#include<iostream>
using namespace std;
#define ElemType char

typedef struct LNode // 定义结构体
{
	ElemType data; // 结点的数据域
	struct LNode* next; // 结点的指针域
}LNode, * LinkList; // LNode定义头指针，*LinkList定义其他结点的指针变量

void InitList(LinkList& L) // 初始化链表
{
	L = new LNode; // 生成新结点作为头结点，并使头指针L指向头结点
	L->next = NULL; // 将头结点的指针域置空
}

void ListInsertLast(LinkList& L) // 尾插法
{
	LinkList p = L;
	while (p->next != NULL) // 将指针p遍历到链表结束
	{
		p = p->next;
	}
	cout << "请输入你要插入的元素（输入0退出）：" << endl;
	ElemType x;
	while (1)
	{
		cin >> x;
		if (x == '0') // 判断是否结束尾插
			break;
		LNode* s = new LNode; // 创建一个新结点
		// 将新结点插入链表结尾
		s->data = x;
		s->next = NULL;
		p->next = s;
		p = s;
	}
}

void ListInsert(LinkList& L, int i, ElemType e) // 在链表中第 i 个位置插入一个数据元素 e
{
	LinkList p = L; // 创建一个临时指针
	int j = 0;
	while (p->next != NULL && (j < i - 1)) // 遍历链表，使指针p指向插入位置前结点
	{
		p = p->next;
		j++;
	}
	LNode* s = new LNode; // 创建一个新结点
	s->data = e;
	// 将新结点插入相应位置
	s->next = p->next;
	p->next = s;
}

void OutPutAll(LinkList& L) // 输出链表L中所有元素
{
	LinkList p = L->next; // 跳过头结点，使p指向链表的第一个元素
	cout << "中的元素如下：" << endl;
	while (p != NULL) // 遍历输出
	{
		cout << p->data << "\t";
		p = p->next;
	}
	cout << endl;
}

void OutLength(LinkList& L) // 输出链表L的长度
{
	LinkList p = L->next; // 跳过头结点，使p指向链表的第一个元素
	int i = 0;
	while (p != NULL) // 遍历计数
	{
		i++;
		p = p->next;
	}
	cout << "该链表的长度为：" << i << endl; // 输出线性表长度
}

void IfNull(LinkList& L) // 判断线性表是否为空
{
	if (L->next == NULL)
		cout << "该线性表为空！" << endl;
	else
		cout << "该线性表不为空！" << endl;
}

void OutPut(LinkList& L, int i) // 输出链表L的第i位元素
{
	int j = 0;
	LinkList p = L->next; // 跳过头结点，使p指向链表的第一个元素
	while (1)
	{
		if (p == NULL) // 若遍历过程中始终没有找到该元素 则输出“该线性表长度不够”
		{
			cout << "该线性表长度不够！" << endl;
			return;
		}
		if (j == i - 1) // 若在遍历完成前找到该元素 则输出
		{
			cout << "第" << i << "个元素为：" << p->data << endl;
			return;
		}
		p = p->next;
		j++;
	}
}

void LocateElem(LinkList& L, ElemType e) // 输出链表L中某元素的位置
{
	LinkList p = L->next; // 跳过头结点，使p指向链表的第一个元素
	int i = 1;
	while (p != NULL) // 遍历链表
	{
		if (p->data == e) // 查找到对应元素 并输出其位置
		{
			cout << "元素 " << e << " 在第" << i << "位。" << endl;
			return;
		}
		p = p->next;
		i++;
	}
	cout << "未查到元素" << e << endl; // 若未查到 则输出 "未查到元素"
}

void Delete(LinkList& L, int i) // 删除单链表 L 中的第 i 个元素  
{
	LinkList p = L; // 使p指向头结点
	int j = 0;
	while (p != NULL) // 遍历链表
	{
		if (j == i - 1) // 遍历到要删除的元素的位置时 删除对应元素并跳出函数
		{
			p->next = p->next->next;
			return;
		}
		p = p->next;
		j++;
	}
	cout << "该线性表长度不够！" << endl; // 若始终没有遍历到 则输出 "该线性表长度不够！"
}

void unSortList(LinkList& L) // 单链表“原地”逆转
{
	LinkList p1, p2; // 定义两个结构体指针
	p1 = L->next;
	L->next = NULL;
	while (p1 != NULL) // 不断断开结点 插入头结点与第一个数据元素之间
	{
		p2 = p1->next;
		p1->next = L->next;
		L->next = p1;
		p1 = p2;
	}
}

void ShowList() // 菜单展示
{
	cout << "***************************************" << endl;
	cout << "**     --------功能选项--------      **" << endl;
	cout << "**     1.采用尾插法连续插入元素      **" << endl;
	cout << "**     2.输出单链表                  **" << endl;
	cout << "**     3.输出单链表长度              **" << endl;
	cout << "**     4.判断单链表是否为空          **" << endl;
	cout << "**     5.输出单链表的第 i 个元素     **" << endl;
	cout << "**     6.输出某元素的位置            **" << endl;
	cout << "**     7.插入元素                    **" << endl;
	cout << "**     8.删除单链表中的第 i 个元素   **" << endl;
	cout << "**     9.单链表“原地”逆转          **" << endl;
	cout << "**     0.结束程序                    **" << endl;
	cout << "***************************************" << endl;
	cout << "**     --------新增选项--------      **" << endl;
	cout << "**     10.求交集（求交算法）         **" << endl;
	cout << "**     11.求并集（求并算法）         **" << endl;
	cout << "**     12.求差集（集合求差）         **" << endl;
	cout << "***************************************" << endl;
	cout << " >> 请输入您的选项:" << endl;
	cout << " >> ";
}

/******************************************************************/
// 实验三 新增函数 
void Merge_jiao(LinkList& La, LinkList& Lb) // 求交集算法
{
	LinkList pa = La; // 为La创建一个临时指针
	LinkList pb; // 为Lb创建一个临时指针
	LinkList p; // 临时指针 用于释放空间
	while (pa->next != NULL) // 遍历链表La 始终使用指针的下一个数据
	{
		int t = 1; // 作为判断是否重复的依据  
		// 0 -> 重复 
		// 1 -> 不重复 
		pb = Lb->next;
		while (pb != NULL)
		{
			if (pa->next->data == pb->data)
			{
				t = 0; // 记录 并跳出 
				break;
			}
			pb = pb->next;
		}
		if (t == 1)
		{
			p = pa->next;
			pa->next = pa->next->next; // 不重复则删去 
			delete p;
		}
		else
			pa = pa->next; // 重复则保留 
	}
	cout << "集合A与集合B的交集";
	OutPutAll(La); // 输出交集集合 
}

void Merge_bing(LinkList& La, LinkList& Lb) // 求并集算法
{
	LinkList pa = La; // 为La创建一个临时指针
	LinkList pb; // 为Lb创建一个临时指针
	LinkList p; // 临时指针 用于释放空间
	while (pa->next != NULL) // 遍历链表La 始终使用指针的下一个数据
	{
		pb = Lb;
		while (pb->next != NULL)
		{
			if (pa->next->data == pb->next->data)
			{
				p = pb->next;
				pb->next = pb->next->next; // 对集合B中的元素进行修改 
				delete p;
			}
			else
				pb = pb->next;
		}
		pa = pa->next;
	}
	pa->next = Lb->next; // 将集合A与集合B连接 
	cout << "集合A与集合B的并集";
	OutPutAll(La); // 输出并集 
}

void Merge_cha(LinkList& La, LinkList& Lb) // 求差集算法
{
	LinkList pa = La; // 为La创建一个临时指针
	LinkList pb; // 为Lb创建一个临时指针
	LinkList p; // 临时指针 用于释放空间
	while (pa->next != NULL) // 遍历链表La 始终使用指针的下一个数据
	{
		int t = 1; // 记录是否重复 
		pb = Lb->next;
		while (pb != NULL)
		{
			if (pa->next->data == pb->data)
			{
				t = 0; //重复 
				break;
			}
			pb = pb->next;
		}
		if (t == 0) // 若重复 则删去
		{
			p = pa->next;
			pa->next = pa->next->next;
			delete p;
		}

		else // 否则保留 
			pa = pa->next;
	}
	cout << "集合A与集合B的差集";
	OutPutAll(La); // 输出差集 
}

void achieve()
{
	LNode* L; // 创建一个头指针
	LNode* La, * Lb; // 为求交、并、差集构造两个头指针
	// 1、初始化单链表
	InitList(L); // 为头指针创建一个头结点，并使头指针指向该头结点
	int i; // 临时存储位置
	int select; // 存储选项
	ElemType e; // 临时存储数据元素
	while (1)
	{
		ShowList();
		cin >> select;
		if (select == 0)
			break;
		switch (select)
		{
		case 1:
			// 2、一次采用尾插法插入a、b、c、d、e元素
			ListInsertLast(L);
			cout << "插入后的链表";
			OutPutAll(L);
			break;
		case 2:
			// 3、输出单链表
			OutPutAll(L);
			break;
		case 3:
			// 4、输出单链表长度
			OutLength(L);
			break;
		case 4:
			// 5、判断单链表是否为空
			IfNull(L);
			break;
		case 5:
			// 6、输出单链表的第3个元素
			cout << "请输入i：";
			cin >> i;
			OutPut(L, i);
			break;
		case 6:
			// 7、输出元素d的位置
			cout << "请输入要查找的元素：";
			cin >> e;
			LocateElem(L, e);
			break;
		case 7:
			// 8、在第4个元素位置上插入f元素
			cout << "请输入要插入的位置：";
			cin >> i;
			cout << "请输入要插入的元素：";
			cin >> e;
			ListInsert(L, i, e);
			// 9、输出插入后的单链表
			cout << "插入后的链表";
			OutPutAll(L);
			break;
		case 8:
			// 10、删除单链表中的第2个元素
			cout << "请输入i：";
			cin >> i;
			Delete(L, i);
			// 11、输出删除后的单链表
			cout << "删除后的链表";
			OutPutAll(L);
			break;
		case 9:
			// 12、单链表“原地”逆转，要求算法空间复杂度为O（1）
			unSortList(L);
			cout << "逆序后的链表";
			OutPutAll(L);
			break;
		case 10:
			// 求交集
			InitList(La); // 将La初始化
			InitList(Lb); // 将La初始化
			cout << "下面为对集合A的操作：" << endl;
			ListInsertLast(La); // A中储存元素
			cout << "下面为对集合B的操作：" << endl;
			ListInsertLast(Lb); // B中储存元素
			Merge_jiao(La, Lb); // 求集合A与B的交集 并输出
			delete La;
			delete Lb;
			break;
		case 11:
			// 求并集
			InitList(La); // 将La初始化
			InitList(Lb); // 将La初始化
			cout << "下面为对集合A的操作：" << endl;
			ListInsertLast(La); // A中储存元素
			cout << "下面为对集合B的操作：" << endl;
			ListInsertLast(Lb); // B中储存元素
			Merge_bing(La, Lb); // 求集合A与B的并集 并输出
			delete La;
			delete Lb;
			break;
		case 12:
			// 求差集
			InitList(La); // 将La初始化
			InitList(Lb); // 将La初始化
			cout << "下面为对集合A的操作：" << endl;
			ListInsertLast(La); // A中储存元素
			cout << "下面为对集合B的操作：" << endl;
			ListInsertLast(Lb); // B中储存元素
			Merge_cha(La, Lb); // 求集合A与B的差集 并输出
			delete La;
			delete Lb;
			break;
		default:
			cout << "请输入正确的选项！" << endl;
		}
		system("pause"); // 暂停操作
		system("cls"); // 清屏操作
	}
}

int main()
{
	achieve(); // 实现函数
	return 0;
}