帮我用c++语言写一个程序,用数据结构的知识,要求是求两个集合的交集和并集的运算。 要求: (1)采用数据结构知识实现,不用系统自带的集合类。 (2)能实现多组数据的多次运算,直到选择结束运算为止; (3)分析求交集和并集算法的时间复杂度和空间复杂度,给出优化分析; (4)提供问答界面,以便人机交互。
时间: 2024-02-15 12:05:27 浏览: 92
好的,以下是一个基于数组实现的求两个集合的交集和并集的程序。注释中有时间复杂度和空间复杂度的说明,以及优化分析。
``` c++
#include <iostream>
using namespace std;
#define MAXSIZE 100
// 集合结构体
struct Set{
int data[MAXSIZE]; // 数据
int length; // 集合长度
};
// 初始化集合
void InitSet(Set &s){
s.length = 0;
}
// 添加元素到集合中
bool AddElement(Set &s, int elem){
if(s.length >= MAXSIZE) return false; // 集合已满
for(int i=0; i<s.length; i++){
if(s.data[i] == elem) return false; // 集合中已存在该元素
}
s.data[s.length++] = elem; // 添加元素并增加集合长度
return true;
}
// 从集合中删除元素
bool DeleteElement(Set &s, int elem){
for(int i=0; i<s.length; i++){
if(s.data[i] == elem){
for(int j=i+1; j<s.length; j++){
s.data[j-1] = s.data[j]; // 元素前移
}
s.length--; // 减少集合长度
return true;
}
}
return false; // 集合中不存在该元素
}
// 求两个集合的交集
void Intersection(Set s1, Set s2, Set &s3){
InitSet(s3); // 初始化集合
for(int i=0; i<s1.length; i++){ // 遍历s1
for(int j=0; j<s2.length; j++){ // 遍历s2
if(s1.data[i] == s2.data[j]){ // 找到相同的元素
AddElement(s3, s1.data[i]); // 添加到交集集合中
break;
}
}
}
}
// 求两个集合的并集
void Union(Set s1, Set s2, Set &s3){
InitSet(s3); // 初始化集合
for(int i=0; i<s1.length; i++){ // 遍历s1
AddElement(s3, s1.data[i]); // 添加到并集集合中
}
for(int i=0; i<s2.length; i++){ // 遍历s2
AddElement(s3, s2.data[i]); // 添加到并集集合中
}
}
int main(){
Set s1, s2, s3;
int choice, elem;
do{
// 显示菜单
cout << "请选择操作:" << endl;
cout << "1. 添加元素到集合1" << endl;
cout << "2. 添加元素到集合2" << endl;
cout << "3. 从集合1删除元素" << endl;
cout << "4. 从集合2删除元素" << endl;
cout << "5. 求集合1和集合2的交集" << endl;
cout << "6. 求集合1和集合2的并集" << endl;
cout << "0. 结束运算" << endl;
cin >> choice;
switch(choice){
case 1: // 添加元素到集合1
cout << "请输入要添加的元素:";
cin >> elem;
if(AddElement(s1, elem)){
cout << "添加成功!" << endl;
}else{
cout << "添加失败,集合已满或元素已存在!" << endl;
}
break;
case 2: // 添加元素到集合2
cout << "请输入要添加的元素:";
cin >> elem;
if(AddElement(s2, elem)){
cout << "添加成功!" << endl;
}else{
cout << "添加失败,集合已满或元素已存在!" << endl;
}
break;
case 3: // 从集合1删除元素
cout << "请输入要删除的元素:";
cin >> elem;
if(DeleteElement(s1, elem)){
cout << "删除成功!" << endl;
}else{
cout << "删除失败,集合中不存在该元素!" << endl;
}
break;
case 4: // 从集合2删除元素
cout << "请输入要删除的元素:";
cin >> elem;
if(DeleteElement(s2, elem)){
cout << "删除成功!" << endl;
}else{
cout << "删除失败,集合中不存在该元素!" << endl;
}
break;
case 5: // 求集合1和集合2的交集
Intersection(s1, s2, s3);
cout << "集合1和集合2的交集为:{ ";
for(int i=0; i<s3.length; i++){
cout << s3.data[i] << " ";
}
cout << "}" << endl;
break;
case 6: // 求集合1和集合2的并集
Union(s1, s2, s3);
cout << "集合1和集合2的并集为:{ ";
for(int i=0; i<s3.length; i++){
cout << s3.data[i] << " ";
}
cout << "}" << endl;
break;
case 0: // 结束程序
cout << "程序已结束!" << endl;
break;
default: // 输入错误
cout << "输入错误,请重新输入!" << endl;
break;
}
}while(choice != 0);
return 0;
}
```
时间复杂度:
- 添加元素:O(n),其中n为集合长度,最坏情况需要遍历整个集合。
- 删除元素:O(n),其中n为集合长度,最坏情况需要遍历整个集合。
- 求交集:O(n^2),其中n为集合长度,需要嵌套遍历两个集合。
- 求并集:O(n^2),其中n为集合长度,需要嵌套遍历两个集合。
空间复杂度:
- 集合长度为n时,空间复杂度为O(n)。
优化分析:
- 在添加元素和删除元素时,可以使用二分查找来提高效率,将时间复杂度优化为O(logn)。
- 在求交集和并集时,可以使用哈希表来提高效率,将时间复杂度优化为O(n)。
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