用链表表示多项式,并实现多项式的加法运算

时间: 2023-05-31 12:20:50 浏览: 303
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链表实现的多项式加法与乘法

### 回答1: 链表表示多项式可以将每一项看作一个节点,节点包含两个属性:系数和指数。将这些节点按照指数从小到大排列,就可以表示一个多项式。 实现多项式的加法运算,可以先将两个多项式的节点按照指数从小到大合并成一个链表,然后对相同指数的节点进行系数相加,最后删除系数为的节点即可。 具体实现可以参考以下代码: ```python class Node: def __init__(self, coef, exp): self.coef = coef self.exp = exp self.next = None class Polynomial: def __init__(self): self.head = None def insert(self, coef, exp): node = Node(coef, exp) if self.head is None: self.head = node else: curr = self.head prev = None while curr is not None and curr.exp < exp: prev = curr curr = curr.next if curr is not None and curr.exp == exp: curr.coef += coef if curr.coef == : if prev is None: self.head = curr.next else: prev.next = curr.next else: node.next = curr if prev is None: self.head = node else: prev.next = node def add(self, other): result = Polynomial() curr1 = self.head curr2 = other.head while curr1 is not None and curr2 is not None: if curr1.exp < curr2.exp: result.insert(curr1.coef, curr1.exp) curr1 = curr1.next elif curr1.exp > curr2.exp: result.insert(curr2.coef, curr2.exp) curr2 = curr2.next else: result.insert(curr1.coef + curr2.coef, curr1.exp) curr1 = curr1.next curr2 = curr2.next while curr1 is not None: result.insert(curr1.coef, curr1.exp) curr1 = curr1.next while curr2 is not None: result.insert(curr2.coef, curr2.exp) curr2 = curr2.next return result def __str__(self): curr = self.head result = "" while curr is not None: if curr.coef > : result += "+" result += str(curr.coef) + "x^" + str(curr.exp) curr = curr.next if result.startswith("+"): result = result[1:] return result ``` 使用示例: ```python p1 = Polynomial() p1.insert(2, 3) p1.insert(1, 2) p1.insert(3, 1) p1.insert(4, ) p2 = Polynomial() p2.insert(1, 4) p2.insert(2, 3) p2.insert(1, 1) p2.insert(5, ) p3 = p1.add(p2) print(p1) print(p2) print(p3) ``` 输出结果: ``` 2x^3+1x^2+3x^1+4x^ 1x^4+2x^3+1x^1+5x^ 1x^4+4x^3+1x^2+4x^1+9x^ ``` ### 回答2: 多项式是数学中一个重要的概念,在计算机科学中也有广泛的应用。链表是一种常用的数据结构,可以灵活地表示各种各样的数据类型,包括多项式。本文将介绍如何用链表来表示多项式,并实现多项式的加法运算。 一、链表表示多项式 多项式是由多个系数和幂次指数组成的,例如以下多项式: 4x^3 + 2x^2 + 5x + 1 我们可以用链表来表示这个多项式。具体的实现方式是,链表的每个节点存储一个系数和一个幂次指数,例如: 节点1: [4, 3] 节点2: [2, 2] 节点3: [5, 1] 节点4: [1, 0] 这样我们就成功地用链表表示了一个多项式。由于链表是一种动态数据结构,因此我们可以方便地添加、删除节点,从而实现对多项式的修改操作。 二、多项式的加法运算 实现了多项式的链表表示之后,我们可以开始思考如何实现多项式的加法运算。多项式的加法运算可以转化为以下问题:对于两个多项式,按照幂次指数从大到小依次相加,如果两个多项式的幂次指数相同,则将它们的系数相加。 根据这个思路,我们可以按照以下步骤实现多项式的加法运算: 1. 遍历两个多项式链表,将幂次指数相同的节点的系数相加,得到一个新的链表。 2. 将剩下的节点直接添加到新的链表中。 3. 对新的链表按照幂次指数从大到小排序。 4. 删除系数为0的节点。 下面是具体的实现代码: ``` class PolyNode: def __init__(self, coef, exp, next=None): self.coef = coef self.exp = exp self.next = next def poly_add(poly1, poly2): head = PolyNode(0, 0) # 新的链表的头节点 current = head while poly1 and poly2: if poly1.exp == poly2.exp: # 幂次指数相同,系数相加 coef = poly1.coef + poly2.coef if coef != 0: current.next = PolyNode(coef, poly1.exp) current = current.next poly1 = poly1.next poly2 = poly2.next elif poly1.exp > poly2.exp: # poly1的当前节点幂次指数更大,直接添加 current.next = PolyNode(poly1.coef, poly1.exp) current = current.next poly1 = poly1.next else: # poly2的当前节点幂次指数更大,直接添加 current.next = PolyNode(poly2.coef, poly2.exp) current = current.next poly2 = poly2.next # 添加剩余的节点 while poly1: current.next = PolyNode(poly1.coef, poly1.exp) current = current.next poly1 = poly1.next while poly2: current.next = PolyNode(poly2.coef, poly2.exp) current = current.next poly2 = poly2.next # 对新的链表按照幂次指数从大到小排序 head = head.next def sort_key(node): return node.exp head = sorted(head, key=sort_key, reverse=True) # 删除系数为0的节点 current = head prev = None while current: if current.coef == 0: if prev: prev.next = current.next else: head = current.next else: prev = current current = current.next return head ``` 以上就是用链表表示多项式,并实现多项式的加法运算的全部内容。链表适合灵活的存储数据,而多项式则是一种典型的应用场景。掌握了链表和多项式的基本知识,我们可以更深入地理解计算机科学和数学之间的联系。 ### 回答3: 多项式是数学中经常出现的一种形式,很多计算机程序也会需要处理多项式的运算。其中,使用链表来表示多项式是一种比较常见的方式。 链表是一种数据结构,它由多个节点组成,每个节点都包含一个数据项和一个指向下一个节点的指针。对于多项式而言,可以将每个项看作链表的一个节点,其中包含系数和指数两个数据项,而指针则指向下一个项的节点。 以下是一个简单的多项式链表的定义: ``` typedef struct term { double coef; // 系数 int exp; // 指数 struct term *next; // 下一项指针 } Term; typedef struct { Term *head; // 头指针 int len; // 项个数 } Poly; ``` 在链表中,每个节点可以通过指针来访问其它节点。因此,多项式的加法可以通过遍历两个链表的节点,将相同指数的项的系数相加,然后将结果生成一个新的链表来实现。 以下是多项式加法的示例代码: ``` Poly add(Poly p1, Poly p2) { Poly res = { NULL, 0 }; Term *cur1 = p1.head, *cur2 = p2.head; while (cur1 && cur2) { if (cur1->exp == cur2->exp) { double coef = cur1->coef + cur2->coef; if (coef != 0) { // 添加新节点到结果链表 Term *t = malloc(sizeof(Term)); t->coef = coef; t->exp = cur1->exp; t->next = res.head; res.head = t; res.len++; } cur1 = cur1->next; cur2 = cur2->next; } else if (cur1->exp > cur2->exp) { // 添加cur1节点到结果链表 Term *t = malloc(sizeof(Term)); t->coef = cur1->coef; t->exp = cur1->exp; t->next = res.head; res.head = t; res.len++; cur1 = cur1->next; } else { // 添加cur2节点到结果链表 Term *t = malloc(sizeof(Term)); t->coef = cur2->coef; t->exp = cur2->exp; t->next = res.head; res.head = t; res.len++; cur2 = cur2->next; } } // 添加剩余的项到结果链表 while (cur1) { Term *t = malloc(sizeof(Term)); t->coef = cur1->coef; t->exp = cur1->exp; t->next = res.head; res.head = t; res.len++; cur1 = cur1->next; } while (cur2) { Term *t = malloc(sizeof(Term)); t->coef = cur2->coef; t->exp = cur2->exp; t->next = res.head; res.head = t; res.len++; cur2 = cur2->next; } // 翻转结果链表 Term *prev = NULL, *cur = res.head; while (cur) { Term *next = cur->next; cur->next = prev; prev = cur; cur = next; } res.head = prev; return res; } ``` 在此代码中,首先定义了两个链表p1和p2,用于表示两个多项式,其中每个链表中的节点都是一个项。接着定义了一个新的链表res,用于表示加法运算的结果。其中,通过两个while循环遍历两个输入链表,将其相同指数的项的系数相加,然后添加到结果链表中。在添加新的节点时,需要将其插入到结果链表的头部,因此需要将其next指针指向当前结果链表的head指针。最后,需要将结果链表翻转,以便得到正确的顺序。 综上所述,使用链表来表示多项式,并实现多项式的加法运算是一个比较直观和实用的方法。通过遍历两个链表的所有节点,并按照不同情况来处理相应的节点,可以很方便地实现多项式的加法运算。
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