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
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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