2025-03-12 学习记录--C/C++-PTA 习题10-11 有序表的增删改查操作

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一、题目描述 ⭐️

习题10-11 有序表的增删改查操作

首先输入一个正整数N（1≤N≤1000）和一个无重复元素的、从小到大排列的、N个元素的有序表，然后在屏幕上显示以下菜单（编号和选项）。

[1] Insert
[2] Delete
[3] Update
[4] Query
[Other option] End

用户可以反复对该有序表进行插入、删除、修改和查找操作，也可以选择结束。当用户输入编号1～4和相关参数时，将分别对该有序表进行插入、删除、修改和查找操作，输入其他编号，则结束操作。

本题要求实现4个函数，分别在有序表（数组）中插入、删除、修改、查找一个值。

函数接口定义：

int insert(int a[ ], int value);
int del(int a[ ], int value);
int modify(int a[ ], int value1, int value2);
int query(int a[ ], int value);

函数insert在有序数组a中插入一个值为value的元素，如果在数组a中已有值为value的元素，则返回-1。

函数del删除有序数组a中等于value的元素，如果在数组a中没有找到值为value的元素，则返回-1。

函数modify将有序数组a中等于value1的元素，替换为value2 ，如果在数组a中没有找到值为value1的元素或者value2已在数组a中存在，则返回-1。

函数query用二分法在有序数组a中查找元素value，如果找到，则返回相应的下标；如果没有找到，则返回-1。

裁判测试程序样例：

/* 有序表的增删改查操作 */
#include<stdio.h>
#define MAXN 10000    /* 定义符号常量表示数组a的长度 */

int Count = 0;        /* 用全局变量Count表示数组a中待处理的元素个数 */
void select(int a[], int option, int value); /* 决定对有序数组a进行何种操作的控制函数 */
int input_array(int a[ ]);    /* 输入有序数组a的函数 */
void print_array(int a[ ]);    /* 输出有序数组a的函数 */
int insert(int a[ ], int value);    /* 在有序数组a中插入一个值为value的元素的函数 */
int del(int a[ ], int value);    /* 删除有序数组a中等于value的元素的函数 */
int modify(int a[ ], int value1, int value2); /* 将有序数组a中等于value1的元素，替换为value2 */ 
int query(int a[ ], int value);     /* 用二分法在有序数组a中查找元素value的函数 */

int main(void) 
{
   int option, value, a[MAXN];
    
    if(input_array(a) == -1){     /* 调用函数输入有序数组 a */
         printf("Error");        /* a不是有序数组，则输出相应的信息 */
         return 0;
    }
    
    printf("[1] Insert\n");    /* 以下4行显示菜单*/
    printf("[2] Delete\n");
    printf("[3] Update\n");
    printf("[4] Query\n");
    printf("[Other option] End\n");
    while (1) {            /* 循环 */
        scanf("%d", &option);         /* 接受用户输入的编号 */
        if (option < 1 || option > 4) {    /* 如果输入1、2、3、4以外的编号，结束循环 */
            break;
        }
        scanf("%d", &value);         /* 接受用户输入的参数value */
        select(a, option, value);         /* 调用控制函数 */
        printf("\n");
    }
    printf("Thanks.");            /* 结束操作 */
    
    return 0;
}

/* 控制函数 */
void select(int a[ ], int option, int value) 
{
    int index, value2;
    
    switch (option) {
        case 1:
            index = insert(a, value);      /* 调用插入函数在有序数组 a 中插入元素value */
            if(index == -1){        /* 插入数据已存在，则输出相应的信息 */
                printf("Error");
            }else{                        
                print_array(a);        /* 调用输出函数，输出插入后的有序数组a */
            }
            break;
        case 2:
            index = del(a, value);      /* 调用删除函数在有序数组 a 中删除元素value */
            if(index == -1){        /* 没找到value，则输出相应的信息 */
                printf("Deletion failed.");
        }else{
            print_array(a);         /* 调用输出函数，输出删除后的有序数组a */
        }
            break;
        case 3:
            scanf("%d", &value2);         /* 接受用户输入的参数value2 */
            index = modify(a, value, value2);      /* 调用修改函数在有序数组 a 中修改元素value的值为value2 */
            if(index == -1){            /* 没找到value或者vaule2已存在，则输出相应的信息 */
                printf("Update failed.");
            }else{
            print_array(a);         /* 调用输出函数，输出修改后的有序数组a */
            }
            break;
        case 4:
            index = query(a, value);     /* 调用查询函数在有序数组 a 中查找元素value */
            if(index == -1){        /* 没找到value，则输出相应的信息 */
                printf( "Not found.");
            }else{            /* 找到，则输出对应的下标 */
            printf("%d", index);
            }
            break;
    }
}

/* 有序表输入函数 */
int input_array(int a[ ]) 
{
    scanf("%d", &Count);
    for (int i = 0; i < Count; i ++) {
        scanf("%d", &a[i]);
        if(i > 0 && a[i] <= a[i-1]){    /* a不是有序数组 */
            return -1;
        }
    }
    
    return 0;
}

/* 有序表输出函数 */
void print_array(int a[ ]) 
{
    for (int i = 0; i < Count; i ++) { /* 输出时相邻数字间用一个空格分开，行末无空格 */
        if(i == 0){     
           printf("%d", a[i]);
        }else{
           printf(" %d", a[i]);
        }
    }
}
 
/* 请在这里填写答案 */

输入样例1
插入一个值：

6 -2 3 7 9 101 400
1
96
0

输出样例1：

[1] Insert
[2] Delete
[3] Update
[4] Query
[Other option] End
-2 3 7 9 96 101 400
Thanks.

输入样例2
删除一个值：

6 -2 3 7 9 101 400
2
400
0

输出样例2：

[1] Insert
[2] Delete
[3] Update
[4] Query
[Other option] End
-2 3 7 9 101
Thanks.

输入样例3
修改一次：

6 -2 3 7 9 101 400
3
7
10
0

输出样例3：

[1] Insert
[2] Delete
[3] Update
[4] Query
[Other option] End
-2 3 9 10 101 400
Thanks.

输入样例4
查询一次：

6 -2 3 7 9 101 400
4
-2
0

输出样例4：

[1] Insert
[2] Delete
[3] Update
[4] Query
[Other option] End
0
Thanks.

输入样例5
连续增删改查：

6 -2 3 7 9 101 400
2
101
1
-10
4
101
3
400
444
0

输出样例5：

[1] Insert
[2] Delete
[3] Update
[4] Query
[Other option] End
-2 3 7 9 400
-10 -2 3 7 9 400
Not found.
-10 -2 3 7 9 444
Thanks.

三、代码（C语言）⭐️

// 插入
int insert(int a[ ], int value) {
    // 因为是插入，所以数组a中待处理的元素个数+1
    Count++;
    // 遍历-处理插入操作
    for(int i = 0; i < Count; i++) {
        // 如果在数组a中已有值为value的元素，则返回-1
        if(a[i] == value) {
            return -1;
        }
        // 插入在首部
        if(value < a[0]) {
            // 先 从后往前，所有元素依次向后移一位
            for(int j = Count - 2; j >= 0; j--) {
                a[j + 1] = a[j];
            }
            // 再 把value赋值到数组首位
            a[0] = value;
            return 0;
        }
        // 插入在中间：找到 当前位大于value、其后一位小于value 的元素
        if(a[i] < value && a[i + 1] > value) {
            // 先 将 比value大的元素 都 从后往前，依次后移一位
            for(int j = Count - 2; j > i; j--) {
                a[j + 1] = a[j];
            }
            // 再 将value赋值到 当前位的下一位
            a[i + 1] = value;
            return i + 1;
        }
        // 插入在尾部
        if(value > a[Count - 2]) {
            // 将value赋值到数组尾部
            a[Count - 1] = value;
            return Count - 1;
        }
        
    }
}   
// 删除
int del(int a[ ], int value) {
    for(int i = 0; i < Count; i++) {
        // 句首元素删除
        if(a[0] == value) {
            // 除第一个元素外的所有元素 从前往后，依次前移一位
            for(int j = 1; j < Count; j++) {
                a[j - 1] = a[j];
            }
            // 因为是删除操作，所以最后需要将数组a中待处理的元素个数-1
            Count--;
            // 返回被删除元素的索引值
            return 0;
        }
        // 句中元素删除
        if(a[i] == value) {
            // 当前元素后面的所有元素 从前往后，依次前移一位
            for(int j = i; j < Count; j++) {
                a[j] = a[j + 1];
            }
            // 因为是删除操作，所以最后需要将数组a中待处理的元素个数-1
            Count--;
            // 返回被删除元素的索引值
            return i;
        }
        // 句末元素删除
        if(a[Count - 1] == value) {
            // 因为是删除操作，所以最后需要将数组a中待处理的元素个数-1
            Count--;
            // 返回被删除元素的索引值
            return Count - 1;
        }
        
    }
    // 如果在数组a中没有找到值为value的元素，则返回-1
    return -1;
}
// 修改
int modify(int a[ ], int value1, int value2) {
    // 如果value2已在数组a中存在，则返回-1
    for(int i = 0; i < Count; i++) {
        if(a[i] == value2) {
            return -1;
        }
    }
    // 如果在数组a中找到值为value1的元素，则将其替换为value2 
    for(int i = 0; i < Count; i++) {
        // 将有序数组a中等于value1的元素，替换为value2 
        if(a[i] == value1) {
            a[i] = value2;
            // 【关键】因为是有序表，所以修改元素后，仍需保持有序
            // 用冒泡排序实现升序
            for(int i = 0; i < Count - 1; i++) {
                for(int j = 0; j < Count - i - 1; j++) {
                    if(a[j] > a[j + 1]) {
                        int temp = a[j + 1];
                        a[j + 1] = a[j];
                        a[j] = temp;
                    }
                }
            }
            // 返回被修改元素的索引值
            return i;
        }
    }
    // 如果在数组a中没有找到值为value1的元素，则返回-1
    return -1;
}
// 查找
int query(int a[ ], int value) {
    /** 
    用二分法在有序数组a中查找元素value，如果找到，则返回相应的下标：
        1、初始化：left 和 right 分别指向数组的起始和结束位置。
        2、循环：在 left <= right 的条件下，计算中间位置 mid。
        3、比较：
            如果 a[mid] 等于 value，则返回 mid。
            如果 a[mid] 小于 value，则说明 value 在右半部分，更新 left = mid + 1。
            如果 a[mid] 大于 value，则说明 value 在左半部分，更新 right = mid - 1。
        4、未找到：如果循环结束仍未找到 value，则返回 -1。
    */
    int left = 0,
        right = Count - 1;
    while(left <= right) {
        int mid = (left + right) / 2;
        if(value < a[mid]) {
            right = mid - 1;
        } else if(value == a[mid]) {
            return mid;
        } else {
            left = mid + 1;
        }
    }
    // 如果没有找到，则返回-1
    return -1;
}