DHU27 单链表ADT模板应用算法设计：长整数加法运算（不使用单链表存储计算结果）

问题描述 :

目的：使用C++模板设计单链表的抽象数据类型（ADT）。并在此基础上，使用单链表ADT的基本操作，设计并实现单链表的应用算法设计。

内容：（1）请使用模板设计单链表的抽象数据类型。（由于该环境目前仅支持单文件的编译，故将所有内容都集中在一个源文件内。在实际的设计中，推荐将抽象类及对应的派生类分别放在单独的头文件中。参考网盘中的ADT原型文件。）

（2）ADT的应用：使用该ADT设计并实现单链表应用场合的算法设计。

应用：假设2个任意长度的整数x、y分别由带头结点的单链表A和B存储，现要求设计一个算法，实现任意长的整数进行加法运算。

参考函数原型：

template<class ElemType>

void Long_Int_Add( LinkList<ElemType> &A, LinkList<ElemType> &B, string &result, const int &len_A, const int &len_B );

辅助函数原型：

（1）从长整数的低位开始拆分（4位为一组，即不超过9999的非负整数），依次存放在单链表的每个结点的数据域中；头结点的数据域存放正负数标志（正数或0：1，负数：-1）。

template<class ElemType>

void Input_Int_Division( LinkList<ElemType> &L, string &str, int &length ); （length：长整数分割后的block数，恰为存储用单链表的长度）

（2）计算结果中间位格式控制

string Int_String( int result );

（3）两个长整数的绝对值大小比较（x>y 返回值为1；x<y 返回值为2；x=y 返回值为0；）

template<class ElemType>

int Two_LongNum_Compare( LinkList<ElemType> &A, LinkList<ElemType> &B, const int &len_A, const int &len_B );

（4）单链表ADT基本操作：单链表的逆置（实际计算时，鉴于单链表的顺序查找的特性，存储在单链表中的长整数需逆置，由原始的高位到低位排列，逆置为低位到高位降序排列。）

template<class ElemType>

void LinkList<ElemType>::ListReverse();

输入说明 :

第一行：长整数x

第二行：长整数y

输出说明 :

第一行：格式化后的长整数x（从低位到高位每4位用","分开）

第二行：格式化后的长整数y（从低位到高位每4位用","分开）

第三行：空行

第四行：格式化后的计算结果（从低位到高位每4位用","分开）

（输入与输出之间用一空行分隔）

输入范例 :

-53456467576846547658679870988098
435643754856985679
输出范例 :

-5345,6467,5768,4654,7658,6798,7098,8098
43,5643,7548,5698,5679

-5345,6467,5768,4611,2014,9250,1400,2419

image.png
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
using namespace std;
struct list
{
    int data;
    list* prior;
    list* next;
};

int toint(string::iterator str, int n)
{
    int m = 0;
    for (int i = 0;i < n;i++)
    {
        m *= 10;
        m += str[i] - '0';
    }
    return m;
}

void creat(string str, list** head, list** end)
{
    list* p, * q;
    q = *head = new list;
    (*head)->prior = NULL;
    if (str[0] == '-')
    {
        (*head)->data = -1;
        str.erase(str.begin());
    }
    else (*head)->data = 1;
    int i, len = str.length();
    i = len % 4;
    if (i != 0)
    {
        p = new list;
        p->data = toint(str.begin(), i);
        (*head)->next = p;
        p->prior = *head;
        q = p;
    }
    for (;i < len;i += 4)
    {
        p = new list;
        p->data = toint(str.begin() + i, 4);
        q->next = p;
        p->prior = q;
        q = p;
    }
    q->next = NULL;
    *end = q;
}

void show(list* head)
{
    list* p = head;
    if (head == NULL)return;
    if (head->data == -1)cout << '-';
    p = head->next;
    cout << p->data;
    if (p->next == NULL)cout << endl;
    else
    {
        for (p = p->next;p->next != NULL;p = p->next)
        {
            cout << ',' << setfill('0') << setw(4) << p->data;
        }
        cout << ',' << setfill('0') << setw(4) << p->data << endl;
    }
}

int compare(string s1, string s2)
{
    if (s1[0] == '-')s1.erase(s1.begin());
    if (s2[0] == '-')s2.erase(s1.begin());
    if (s1 < s2)return -1;
    if (s1 == s2)return 0;
    return 1;
}

void change(list* head)
{
    list* p;
    if (head == NULL)return;
    for (p = head->next;p != NULL;p = p->next)
        p->data *= -1;
}

void erase(list* head)
{
    list* p, * q;
    if (head == NULL || head->next == NULL)return;
    for (p = head, q = head->next;q->data == 0 && q->next != NULL;)
    {
        p->next = q->next;
        delete q;
        q = p->next;
        q->prior = p;
    }
}

void add(string s1, string s2)
{
    list* head1, * end1, * head2, * end2;
    creat(s1, &head1, &end1);
    creat(s2, &head2, &end2);
    show(head1);
    show(head2);
    list* head, * end;
    head = new list;
    end = new list;
    head->prior = NULL;
    end->next = NULL;
    if (head1->data == -1)change(head1);
    if (head2->data == -1)change(head2);
    list* p, * q, * r, * s;
    for (p = end1, q = end2, r = NULL;p != head1 && q != head2;p = p->prior, q = q->prior)
    {
        if (r == NULL)
        {
            r = new list;
            r->data = p->data + q->data;
            r->next = NULL;
            end = r;
        }
        else
        {
            s = new list;
            s->data = p->data + q->data;
            s->next = r;
            r->prior = s;
            r = s;
        }
    }
    if (p == head1)
    {
        for (;q != head2;q = q->prior)
        {
            s = new list;
            s->data = q->data;
            s->next = r;
            r->prior = s;
            r = s;
        }
    }
    else if (q == head2)
    {
        for (;p != head1;p = p->prior)
        {
            s = new list;
            s->data = p->data;
            s->next = r;
            r->prior = s;
            r = s;
        }
    }
    if (r != NULL)
    {
        head->next = r;
        r->prior = head;
    }
    else
    {
        head->next = end;
        end->prior = head;
        end->data = 0;
        head->data = 1;
    }
    if (r != NULL && r->data < 0)head->data = -1;
    else head->data = 1;
    int m = 0;
    if (head->data == 1)
    {
        for (p = end, q = end->prior;q != head;p = q, q = q->prior)
        {
            p->data += m;
            if (p->data < 0)
            {
                m = -1;
                p->data += 10000;
            }
            else if (p->data >= 0 && p->data < 10000)m = 0;
            else if (p->data >= 10000)
            {
                m = 1;
                p->data -= 10000;
            }
        }
        p->data += m;
        if (p->data >= 10000)
        {
            p->data -= 10000;
            q = new list;
            q->data = 1;
            head->next = q;
            q->prior = head;
            q->next = p;
            p->prior = q;
        }
    }
    else
    {
        for (p = end, q = end->prior;q != head;p = q, q = q->prior)
        {
            p->data += m;
            if (p->data <= -10000)
            {
                m = -1;
                p->data += 10000;
            }
            else if (p->data <= 0 && p->data > -10000)m = 0;
            else if (p->data > 0)
            {
                m = 1;
                p->data -= 10000;
            }
        }
        p->data += m;
        if (p->data <= -10000)
        {
            p->data += 10000;
            q = new list;
            q->data = -1;
            head->next = q;
            q->prior = head;
            q->next = p;
            p->prior = q;
        }
        change(head);
    }
    cout << endl;
    erase(head);
    //if (head == NULL)cout << endl;
    //else
    //{
    //    p = head->next;
    //    cout << p->data;
    //    if (p->next == NULL)cout << endl;
    //    else {
    //        for (p = p->next;p != NULL;p = p->next)
    //            cout << "->" << setfill('0') << setw(4) << p->data;
    //        cout << endl;
    //    }
    //}
    show(head);
}
int main()
{
    string s1, s2;
    cin >> s1 >> s2;
    add(s1, s2);
    return 0;
}
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