C++ 顺序表和单链表的二路归并思想（详解+示例代码）
CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题：学习笔记
文章目录
- 有序顺序表的二路归并
- 合并相同的元素
- 查找第k小的元素
- 单链表的二路归并
- 例题：求多项式的和
有序顺序表的二路归并
我们有两个顺序表A和B，他们都是有序递增的，我们想要把这两个顺序表保持原有的递增顺序合成一个新的顺序表C
void merge_list(sqList& list1,sqList& list2,sqList& DstList)
{
int A=0;
int B=0;
int Dst=0; //合并后的顺序表的下标位置
while (A<list1.length && B<list2.length)
{
if (list1.data[A]<list2.data[B])
{
//当A表元素比B表元素小 时，把这个元素添加到C表上面，并且递增A表的位置
DstList.data[Dst++]=list1.data[A];
A++;
}
else
{
//当B表的元素比A表的元素大或者等于 时，把这个元素添加到C表上，并且递增B表的位置
DstList.data[Dst++]=list2.data[B];
B++;
}
}
//当遍历完A表或者B表后，一定还有一个表没有遍历完毕，接着在连接剩下来的元素
while (A<list1.length)
{
DstList.data[Dst++]=list1.data[A++];
}
while (B<list2.length)
{
DstList.data[Dst++]=list2.data[B++];
}
DstList.length=Dst++;
}
本算法的空间复杂度为O（1），时间复杂度是O（n+m），n和m分别是A表和B表的长度。
测试：
合并相同的元素
与上一题的思路一致，使用二路归并思想找到二表中相同的元素，把此元素添加到C表上面。
//两个顺序表的公共元素组成新顺序表
void CommElem_list(sqList& list1,sqList& list2,sqList& DstList)
{
int A = 0;
int B = 0;
int Dst = 0;
while (A < list1.length && B < list2.length)
{
if (list1.data[A] < list2.data[B])
{
A++;
}
else if (list1.data[A] > list2.data[B])
{
B++;
}
else
{
//两个元素相同，可以放入到新表中,最后，两个表的位置同时往后面移动
DstList.data[Dst++] = list1.data[A];
A++;
B++;
}
}
DstList.length = Dst;
}
测试：
查找第k小的元素
描述：有两个顺序表A和B，他们都是有序递增的，分别含有n和m个元素，并且A表和B表的元素互不相同，设计一个算法找出n+m中第k小的元素，并用参数e表示找到的那个第k小的元素。
//找出第pos小的元素
void Find_Pos_Little_Elem(sqList& list1,sqList& list2,int pos,Element& elem)
{
#define INF 32767
int A=0,B=0;
//pos越界
if (pos<1 || pos>list1.length+list2.length)
{
cout<<"没有找到!\n"<<endl;
return;
}
#if 1
while (A < list1.length && B < list2.length)
{
pos--;
if (list1.data[A] < list2.data[B])
{
if (pos == 0)
{
elem = list1.data[A];
return;
}
A++;
}
else
{
if (pos == 0)
{
elem = list2.data[B];
return;
}
B++;
}
}
//如果遍历完A或者B表后没有找到元素，则说明第pos个位置的元素不在A或B表中，则根据位置关系可以直接确定此位置元素
// A: 1 2 6 8 10
// B: 3 4 5 7 11
/*
pos=6 B： 0+1-1
*/
//已经找完了一个表，不在这个表里面，则必在另一个表里面
if (A < list1.length)
{
elem = list1.data[A + pos - 1];
}
if (B < list2.length)
{
elem = list2.data[B + pos - 1];
}
}
测试：
另一种简化的做法：我们注意到两个表肯定会有一个先遍历完，然后再去遍历另一个表，或者就只遍历一个表，我们可以想办法让他们都在一个地方完成，不用再出去完成了。
我们使用了INT_MAX ，如果某一个表已经遍历完成了，但是还没有结束，我们直接遍历另一个表就行了，怎么使用呢，直接把INT_MAX与另一个表比较，这样每一次都会比较我们还没有遍历完的表：
/*
简化版本
*/
while (true)
{
pos--;
//遍历完A表后没有找到，则直接让A表的元素大于B表的所有元素，这样就可以直接进入else继续判断
int _list1=((A<list1.length)?list1.data[A]:INF);
//遍历完B表后没有找到，则直接让B表的元素大于A表的所有元素，这样就可以直接进入if继续判断
int _list2=((B<list2.length)?list2.data[B]:INF);
if (_list1<_list2)
{
if (!pos)
{
elem=_list1;
return;
}
A++;
}
else
{
if (!pos)
{
elem=_list2;
return;
}
B++;
}
}
这两种做法的时间复杂度都是O（n），空间复杂度复杂度为O（1）
单链表的二路归并
把两个递增的单链表合并成一个递增的有序单链表C，要求：不能销毁原来的单链表结构：
//有序单链表的二路归并: 两个递增链表合成一个递增链表 销毁原链表
void Merge_But_Destroy(sqListNode* list1,sqListNode* list2, sqListNode*& listDst)
{
sqListNode* p1=list1->Next,*p2=list2->Next,*pTail=nullptr;
pTail = listDst;
sqListNode* pNew = nullptr;
while (p1 && p2)
{
if (p1->data < p2->data)
{
sqListNode* pNew = CreateNode(p1->data);
pTail->Next = pNew;
pTail = pNew;
p1 = p1->Next;
}
else
{
sqListNode* pNew = CreateNode(p2->data);
pTail->Next = pNew;
pTail = pNew;
p2 = p2->Next;
}
}
while (p1)
{
//p1链表不为空
pNew = CreateNode(p1->data);
pTail->Next = pNew;
pTail = pNew;
p1 = p1->Next;
}
while (p2)
{
//p2链表不为空
pNew = CreateNode(p2->data);
pTail->Next = pNew;
pTail = pNew;
p2 = p2->Next;
}
}
算法的时间复杂度：O（n+m）,算法的空间复杂度为O（n+m）
当然了这是不销毁原链表的深度复制的做法，如果你想要空间复杂度为O（1），则只能借用A链表和B链表的节点来重新链表产生C节点，这样就不会有新产生的空间，不过由于A和B的节点被重构，再合成一个C表后，A链表和B链表也就被销毁了。
例题：求多项式的和
有两个多项式，例如：
5x^2 + 6x^5 - 8x^4 +4x^ 3
2x^2 + 9x^5 + 8x^4 +4x^ 3
计算他们和：
15x^5 + 8x^3 + 7x^2
这里也是用到了二路归并的思想，首先要确保链表一定是有序递增的，如果A表比B表的元素小，则A表上，A表递增；如果B表比A表的元素的元素小，则B表上，B表递增。
我们首先要创建多项式的链表，对于创建，我们要根据他们的指数和系数来创建链表，并要在Merge之前确保他们是已经递增的链表了，然后我们对其指数的大小进行二路归并，相同指数的多项式系数相加，然后再继续遍历多项式的下一项，直到最后某一个多项式处理完了，另一项还有剩余，再处理剩下的多项式的项 ：
void Merge(LinkNode* ha, LinkNode* hb, LinkNode*& list)
{
LinkNode* pA = ha->next;
LinkNode* pB = hb->next;
InitLink(list);
LinkNode* pList = list;
LinkNode* pNew = nullptr;
//二路归并
while (pA && pB)
{
if (pA->exp < pB->exp)
{
pNew = CreateLinkNode(pB->coef, pB->exp);
//尾插法连接
pList->next = pNew;
pList = pNew;
pB = pB->next;
}
else if (pA->exp > pB->exp)
{
pNew = CreateLinkNode(pA->coef, pA->exp);
//尾插法连接
pList->next = pNew;
pList = pNew;
pA = pA->next;
}
else
{
//相等：多项式相加
coefType coef = pA->coef + pB->coef;
if (coef)
{
pNew = CreateLinkNode(coef, pA->exp);
pList->next = pNew;
pList = pNew;
}
pA = pA->next;
pB = pB->next;
}
}
if (pB)
{
pA = pB;
}
while (pA)
{
pNew = CreateLinkNode(pA->coef, pA->exp);
pList->next = pNew;
pList = pNew;
pA = pA->next;
}
}
运行结果如下：
注意：这道题还有较多的细节与知识点，我就不多说了，重点是让大家理解二路归并的思路。
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祝大家学习愉快！！！！