[i] == value) { count++; } } if (count == 0) { cout << "No such element!" << endl; return; } int j = 0; for (int i = 0; i < size; i++) { if (data[i] != value) { data[j++] = data[i]; } } size -= count; } void find(T value) { // 查找操作 int count = 0; for (int i = 0; i < size; i++) { if (data[i] == value) { count++; } } if (count == 0) { cout << "No such element!" << endl; } else { cout << "The minimum rank of the element is: "; for (int i = 0; i < size; i++) { if (data[i] == value) { cout << i << " "; break; } } cout << "The number of the element is: " << count << endl; } } void display() { // 输出有序向量 for (int i = 0; i < size; i++) { cout << data[i] << " "; } cout << endl; } }; int main() { Vector<int> v(10); cout << "Please enter at least 10 numbers:" << endl; for (int i = 0; i < 10; i++) { int num; cin >> num; v.insert(num, i); } cout << "The ordered vector after inserting 10 numbers:" << endl; v.display(); cout << "Please enter a number to be inserted at the beginning of the vector:" << endl; int num; cin >> num; v.insert(num, 0); cout << "The ordered vector after inserting a number at the beginning:" << endl; v.display(); cout << "Please enter a number to be inserted at the end of the vector:" << endl; cin >> num; v.insert(num, v.size); cout << "The ordered vector after inserting a number at the end:" << endl; v.display(); cout << "Please enter a number to be inserted at a specific position:" << endl; cin >> num; int index; cout << "Please enter the index:" << endl; cin >> index; v.insert(num, index); cout << "The ordered vector after inserting a number at a specific position:" << endl; v.display(); cout << "Please enter a number to be removed:" << endl; cin >> num; v.remove(num); cout << "The ordered vector after removing the number:" << endl; v.display(); cout << "Please enter a number to be removed at the beginning of the vector:" << endl; cin >> num; v.remove(num); cout << "The ordered vector after removing a number at the beginning:" << endl; v.display(); cout << "Please enter a number to be removed at the end of the vector:" << endl; cin >> num; v.remove(num); cout << "The ordered vector after removing a number at the end:" << endl; v.display(); cout << "Please enter a number to be found:" << endl; cin >> num; v.find(num); return 0; }
请注意,此代码只是一种实现方式,并不是唯一的正确答案。注释部分用于帮助理解代码功能,可以根据需要进行修改和调整。另外,实验四的部分涉及到时间复杂度的理论分析和实验数据的验证,可能需要额外的代码和数据处理。
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