【Weiss】【第03章】练习3.6:有序多项式相加
【练习3.6】
编写将两个多项式相加的函数。不要毁坏输入数据。用一个链表实现。
如果这两个多项式分别有M项和N项,那么你程序的时间复杂度是多少?
两个按幂次升序的多项式链表,分别维护一个指针。
幂较小者将元素的副本拷贝入节点并加入新链表,指针向后移动。
幂同样大时,将两者的系数相加后的结果加入新链表,两个多项式链表的指针共同向前移动。
其中一个多项式到达尾部时,如另一个未到达尾部,则一边后移一边将相同元素的新节点加入新链表。
时间复杂度O(M+N)。
测试代码如下:
#include <iostream>
#include "linklist.h"
using linklist::List;
using namespace std;
int main(void)
{
//测试多项式加法
List<Poly> a;
a.additem(Poly(, ));
a.additem(Poly(, ));
a.additem(Poly(, ));
a.additem(Poly(, ));
a.additem(Poly(, ));
cout << " ( " << flush;
a.traverse();
cout << ") +\n" << flush;
List<Poly> b;
b.additem(Poly(, ));
b.additem(Poly(, ));
b.additem(Poly(, ));
b.additem(Poly(, ));
b.additem(Poly(, ));
cout << " ( " << flush;
b.traverse();
cout << ") =\n" << flush; List<Poly> answer = linklist::polyplus(a, b);
cout << "\n ( " << flush;
answer.traverse();
cout << ") \n" << flush;
system("pause");
}
实现方面,首先定义了多项式类,以及必要的构造函数及运算符重载,放在poly.h头文件中
#ifndef POLY
#define POLY
#include <iostream>
using namespace std; namespace poly
{
//练习3.6新增,多项式元素定义
class Poly
{
friend bool operator<(const Poly& poly1, const Poly& poly2);
friend bool operator==(const Poly& poly1, const Poly& poly2);
friend bool operator!=(const Poly& poly1, const Poly& poly2);
friend ostream& operator<<(ostream &os, const Poly& poly);
friend Poly operator+(const Poly& poly1, const Poly& poly2);
public:
Poly() = default;
Poly(int coe, int exp) :coefficient(coe), exponent(exp){}
private:
//多项式系数
int coefficient;
//多项式指数
int exponent;
};
//练习3.6新增,多项式元素对应操作符重载,包括<<、<、==、!=,+
bool operator<(const Poly& poly1, const Poly& poly2)
{
return poly1.exponent < poly2.exponent;
}
bool operator==(const Poly& poly1, const Poly& poly2)
{
return poly1.exponent == poly2.exponent;
}
bool operator!=(const Poly& poly1, const Poly& poly2)
{
return !(poly1 == poly2);
}
ostream& operator<<(ostream &os, const Poly& poly)
{
cout << poly.coefficient << "x^" << poly.exponent << flush;
return os;
}
Poly operator+(const Poly& poly1, const Poly& poly2)
{
if (poly1 != poly2)
throw runtime_error("Undefined operation!");
else
{
Poly answer;
answer.coefficient = poly1.coefficient + poly2.coefficient;
answer.exponent = poly1.exponent;
return answer;
}
}
}
#endif
在原链表例程中包含该头文件,并将Poly类与polyplus函数(该函数不是List的成员函数)设为友元
#ifndef LINKLIST
#define LINKLIST
#include <iostream>
#include "poly.h" //包含poly头文件
using namespace std;
using namespace poly; namespace linklist
{
/…………/
template <typename T> class List
{
/…………/
//练习3.6新增,友元声明
friend List<Poly> polyplus(const List<Poly> &inorder_a, const List<Poly> &inorder_b);
friend struct Poly;
/…………/
} /…………/
}
最后是具体实现代码:
//练习3.6新增,不覆盖原传入数据,多项式相加
List<Poly> polyplus(const List<Poly> &inorder_a, const List<Poly> &inorder_b)
{
List<Poly> answer;
Node<Poly>* pwrite = answer.front;
Node<Poly>* pread_a = inorder_a.front;
Node<Poly>* pread_b = inorder_b.front;
while (pread_a != nullptr && pread_b != nullptr)
{
//为实现升序排列,元素较小者加入新的链表,并向前移动指针
if (pread_a->data < pread_b->data)
{
answer.additem(pread_a->data, pwrite);
if (pwrite == nullptr)
pwrite = answer.front;
else
pwrite = pwrite->next;
pread_a = pread_a->next;
}
else if (pread_b->data < pread_a->data)
{
answer.additem(pread_b->data, pwrite);
if (pwrite == nullptr)
pwrite = answer.front;
else
pwrite = pwrite->next;
pread_b = pread_b->next;
}
//元素一样大时共同向前移动指针
else
{
answer.additem(pread_a->data + pread_b->data, pwrite);
if (pwrite == nullptr)
pwrite = answer.front;
else
pwrite = pwrite->next;
pread_a = pread_a->next;
pread_b = pread_b->next;
}
}
//如果其中任一链表未遍历,将剩余的元素复制入新的链表
while (pread_a != nullptr)
{
answer.additem(pread_a->data, pwrite);
if (pwrite == nullptr)
pwrite = answer.front;
else
pwrite = pwrite->next;
pread_a = pread_a->next;
}
while (pread_b != nullptr)
{
answer.additem(pread_b->data, pwrite);
if (pwrite == nullptr)
pwrite = answer.front;
else
pwrite = pwrite->next;
pread_b = pread_b->next;
}
return answer;
}
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