本课程设计旨在通过实现一元多项式的乘法运算,深入学习和应用数据结构原理。参与者将掌握链表等基本数据结构,并能编写高效的算法解决实际数学问题。
问题描述:已知A(x)=a0+a1x+a2x^2+……+anx^n 和 B(x)=b0+b1x+b2x^2+……+bxm,并且在 A(x) 和 B(x) 中指数相差很多,求 A(x)*B(x)。
基本要求:
(1) 设计存储结构表示一元多项式;
(2) 设计算法实现一元多项式的乘法运算;
(3) 分析所设计的算法的时间复杂度和空间复杂度。
总体设计
二、详细设计
2.1 存储结构
描述如何构建用于表达一个一元多项式的存储架构,考虑到效率与灵活性,在这里可以采用链表形式来实现。每个节点代表多项式中的每一项,并且包含系数(如a0, a1等)和指数(如x的幂次),同时包括指向下一个节点的指针。
2.2 建立链表
根据给定的一元多项式的表达式,创建相应的链表结构。这涉及到将每个输入的多项式项转换成链表中的一个节点,并且正确地链接这些节点以形成完整的链表示意图。
2.3 遍历操作
为了实现一元多项式的乘法运算,首先需要能够遍历已建立的两个多项式的链表。这里可以定义一种算法来访问每个列表中的每一个项(即每个系数和指数),以便进行下一步的操作。
2.4 多项式相乘算法
基于上述设计,编写具体的代码实现一元多项式的乘法运算。这一部分需要考虑如何正确地将两个多项式的所有可能的组合计算出来,并且有效地处理结果以保证最终输出的是一个正确的、简化过的多项式形式的结果链表。
三、调试与测试
描述几种不同的方案来验证所设计算法的有效性和准确性,包括但不限于使用简单的例子进行手动检查和比较;通过随机生成的数据集自动运行程序并记录其性能表现等方法。此外还包括对边界情况的处理以及错误输入的容错性等方面的考虑。
四、核心源程序清单与执行结果
这部分将提供实现上述设计的具体代码片段,并展示当这些代码被执行时所得到的结果,以证明算法的有效性和正确性。
4.1 头文件 LinkList.h
定义必要的数据类型和函数声明等信息。例如,这里可以包括链表节点的结构体定义以及用于创建、遍历和相乘多项式链表的功能原型。
4.2 定义功能实现文件 LinkList.cpp
在该部分中提供头文件中所声明的各种函数的具体实现代码。
4.3 运行程序LinkList_main.cpp
这部分将展示如何调用前面定义的函数来完成整个任务,如创建多项式链表、执行乘法运算等,并输出最终结果到控制台或保存至文件。
4.4 执行结果
最后给出一个完整的示例输入和对应的正确输出作为参考。这有助于验证程序是否按照预期工作并为用户提供了一个实际操作的模型。
通过以上步骤,可以全面而深入地完成一元多项式乘法运算的设计、实现及测试过程,并对其复杂度进行了分析。