2.4一元多项式的相加
2020年清华-伯克利深圳学院962数学-数据方向基础综合考试大纲——盛世清北
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以下为2020年清华大学深圳国际研究生院962 《数学-数据方向基础综合》考研考试大纲：962 《数学-数据方向基础综合》考试内容：1.1什么是数据结构1.2基本概念和术语1.3抽象数据类型的表示与实现1.4算法和算法分析1.4.1算法1.4.2算法设计的要求1.4.3算法效率的度量1.4.4算法的存储空间需求2 线性表2.1线性表的类型定义2.2线性表的顺序表示和实现2.3线性表的链式表示和实现2.3.1线性链表2.3.2循环链表2.3.3双向链表2.4一元多项式的表示及相加3栈和队列3.1栈3.1.1抽象数据类型栈的定义3.1.2栈的表示和实现3.2栈的应用举例3.2.1数制转换3.2.2括号匹配的检验3.2.3行编辑程序3.2.4迷宫求解3.2.5表达式求值3.3栈与递归的实现3.4队列3.4.1抽象数据类型队列的定义3.4.2链队列——队列的链式表示和实现3.4.3循环队列——队列的顺序表示和实现3.5离散事件模拟4 串4.1串类型的定义4.2串的表示和实现4.2.1定长顺序存储表示4.2.2堆分配存储表示4.2.3串的块链存储表示4.3串的模式匹配算法4.3.1求子串位置的定位函数Index（S，T，pos）4.3.2模式匹配的一种改进算法4.4串操作应用举例4.4.1文本编辑4.4.2建立词索引表5 数组和广义表5.1数组的定义5.2数组的顺序表示和实现5.3矩阵的压缩存储5.3.1特殊矩阵5.3.2稀疏矩阵5.4广义表的定义5.5广义表的存储结构5.6m元多项式的表示5.7广义表的递归算法5.7.1求广义表的深度5.7.2复制广义表5.7.3建立广义表的存储结构6 树和二叉树6.1树的定义和基本术语6.2二叉树6.2.1二叉树的定义6.2.2二叉树的性质6.2.3二叉树的存储结构6.3遍历二叉树和线索二叉树6.3.1遍历二叉树6.3.2线索二叉树6.4树和森林6.4.1树的存储结构6.4.2森林与二叉树的转换6.4.3树和森林的遍历6.5树与等价问题6.6赫夫曼树及其应用6.6.1最优二叉树（赫夫曼树）6.6.2赫夫曼编码6.7回溯法与树的遍历6.8树的计数7 图7.1图的定义和术语7.2图的存储结构7.2.1数组表示法7.2.2邻接表7.2.3十字链表7.2.4邻接多重表7.3图的遍历7.3.1深度优先搜索7.3.2广度优先搜索7.4图的连通性问题7.4.1无向图的连通分量和生成树7.4.2有向图的强连通分量7.4.3最小生成树7.4.4关节点和重连通分量7.5有向无环图及其应用7.5.1拓扑排序7.5.2关键路径7.6最短路径7.6.1从某个源点到其余各顶点的最短路径7.6.2每一对顶点之间的最短路径8 动态存储管理8.1概述8.2可利用空间表及分配方法8.3边界标识法8.3.1可利用空间表的结构8.3.2分配算法8.3.3回收算法8.4伙伴系统8.4.1可利用空间表的结构8.4.2分配算法8.4.3回收算法8.5无用单元收集8.6存储紧缩9 查找9.1静态查找表9.1.1顺序表的查找9.1.2有序表的查找9.1.3静态树表的查找9.1.4索引顺序表的查找9.2动态查找表9.2.1二叉排序树和平衡二叉树9.2.2B树和B+树9.2.3键树9.3哈希表9.3.1什么是哈希表9.3.2哈希函数的构造方法9.3.3处理冲突的方法9.3.4哈希表的查找及其分析10 内部排序10.1概述10.2插入排序10.2.1直接插入排序10.2.2其他插入排序10.2.3希尔排序10.3快速排序10.4选择排序10.4.1简单选择排序10.4.2树形选择排序10.4.3堆排序10.5归并排序10.6基数排序10.6.1多关键字的排序10.6.2链式基数排序10.7各种内部排序方法的比较讨论11 外部排序11.1外存信息的存取11.2外部排序的方法11.3多路平衡归并的实现11.4置换一选择排序11.5最佳归并树12 文件12.1有关文件的基本概念12.2顺序文件12.3索引文件12.4ISAM文件和VSAM文件12.4.1ISAM文件12.4.2VSAM文件12.5直接存取文件（散列文件）12.6多关键字文件12.6.1多重表文件12.6.2倒排文件备考清华，需要完整的资料，需要坚定的信念，更需要完善的复习策略，把书本从薄读到厚，再从厚读到薄，最后通过目录，就能就能把所有知识脉络延展，相互关联起来，检查是否有知识盲区，这中间是一个艰难的过程，需要有足够的耐力和毅力，一路有盛世清北陪伴你，你的备考不会孤单！。
一元多项式的定义和运算讲解
令f (x)是F [x]的一个次数大于零的多项式，并且
此处
定理 2.4.2
例 在有理数域上分解多项式 为不可约因式的乘积.容易看出
（2）
一次因式x + 1自然在有理数域上不可约.我们证明， 二次因式 也在有理数域上不可约.不然的话, 将能写成有理数域上两个次数小于2的因式 的乘积，因此将能写成
这个定义的条件也可以用另一种形式来叙述
若多项式 有一个非平凡因式 而 ，那么 与 的次数显然都小于 的次数.反之，若 能写成两个这样的多项式的乘积，那么 有非平凡因式.因此我们可以说：
这里
多项式的减法
2.1.5 多项式加法和乘法的运算规则
（1）加法交换律:
（2）加法结合律:
（3）乘法交换律:
（4）乘法结合律:
（5）乘法对加法的分配律:
注意：
要把一个多项式按“降幂”书写
当
时，
叫做多项式的首项.
2.1.6 多项式的运算性质
定理
是数环R上两个多项式,并且
定义 2
设 是多项式 与 的一个公因式.若是 能被 与 的每一个公因式整除,那么 叫做 与 的一个最大公因式.
定义 1
的任意两个多项式 与 一定有最大公因式.除一个零次因式外, 与 的最大公因式是唯一确定的,这就是说，若 是 与 的一个最大公因式，那么数域F的任何一个不为零的数 c与 的乘积 ，而且当 与 不全为零多项式时，只有这样的乘积是 与 的最大公因式.
由此得出，
是
与
的最大公因式，而
定理 2.3.3
的两个多项式 与 互素的充分且必要条 件是：在 中可以求得多项式 与 ，使
一元多项式的相加实验报告
一元多项式的相加实验报告一元多项式的相加实验报告引言：一元多项式是数学中常见的概念，它由一个变量和一系列常数乘积的和组成。
在本实验中，我们将研究一元多项式的相加运算，并通过实验验证相加运算的性质和规律。
实验目的：1. 了解一元多项式的基本概念和相加运算规则；2. 掌握使用编程语言进行一元多项式相加的方法；3. 验证一元多项式相加的性质和规律。
实验过程：1. 准备工作：a. 确定一元多项式的表示方式：我们选择使用数组来表示一元多项式，数组的每个元素表示多项式中对应项的系数；b. 确定一元多项式的相加规则：将相同次数的项的系数相加得到新的多项式的对应项的系数；c. 编写程序：使用编程语言编写一段代码，实现一元多项式的相加运算。
2. 实验步骤：a. 输入两个一元多项式的系数：通过程序提示用户输入两个一元多项式的系数，以数组的形式保存；b. 进行相加运算：将两个一元多项式的对应项系数相加，得到新的一元多项式的系数；c. 输出相加结果：将相加得到的新的一元多项式的系数输出，以验证相加运算的正确性。
实验结果：我们进行了多次实验，以下是其中一次实验的结果：假设输入的两个一元多项式分别为：P(x) = 2x^3 + 4x^2 + 3x + 1Q(x) = 5x^2 + 2x + 6根据相加规则，我们将对应项系数相加，得到新的一元多项式的系数：R(x) = 2x^3 + (4+5)x^2 + (3+2)x + (1+6)= 2x^3 + 9x^2 + 5x + 7因此，相加运算的结果为：P(x) + Q(x) = 2x^3 + 9x^2 + 5x + 7实验结论：通过多次实验，我们验证了一元多项式的相加运算的正确性。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 一元多项式的相加运算是可行的，可以通过将相同次数的项的系数相加得到新的多项式的对应项的系数；2. 一元多项式的相加结果仍然是一元多项式，其次数和各项的系数均可能发生变化；3. 一元多项式的相加运算满足交换律和结合律。
一元多项式的求和
一元多项式的求和一元多项式的求和是数学中常见的问题，它涉及到对一元多项式中的各项进行求和运算，是代数学中的重要概念之一。
本文将介绍一元多项式的求和的基本概念、方法和应用。
一元多项式是指仅含有一个未知数的多项式，它由若干个单项式相加或相减而成。
每个单项式由系数和次数两部分组成，其中系数可以是实数、复数或其他数域中的元素，次数为非负整数。
一元多项式的一般形式可以表示为：P(x) = a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} + ... + a_1x + a_0其中，P(x)表示一元多项式，a_n, a_{n-1}, ..., a_1, a_0为系数，x为未知数，n为最高次数。
一元多项式的求和即是对多项式中各项的系数进行求和运算。
具体来说，就是将各项的系数相加得到一个结果。
例如，对于一元多项式：P(x) = 2x^3 - 5x^2 + 3x - 1我们可以将其系数相加得到求和结果为：2 + (-5) +3 + (-1) = -1这就是该一元多项式的求和结果。
对于一元多项式的求和，可以应用代数学中的求和公式或方法进行计算。
常见的求和方法包括直接相加法、分组求和法和利用求和公式法。
直接相加法是最简单直观的求和方法，即将各项的系数直接相加。
这种方法适用于项数较少或系数较简单的一元多项式。
例如，对于一元多项式：P(x) = 2x^3 - 5x^2 + 3x - 1我们可以直接相加得到求和结果为：2 + (-5) +3 + (-1) = -1分组求和法是将一元多项式中的各项按照次数进行分组，然后对每组的系数进行求和。
这种方法适用于项数较多或系数较复杂的一元多项式。
例如，对于一元多项式：P(x) = 2x^3 - 5x^2 + 3x - 1我们可以按次数分组得到：2x^3 + (-5x^2) + 3x + (-1)然后对每组的系数进行求和，得到求和结果为：2 + (-5) +3 + (-1) = -1利用求和公式法是根据一元多项式的特点，利用求和公式进行计算。
一元多项式相加问题实验报告
一元多项式相加问题实验报告一元多项式相加问题一、问题描述通过键盘输入两个形如P 0 +P 1 X 1 +P 2 X 2 +…+P n X 的多项式，经过程序运后在屏幕上输出它们的相加和。
二、数据结构设计一个一元多项式的每一个子项都由“系数-指数”两部分组成，因此可将其抽象为包含系数coef、指数exp、指针域next 构成的链式线性表。
将两个多项式分别存放在两个线性表中，然后经过相加后将所得多项式存放在一个新的线性表中，但是不用再开辟新的存储空间，只依靠结点的移动来构成新的线性表，期间可以将某些不需要的空间回收。
基于这样的分析，可以采用不带头结点的单链表来表示一个一元多项式。
具体数据类型定义为：struct node {float coef;//系数域int exp;//指数域struct node *next; }; 三、功能函数设计1、输入多项式的系数和指数初始化多项式的功能模块具体函数为node *in_fun() 此函数的处理较为全面，要求用户按照指数递增的顺序和一定的输入格式输入各个系数不为0 的子项，输入一个子项建立一个相关结点，当遇到输入结束标志时停止输入。
关键步骤具体如下：⑴控制用户按照指数递增的顺序输入r=a; while(r!=q-next){if(y=r-exp){cout“请按照指数递增顺序输入,请重新输入“;cinxy;break;}r=r-next;} 从头开始遍历，若遇到目前输入的指数不是最大时，就跳出循环，让用户重新输入。
⑵当输入的系数为零时，不为其分配存储空间存储while(x==0) { cinxy; continue;} 即若系数为0，不再进行动态分配并新建结点，而是重新提取用户输入的下一个子项的系数和指数，利用continue 进入下一次循环。
⑶初始化完成后将最后一个结点的指针域置为空，并返回该新建链表的首地址。
if(q!=NULL)q-next=NULL;return a; ⑷动态分配空间新建结点存储系数和指数的代码如下：p=new node;p-coef=x;p-exp=y;if(a==NULL) a=p;else q-next=p;q=p; 2、多项式显示功能函数由于系数有正有负，故采取如下处理：对于正数，输出时在前面加“+”，头指针除外；对于负数，直接将系数输出即可，即：p=a;while(p){if(p==a)coutp-coef"*x^"p-else if(p-coef0)coutp-coef"*x^"p-else if(p-coef0)cout"+"p-coef"*x^"p-p=p-next;} 输出的多项式的形式形如：P 1 X^1+P 2 X^2+…+P n X^n 3、多项式相加的功能函数函数为：node *plus_fun(node *a,node *b) 此函数根据在 1 中初始化的两个多项式进行相加运算，并存放在以c 为头指针的一个新链表中。
线性表
举例:
La=(34，89，765，12，90，-34，22) 数据元素类型为int。 Ls=(Hello,World, China, Welcome) 数据元素类型为 string。 Lb=(book1,book2,...,book100) 数据元素类型为下列所示的结 构类型： struct bookinfo { int No; //图书编号 char *name; //图书名称 char *auther; //作者名称 ...; };
素的方法被称为随机存取法，使用这种存取方法的存储结构被
称为随机存储结构。
在C语言中，实现线性表的顺序存储结构的类型定义
typedef int ElemType; //定义顺序表中元素的类型 #define INITSIZE 100 //顺序表存储空间初始分配量 #define LISTINCREMENT 10 //线性表存储空间的分配增量 typedef struct { ElemType *data; int length; //存储空间的基地址 //线性表的当前长度
说明：
1. 某数据结构上的基本运算，不是它的全部运算，而是一些 常用的基本的运算，而每一个基本运算在实现时也可能根据不 同的存储结构派生出一系列相关的运算来， 没有必要全部定义 出它的运算集。掌握了某一数据结构上的基本运算后，其它的 运算可以通过基本运算来实现，也可以直接去实现。 2. 在上面各操作中定义的线性表Ｌ仅仅是一个抽象在逻辑结 构层次的线性表，尚未涉及到它的存储结构，因此每个操作在 逻辑结构层次上尚不能用具体的某种程序语言写出具体的算法， 而算法的实现只有在存储结构确立之后。
4. 求顺序表的长度 int getlen(sqlist L) { return (L.length); } 5. 判断顺序表是否为空 int listempty(sqlist L) { if (L.length==0) return 1; else return 0; }
线性表——一元多项式的求和
线性表——⼀元多项式的求和♥注：未经博主同意，不得转载。
多项式的表⽰与求和是线性表应⽤的典型案列。
在数学上，⼀元多项式P（x）的表⽰为：P（x）=a0+a1x+a2x2+…+anxn其中，n为⼤于或等于0的整数，表⽰x的幂：a o,a1,…a n为系数，a n≠0,a0，a1，…，a n-1可以为0，也可以不为0。
⼀元多项式的表⽰ 为了表⽰⼀元多项式，可以将其所有项的系数⽤⼀个线性表来表⽰：（a0,a1,…，a n）。
这个线性表可以使⽤顺序存储结构或链式存储结构来存储，从⽽进⾏多项式的有关运算。
若采⽤顺序存储结构，可使⽤⼀个⼀维数组存储这个线性表，即多项式的系数，⽽相应的幂则使⽤数组下标来表⽰。
⼀元多项式的顺序存储结构如下：1 typedef int DataType;2const int MaxPolySize=100;34class Polyn5 {6private:7 DateType data[MaxPolySize];8int size; //元素的个数910public:11 Polyn(){size = 0;} //构造⼀个空多项式12 ~Polyn();1314void Clear(){size=0;} //清空15 Polyn sum(Polyn a); //多项式相加16 Polyn sub(Polyn a); //多项式相减17 }; 但多项式的顺序存储有⼀个缺点：当存储形如P(x)=1+10x99的多项式时，由于a1到a98均为0，所以⽤来存储⼀元多项式的⼀维数组中的绝⼤部分单元存储的值都是0，导致存储效率低下，造成存储空间的浪费。
因此，⼀般采⽤链式存储结构来描述⼀元多项式。
⼀元多项式的链式存储必须显式地表达系数值和幂值，这是由于链式存储打破了顺序存储中原有的幂与数组下标间的⼀⼀对应关系，⼀元多项式的项的结点结构表⽰如图所⽰。
⼀元多项式的链式存储结构表⽰如下：12struct term3 {4double coef; //系数5int expn; //指数6 };7struct PNode8 {9 term data;10 PNode *next;11 };12class Ployn13 {14 PNode *phead;15public:16 Polyn()17 { //构造函数18 phead =new PNoed;19if(phead= =NULL)20 exit(0);21 phead->next=NULL;22 }23 ~Polyn(); //析构函数2425void PolynAdd(Ployn Pa,Ployn Pb); //两个多项式相加26void Print(); //打印多项式27void Create(); //建⽴多项式28 };29⼀元多项式的求和 本节以多项式的加法为例，讲述⼀元多项式操作的实现。
高等代数课件 第二章
三、 多项式的带余除法定理
定理 设f x, gx F[x] ，且 gx 0，则存在
qx, rxF[x], 使得
f x gxqx rx
这里 rx 0，或者 0 rx 0 gx. 并且满足上述条件的 qx和r(x) 只有一对。
注1： qx, rx分别称为 gx除f (x)所得的商式和
余式
注2： gx 0, gx| f x rx 0.
使以下等式成立:
f xux gxvx dx
三、多项式的互素
1. 互素的定义
定义 3 如果 Fx 的两个多项式除零次多项式外
不再有其它的公因式，我们就说，这两个多项式互素.
2. 互素的性质
(1)定理 2.3.3 Fx的两个多项式 f x与gx 互素
的充分且必要条件是：在 Fx中可以求得多项式 ux
二.教学目的 1.掌握最大公因式,互素概念. 2.熟练掌握辗转相除法 3.会应用互素的性质证明整除问题
三.重点,难点 辗转相除法求最大公因式. 证明整除问题
一、最大公因式的定义
定义 1 令 f x和 gx是F [x]的两个多项式，若 是F [x]的一个多项式hx 同时整除 f x和gx ，那么 hx 叫做 f x与gx的一个公因式.
f1x, f2 x,, fk x,及 q1x, q2 x,, qk x,
使得
fk1x fk x qk1xgx
而
0 f x 0 f1x 0 gx
由于多项式 f1x, f2x,的次数是递降的, 故存在k使
fk x 0或0 fk x 0gx ，于是
qx q1x qk x及rx fk x
系数所在范围对整除性的影响
二、教学目的
1．掌握一元多项式整除的概念及其性质。 2．熟练运用带余除法。
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一元多项式的相加算法分析
if(pa->exp < pb->exp) { qa=pa; pa=pa->next }
qa La pa
pa->exp < pb->exp: pa结点是 结果多项式中的一 项，pa后移， pb不动
7 0
qb
pb
3 1
9 8
5 17 ^
7 0 8 1
3 1 22 7
9 8 -9 8 ^
5 17 ^
Lb 相加后： La
7 0
11 1
22 7
5 17 ^
运算规则
设pa,pb分别指向La,Lb中某一结点，pa,pb初值是第一结点
pa->exp < pb->exp: pa结点是结果多项式中的一 项， pa后移,pb不动
比较 pa->exp与 pb->exp
pa->exp > pb->exp: pb结点是结果多项式中的一 项， 将pb插在pa之前,pb后移,pa不动 =0：从La中删去pa所指结点， pa->exp = pb->exp: 释放pa,pb，pa,pb后移 系数相加 0：修改pa系数域,释放pb， pa,pb后移
直到pa或pb为NULL
若pb==NULL，结束
La pa->exp = pb->exp: 系数相 加 0：修改pa系数域,释放pb， pa,pb后移
7 0
qb
pb
11 3
1
9 8
5 17 ^
Lb
8 1
22 7
-9 8 ^
一元多项式的相加算法分析
if(pa->exp > pb->exp) { qb=pb;pb=pb->next; qb->next=qa->next; qa->next=qb;qa=qb; }
7 0
11 1
qb qa
9 8
pb
5 17 ^
pb=NULL
Lb
22 7
-9 8 ^
11
Void AddPoly(PolyList La,PolyList Lb);
A( x) 7 3x 9 x8 5 x17 B( x) 8 x 22 x7 9 x8
La Lb
7 0 8 1
3 1 22 7
9 8 -9 8 ^
5 17 ^
一元多项式的相加算法分析
相加前： La
• 存储结构 顺序表？ 线性链表？
2.4 线性表的应用举例— 一元多项式的表示及相加
•顺序表 y1=1+2x+5x2+10x4-3x5
但如果多项式是这样的呢？
S ( x) 1 3x1000 2 x 20000
y2=3x-5x2+10x6-3x7
/*将一元多项式La和Lb相加，结果存放在La中*/ Void AddPoly(SqList La,SqList Lb); La Lb
1 0
2 5 3
5 0 -5
0 0
10 0
-3 7 10
-3 -3
2.4 线性表的应用举例— 一元多项式的表示及相加
•线性链表
• 线性链表结点定义
coef exp *next
typedef struct PolyNode { int coef, exp ; //coef存放系数，exp存放指数 struct PolyNode *next; }PolyNode,*PolyList; /*将多项式La和Lb相加，结果用La返回*/
qa Lห้องสมุดไป่ตู้ pa
pa->exp > pb->exp: pb结 点是结果多项式中的一项， 将pb插在pa之前,pb后 移,pa不动
7 0
qb
11 1
pb
9 8
5 17 ^
Lb
22 7
-9 8 ^
11
if(pa->exp == pb->exp) if(pa->coef + pb->coef !=0) { { pa->coef+=pb->coef; qa=pa; } pa->exp = pb->exp: else 系数相加 { =0：从La中删去pa所指 qa->next=pa->next; 结点,释放pa,pb，pa,pb free(pa); 后移 } pa=qa->next; qb=pb; pb=pb->next; free(qb); pa } La
Lb
8 1
22 7
-9 8 ^
一元多项式的相加算法分析
if(pa->exp == pb->exp) { if(pa->coef + pb->coef !=0) { pa->coef+=pb->coef; qa=pa; } pa=qa->next; qb=pb; pb=pb->next; free(qb); qa pa }
2.4 线性表的应用举例— 一元多项式的表示及相加
•一元多项式的逻辑结构：
em e1 e2 Pn ( x) P x P x P x 1 2 m
其中 0 e1 e2 em（Pi为非零系数） 用数据域含两个数据项的线性表表示
P1，e1， P2，e2， Pm，em
2.4 线性表的应用举例— 一元多项式的表示及相加
•问题分析：
• 何为一元多项式
y1=1+2x+5x2+10x4-3x5
• 如何用计算机解决一元多项式相加问题
y1=1+2x+5x2+10x4-3x5
y2=3x-5x2+10x6-3x7
y1+y2结果为： 1+5x+10x4-3x5+10x6-3x7
解题思路： 1.分析一元多项式的逻辑结构 2.根据问题特点，确定其存储结 构 3.依据存储结构，写出基本运算