数据结构之---C语言实现广义表头尾链表存储表示

//广义表的头尾链表存储表示
//杨鑫
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAXSTRLEN 40 ）
typedef char SString[MAXSTRLEN+1];
typedef char AtomType;	                   // 定义原子类型为字符型
typedef enum{
	ATOM, LIST	                          // ATOM==0:原子 LIST==1:子表
} ElemTag; 

typedef struct GLNode
{
	ElemTag tag;				// 公共部分,用于区分原子结点和表结点
	union								// 原子结点和表结点的联合部分
	{
		AtomType atom; 						// atom是原子结点的值域, AtomType由用户定义
		struct
		{
			struct GLNode *hp,*tp;
		}ptr;								 // ptr是表结点的指针域,prt.hp和ptr.tp分别指向表头和表尾
	}a;
} *GList, GLNode;	

//初始化的广义表L
int InitGList(GList *L)
{
	*L = NULL;
	return 1;
}

//销毁广义表L
void DestroyGList(GList *L)
{
	GList q1,q2;
	if(*L)
	{
		if((*L)->tag == ATOM)
		{
			free(*L);
			*L = NULL;
		}
		else
		{
			q1 = (*L)->a.ptr.hp;
			q2 = (*L)->a.ptr.tp;
			free(*L);
			*L = NULL;
			DestroyGList(&q1);
			DestroyGList(&q2);						// 递归删除表头和表尾结点

		}
	}
}

// 採用头尾链表存储结构,由广义表L复制得到广义表T。
int CopyGList(GList *T,GList L)
{
	if(!L)
		*T = NULL;
	else
	{
		*T = (GList)malloc(sizeof(GLNode));
		if(!*T)
			exit(0);
		(*T)->tag = L->tag;
		if(L->tag == ATOM)
			(*T)->a.atom = L->a.atom;								// 复制单原子
		else												// 是表结点，则依次复制表头和表尾
		{
			CopyGList(&((*T)->a.ptr.hp), L->a.ptr.hp);
			CopyGList(&((*T)->a.ptr.tp), L->a.ptr.tp);

		}
	}
	return 1;
}

// 返回广义表的长度,即元素个数
int GListLength(GList L)
{
	int len = 0;
	if(!L)
		return 0;
	if(L->tag == ATOM)
		return 1;
	while(L)
	{
		L = L->a.ptr.tp;
		len++;
	}
	return len;
}

// 採用头尾链表存储结构,求广义表L的深度。

int GListDepth(GList L)
{
	int max, dep;
	GList pp;

	if(!L)
		return 1;																	// 空表深度为1
	if(L->tag == ATOM)
		return 0;																			// 原子深度为0
	for(max = 0, pp = L; pp; pp = pp->a.ptr.tp)
	{
																					// 递归求以pp->a.ptr.hp为头指针的子表深度
		dep = GListDepth(pp->a.ptr.hp);
		if(dep > max)
			max = dep;
	}
	return max+1;															// 非空表的深度是各元素的深度的最大值加1
}

// 判定广义表是否为空
int GListEmpty(GList L)
{
	if(!L)
		return 1;
	else
		return 0;
}

// 取广义表L的头
GList GetHead(GList L)
{
	GList h,p;

	if(!L)
	{
		printf("空表无表头!\n");
		exit(0);
	}
	p = L->a.ptr.tp;
	L->a.ptr.tp = NULL;
	CopyGList(&h,L);
	L->a.ptr.tp = p;
	return h;
}

// 取广义表L的尾
GList GetTail(GList L)
{
	GList t;
	if(!L)
	{
		printf("空表无表尾!\n");
		exit(0);
	}
	CopyGList(&t, L->a.ptr.tp);
	return t;
}

// 插入元素e作为广义表L的第一元素(表头,也可能是子表)
int InsertFirst_GL(GList *L,GList e)
{
	GList p = (GList)malloc(sizeof(GLNode));
	if(!p)
		exit(0);
	p->tag = LIST;
	p->a.ptr.hp = e;
	p->a.ptr.tp = *L;
	*L = p;
	return 1;
}

// 删除广义表L的第一元素,并用e返回其值
int DeleteFirst_GL(GList *L,GList *e)
{
	GList p;
	*e = (*L)->a.ptr.hp;
	p = *L;
	*L = (*L)->a.ptr.tp;
	free(p);
	return 1;
}

// 利用递归算法遍历广义表L
void Traverse_GL(GList L,void(*v)(AtomType))
{
	if(L)
		if(L->tag == ATOM)
			v(L->a.atom);
		else
		{
			Traverse_GL(L->a.ptr.hp,v);
			Traverse_GL(L->a.ptr.tp,v);
		}
}

// 生成一个其值等于chars的串T
int StrAssign(SString T,char *chars)
{
	int i;
	if(strlen(chars) > MAXSTRLEN)
		return 0;
	else
	{
		T[0] = strlen(chars);
		 for(i = 1; i <= T[0]; i++)
			T[i] = *(chars + i - 1);
		return 1;
	}
}

// 由串S复制得串T
int StrCopy(SString T, SString S)
{
	int i;
	for(i = 0; i <= S[0]; i++)
		T[i] = S[i];
	return 1;
}

// 若S为空串,则返回1,否则返回0
int StrEmpty(SString S)
{
	if(S[0] == 0)
		return 1;
	else
		return 0;
}

// 若S>T,则返回值>0;若S=T,则返回值=0;若S<T,则返回值<0
int StrCompare(SString S,SString T)
{
	int i;
	for(i = 1; i <= S[0] && i <= T[0]; ++i)
		if(S[i] != T[i])
			return S[i] - T[i];
	return S[0]-T[0];
}

// 返回串的元素个数
int StrLength(SString S)
{
	return S[0];
}

// 将S清为空串
int ClearString(SString S)
{
	S[0] = 0;	// 令串长为零
	return 1;
}

// 用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串。
int SubString(SString Sub,SString S,int pos,int len)
{
	int i;
	if(pos < 1 || pos >S[0] || len < 0 || len > S[0]-pos+1)
		return 0;
	for(i = 1; i <= len; i++)
		Sub[i]=S[pos+i-1];
	Sub[0] = len;
	return 1;
}

// 将非空串str切割成两部分:hsub为第一个','之前的子串,str为之后的子串
void sever(SString str,SString hstr)
{
	int n,i, k;
	SString ch,c1,c2,c3;
	n = StrLength(str);
	StrAssign(c1,",");
	StrAssign(c2,"(");
	StrAssign(c3,")");
	SubString(ch,str,1,1);
	for(i = 1,k = 0;i <= n && StrCompare(ch,c1) || k != 0; ++i)
	{
		SubString(ch, str, i, 1);
		if(!StrCompare(ch, c2))
			++k;
		else if(!StrCompare(ch,c3))
			--k;
	}
	if(i <= n)
	{
		SubString(hstr, str, 1, i-2);
		SubString(str, str, i, n - i + 1);
	}
	else
	{
		StrCopy(hstr, str);
		ClearString(str);
	}
}

// 广义表L。设emp="()"
int CreateGList(GList *L, SString S)
{
	SString sub,hsub,emp;
	GList p,q;

	StrAssign(emp,"()");
	if(!StrCompare(S, emp))
		*L = NULL;	// 创建空表
	else
	{
		*L = (GList)malloc(sizeof(GLNode));
		if(!*L)		// 建表结点
			exit(0);
		if(StrLength(S) == 1)	// S为单原子
		{
			(*L)->tag = ATOM;
			(*L)->a.atom = S[1]; // 创建单原子广义表
		}
		else
		{
			(*L)->tag = LIST;
			p = *L;
			SubString(sub, S, 2, StrLength(S)-2); // 脱外层括号
			do
			{	// 反复建n个子表
				sever(sub, hsub); // 从sub中分离出表头串hsub
				CreateGList(&p->a. ptr. hp, hsub);
				q = p;
				if(!StrEmpty(sub))	// 表尾不空
				{
					p = (GLNode *)malloc(sizeof(GLNode));
					if(!p)
						exit(0);
					p->tag = LIST;
					q->a.ptr.tp = p;
				}
			}while(!StrEmpty(sub));
			q->a.ptr.tp = NULL;
		}
	}
	return 1;
}

// 打印原子
void visit(AtomType e)
{
	printf("%c ", e);
}

int main()
{
	// 广义表的表示形式是，空表:(),单原子:a,表:(a,(b),c,(d,(e)))
	char p[80] = {"(a,(b),c,(d,(e)))"};
	SString t;
	GList L,m;

	InitGList(&L);
	InitGList(&m);
	printf("空广义表L的深度 = %d\nL是否空？%d(1:是 0:否)\n\n",
		GListDepth(L), GListEmpty(L));
	StrAssign(t, p);
	CreateGList(&L, t);											// 创建广义表
	printf("\n广义表L的长度 = %d\n", GListLength(L));
	printf("广义表L的深度 = %d \nL是否空？%d(1:是 0:否)\n",
		GListDepth(L), GListEmpty(L));
	printf("遍历广义表L：\n");
	Traverse_GL(L, visit);
	printf("\n\n复制广义表m = L\n");
	CopyGList(&m, L);
	printf("广义表m的长度 = %d\n", GListLength(m));
	printf("广义表m的深度 = %d\n", GListDepth(m));
	printf("遍历广义表m：\n");
	Traverse_GL(m,visit);
	DestroyGList(&m);
	m = GetHead(L);
	printf("\n\nm是L的表头，遍历广义表m：\n");
	Traverse_GL(m, visit);
	DestroyGList(&m);
	m = GetTail(L);
	printf("\n\nm是L的表尾，遍历广义表m：\n");
	Traverse_GL(m,visit);
	InsertFirst_GL(&m, L);
	printf("\n\n插入L为m的表头。遍历广义表m：\n");
	Traverse_GL(m,visit);
	printf("\n\n删除m的表头。遍历广义表m：\n");
	DestroyGList(&L);
	DeleteFirst_GL(&m, &L);
	Traverse_GL(m, visit);
	printf("\n");
	DestroyGList(&m);
	return 0;
}