Java多项式加法

时间:2012-02-14 02:33:45

标签: java linked-list

我正在使用字符串标记符和链接列表,并且此分配需要链接列表。有一个外部文件有多行多项式(每行一个)。使用字符串标记符和链接列表,我正在运行一个while循环,它在每次传递中捕获两行并将它们添加到链接列表。将数字加载到链表后,目标是将这些多项式从其链表中添加到一起,并创建一个包含该多项式的新链表。

例如,文件中的前两行是:

2x ^ 4 -5x ^ 3 + 9x ^ 2 -10

3x ^ 4 -6x ^ 3 + 10x ^ 2 -11


= 5x ^ 4 -11x ^ 3 + 19x ^ 2 -21

这是我的代码:

public class PolynomialAddition
{
    static File dataInpt;
    static Scanner inFile;

    public static void main(String[] args) throws IOException
    {
      dataInpt=new File("C:\\llpoly.txt");
      inFile=new Scanner(dataInpt);
      StringTokenizer myTokens;
      String line,polyTerm;
      Node firstL=new Node();
      Node secondL=new Node();
      line=inFile.nextLine();
      myTokens=new StringTokenizer(line);
      polyTerm=myTokens.nextToken();
      firstL.value=polyTerm.substring(0,polyTerm.indexOf("x"));
      firstL.value2=polyTerm.substring(polyTerm.indexOf("^")+1);

    }
}

这是我的节点类:

public class Node
{
  public Object value;
  public Object value2;
  public Node next;

  public Node()
  {
    value=null;
    value2=null;
    next=null;
  }
  public Node (Object value, Object value2, Node next)
  {
    this.value=value;
    this.value2=value2;
    this.next=next;
  }
}

问题出现之后,有些线路没有完成,而它们必须添加的线路完整,如-12x ^ 8 + 5x ^ 2 -3和8x ^ 3 + 2x

答案应该是-12x ^ 8 + 8x ^ 3 + 5x ^ 2 + 2x -3

我该怎么做才能解决这个问题?

6 个答案:

答案 0 :(得分:4)

好的,在聊天工作之后,这就是'我们'想出来的。我意识到这只是在某种程度上脱口而出。

即便如此,在干净的Java 1.4代码中实现可靠的实现可以帮助您理解。

特别注意以表格形式打印结果,在各自指数的列中对齐不同操作数的术语。

代码

有两个文件:

Node.java

class Node {
    int factor;
    int exponent;
    Node next;

    public Node() {
        factor = 0;
        exponent = 0;
        next = null;
    }

    public Node(int factor, int exponent, Node next) {
        this.factor = factor;
        this.exponent = exponent;
        this.next = next;
    }

    public String toString() {
        return String.format("%+4dx^%d    ", new Integer[] { new Integer(factor), new Integer(exponent) }); 
    }
 }

PolynomialAddition.java

import java.io.*;
import java.util.*;

public class PolynomialAddition {
    static File dataInpt;
    static Scanner inFile;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        dataInpt = new File("/tmp/input.txt");
        inFile = new Scanner(dataInpt);

        while (inFile.hasNextLine()) {
            Node first = readPolynomial();
//          printList(first);

            Node second = readPolynomial();
//          printList(second);

            Node addition = addPolynomials(first, second);
//          printList(addition);

            printTabulated(first, second, addition);

            System.out.println("\n");
        }
    }

    private static Node addPolynomials(Node first, Node second) {
        Node head = null, current = null;
        while (null!=first || null!=second)
        {
            boolean pickfirst = false;
            boolean haveBoth = (null!=first && null!=second);

            Node node;
            if (haveBoth && first.exponent == second.exponent)
            {
                node = new Node(first.factor + second.factor, first.exponent, null);
                first = first.next;
                second = second.next;
            } else
            {
                pickfirst = first!=null && 
                    ((second == null) || first.exponent > second.exponent);

                if (pickfirst)
                {
                    node = new Node(first.factor, first.exponent, null);
                    first = first.next;
                } else
                {
                    node = new Node(second.factor, second.exponent, null);
                    second = second.next;
                }
            }

            if (current == null)
            {
                head = node;
                current = head;
            } else
            {
                current.next = node;
                current = node;
            }
        }

        return head;
    }

    private static void printTabulated(Node first, Node second, Node addition) {
        String line1="", line2="", barline="", line3="";
        while (addition != null)
        {
            String 
                 part1 = "           ", 
                 part2 = "           ", 
                 part3 = "           ";

            if (null!=first && first.exponent == addition.exponent) 
            {
                part1 = first.toString();
                first = first.next;
            } 
            if (null!=second && second.exponent == addition.exponent) 
            {
                part2 = second.toString();
                second = second.next;
            }
            part3 = addition.toString();
            addition = addition.next;

            line1 += part1;
            line2 += part2;
            barline += "-----------";
            line3 += part3;
        }

        System.out.println(line1);
        System.out.println(line2);
        System.out.println(barline);
        System.out.println(line3);
    }

    private static Node readPolynomial() {
        String line = inFile.nextLine();
        StringTokenizer myTokens = new StringTokenizer(line);

        Node head = null, previous = null;
        while (myTokens.hasMoreTokens()) {
            Node current = new Node();
            String term = myTokens.nextToken();

            if (term.startsWith("+"))
                term = term.substring(1);

            current.factor = Integer.parseInt(
                    term.substring(0, term.indexOf("x")));
            current.exponent = Integer.parseInt(
                    term.substring(term.indexOf("^") + 1));

            if (previous == null)
            {
                head = current;
                previous = head;
            } else
            {
                previous.next = current;
                previous = current;
            }
        }
        return head;
    }

    private static void printList(Node head) {
        for (Node ptr = head; ptr != null; ptr = ptr.next)
            System.out.print(ptr);
        System.out.println();
    }
}

样本数据:

输入:

2x^4 -5x^3 +9x^2 -10x^0 
 3x^4 -6x^3 +10x^2 -11x^0 
 -2x^1 +4x^0 
 2x^1 -4x^0 
 8x^5 +6x^4 +5x^2 -3x^0 
 -12x^8 +2x^7 +14x^5 
 1x^5 +7x^2 +8x^1 
 -5x^4 -7x^3 -4x^2 -3x^0 
 10x^5 -3x^3 +4x^2 -234x^1 -12x^0 
 -5x^5 -2x^3 +10x^0

输出:

<子>

  +2x^4      -5x^3      +9x^2     -10x^0    
  +3x^4      -6x^3     +10x^2     -11x^0    
--------------------------------------------
  +5x^4     -11x^3     +19x^2     -21x^0    


  -2x^1      +4x^0    
  +2x^1      -4x^0    
----------------------
  +0x^1      +0x^0    


                        +8x^5      +6x^4      +5x^2      -3x^0    
 -12x^8      +2x^7     +14x^5                                     
------------------------------------------------------------------
 -12x^8      +2x^7     +22x^5      +6x^4      +5x^2      -3x^0    


  +1x^5                            +7x^2      +8x^1               
             -5x^4      -7x^3      -4x^2                 -3x^0    
------------------------------------------------------------------
  +1x^5      -5x^4      -7x^3      +3x^2      +8x^1      -3x^0    


 +10x^5      -3x^3      +4x^2    -234x^1     -12x^0    
  -5x^5      -2x^3                           +10x^0    
-------------------------------------------------------
  +5x^5      -5x^3      +4x^2    -234x^1      -2x^0    

答案 1 :(得分:3)

我完全放弃了链表方法。或者如果必须使用它,请将其用作以下方法的输入。

预先分配一个大小上限的数组,然后使用数组的索引作为x的指数,并在相应的索引/指数处存储术语的系数。因此,当您解析2x^3时,您说polysum[3] += 2(假设数组已使用0初始化)。如果对具有相同多项式数组的两个多项式执行此操作,您将得到一个包含两个多项式之和系数的数组。

然后你必须创建相应的输出,相当于,数学上说:polysum[0] + polysum[1] * x + polysum[2] * x^2等。

如果您可能必须处理完全任意的指数并且数组的预分配是不可行的,请使用HashMap,其中键是指数,value是系数。

编辑:如果真的必须使用链接列表解决它,请对两个列表进行排序,然后并行遍历列表。在类似Python的伪代码中:

poly1_node = poly1_first_node
poly2_node = poly2_first_node
result_node = result_first_node
while poly1_node != Null and poly2_node != Null:
    if poly1_node.value2 == poly2_node.value2:
        result_node.value2 = poly1_node.value2
        result_node.value = poly1_node.value + poly2_node.value
        poly2_node = poly2_node.next
        poly2_node = poly2_node.next
    if poly1_node.value2 < poly2_node.value2:
        result_node.value2 = poly1_node.value2
        result_node.value = poly1_node.value
        poly1_node = poly1_node.next
    if poly2_node.value2 < poly1_node.value2:
        result_node.value2 = poly2_node.value2
        result_node.value = poly2_node.value
        poly2_node = poly2_node.next
    result_node.next = new Node()
    result_node = result_node.next
while poly1_node != Null:
    result_node.value2 = poly1_node.value2
    result_node.value = poly1_node.value
    poly1_node = poly1_node.next
    result_node.next = new Node()
    result_node = result_node.next
while poly2_node != Null:
    result_node.value2 = poly2_node.value2
    result_node.value = poly2_node.value
    poly2_node = poly2_node.next
    result_node.next = new Node()
    result_node = result_node.next

如果您知道输入始终已排序,则可以跳过排序。否则,排序将是非常重要的。

答案 2 :(得分:2)

我推荐数组或arraylist,使用数组索引作为多项式指数,并将数组值作为polinomials的系数。

例如,     3 + 4 * x + 5 * x ^ 4 将会     3 4 0 0 5 对于arraylist。

如果你创建一个名为Polynomial的类,并定义它的动作会更好。而不是将Node用作类。

答案 3 :(得分:1)

3x ^ 3 - x ^ 1与3x ^ 3 + 0x ^ 2 - x ^ 1 + 0相同。尝试在读取时以这种方式填充每个值。

答案 4 :(得分:1)

这假设多项式是以指数递减的形式写的: (如果情况不是这样,请告诉我们。)

当您读入一行中的元素时,请检查当前元素的指数是否恰好比前一个元素小一个。如果是,那就没问题了。如果不是,请采用这种方法:

a成为当前元素的指数,b成为前一个元素的指数。

然后使用此代码示例来解决此问题:

for(int i = b - 1; i > a; i--)
{
    //Insert an element of the form: 0*x^i.
}

答案 5 :(得分:0)

我同意使用数组的方法,但如果我们使用hashmap,我们无法在空间复杂度方面进行更多优化。

所以每个多项式方程都是一个hashmap,其中key是x的指数,value是x的cofficient。

现在你可以简单地遍历一个hashmap的键并将其添加到其他hashmap。