10数据结构实验指导书朱素英.docx
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10数据结构实验指导书朱素英
《—数据结构—》
实验指导书
朱素英编写
适用专业：
计算机科学与技术
计算机网络工程
湖南人文科技学院计算机科学技术系
2008年8月
前言
《数据结构》课程是计算机科学与技术专业的一门必修的专业基础课。
这门课程的主要特点是实践性很强,不仅要学习基本理论知识,更要注重上机实践,通过上机实践验证算法的正确性,掌握和巩固所学理论知识。
通过对本课程中算法设计和上机实践的训练，培养学生的数据抽象能力和程序设计的能力，为后续课程，特别是软件课程打下坚实的知识基础。
要求学生掌握各种常用数据结构的逻辑结构，存储结构及有关操作的算法。
通过本课程的学习，要求学生了解数据结构及其分类、数据结构与算法的密切关系；熟悉各种基本数据结构及其操作，学会根据实际问题要求来选择数据结构；掌握设计算法的步骤和算法分析方法；掌握数据结构在排序和查找等常用算法中的应用。
为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养了解数据结构及其分类、数据结构与算法的密切关系；熟悉各种基本数据结构及其操作，学会根据实际问题要求来选择数据结构；掌握设计算法的步骤和算法分析方法；掌握数据结构在排序和查找等常用算法中的应用等方面的技能，设置的以下十二个的具体实验项目，这些实验项目中有验证性实验、综合性实验与设计性实验，在每一个具体实验中都有标明。
各项实验主要了解、掌握的具体知识，在每个实验中都有说明。
本实验指导书对计算机科学与技术专业与网络工程专业均适应。
目录（顺序表的基本操作
栈的基本操作
队列的基本操作
串的模式匹配
二叉树的基本操作
哈夫曼树与哈夫曼编码
）
实验一：
顺序表的基本操作1
实验二：
单链表的基本操作9
实验三：
栈的基本操作14
实验四：
队列的基本操作16
实验五：
串的模式匹配19
实验六：
矩阵的基本运算22
实验七：
二叉树的基本操作29
实验八：
哈夫曼树与哈夫曼编码34
实验九：
图的最短路径算法38
实验十：
哈希表的基本操作40
实验十一：
各种排序算法44
实验十二：
银行模拟48
实验一：
顺序表的基本操作
实验学时：
2
实验类型：
验证
实验要求：
选修
一、实验目的
1．掌握使用VC++进行控制台应用程序编写的基本方法
2．掌握顺序表的初始化、销毁、数据元素的插入和删除以及顺序表的输出等基本操作。
二、实验内容
顺序表的初始化、插入和删除
三、程序清单
1、运行环境
Visualc++6.0的微机一台
2、程序清单
//线性表的顺序结构算法实现
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#defineOVERFLOW-2
#defineOK1
#defineERROR0
//数据类型说明
typedefintElemType;
typedefintStatus;
#defineList_init_size100
//线性表存储空间初始分配量
#defineListincrement10
//线性表存储空间分配增量
typedefstruct{
ElemType*elem;//存储空间基址
intlength;//当前长度
intlistsize;//当前分配的存储容量
//（以sizeof（ElemType）为单位）
}sqlist;
//初始化线性表：
StatusInitList（sqlist&L）
{//构造一个空线性表L
L.elem=（ElemType*）malloc（List_init_size*sizeof（ElemType））;
if（!
L.elem）exit（OVERFLOW）;
L.length=0;
L.listsize=List_init_size;
returnOK;
}
//在一个空的线性表中输入N个数据：
Statussqlistinput（sqlist&L,intn）
{inti=0;
if（n>L.listsize）returnERROR;
for（;i{scanf（"%d",&L.elem[i]）;
}
L.length=n;
returnOK;
}
//判线性表是否为空
StatusListEmpty（sqlistL）
{if（!
L.length）returnERROR;
elsereturnOK;
}
//求线性表的长度
StatusListLength（sqlistL）
{returnL.length;
}
//将线性表L的数据输出：
Statussqlistoutput（sqlistL）
{inti;
for（i=0;iprintf（"%4d",L.elem[i]）;
printf（"\n"）;
returnOK;}
//取线性表的第i个元素，其结果保存在e中
StatusGetElem（sqlistl,inti,ElemType&e）
{
if（i<1||i>l.length+1）returnERROR;
e=l.elem[i-1];
returnOK;
}
//定义两个数据元素相等的比较函数
Statusequal（ElemTypee1,ElemTypee2）
{if（e1==e2）
returnOK;
else
returnERROR;
}
//根据compare（）函数在线性表中定位元素e的位置
intLocateElem_sq（sqlistL,ElemTypee,Status（*compare）（ElemType,ElemType））//成功返回位序，否则返回0
{inti=1;
ElemType*p;
p=L.elem;
while（i<=L.length&&!
（*compare）（*p++,e））++i;
if（i<=L.length）returni;
elsereturn0;
}//locateElem_sq
//在线性表中求某元素的前趋结点，如存在则返回其前趋结点pre_e的值，否则返回出错信息
StatusPriorElem（sqlistL,ElemTypecur_e,ElemType&pre_e）
{intpos;
pos=LocateElem_sq（L,cur_e,equal）;
if（pos==0）returnERROR;
elseif（pos==1）returnOVERFLOW;//overflow表示位于第一个
else{
GetElem（L,pos-1,pre_e）;
returnOK;
}
}
//在线性表中求某元素的后继结点
StatusNextElem（sqlistL,ElemTypecur_e,ElemType&next_e）
{intpos;
pos=LocateElem_sq（L,cur_e,equal）;
if（pos==0）returnERROR;
elseif（pos==L.length）returnOVERFLOW;//overflow表示最后一个
else{
GetElem（L,pos+1,next_e）;
returnOK;
}
}
//在线性表中插入一个元素
StatusListinsert_sq（sqlist&L,inti,ElemTypee）{
ElemType*p,*q,*newbase;
if（i<1||i>L.length+1）returnERROR;
if（L.length>=L.listsize）{
newbase=（ElemType*）realloc（L.elem,（L.listsize+Listincrement）*sizeof（ElemType））;
if（!
newbase）exit（OVERFLOW）;
L.elem=newbase;L.listsize+=Listincrement;}
q=&（L.elem[i-1]）;
for（p=&（L.elem[L.length-1]）;p>=q;--p）*（p+1）=*p;
*q=e;++L.length;
returnOK;
}//listinsert_sq;
//在线性表中删除第i个元素，其结果保留在e中
StatusListdelete_sq（sqlist&l,inti,ElemType&e）
{
ElemType*p,*q;
if（i<1||i>l.length+1）returnERROR;
p=&（l.elem[i-1]）;
e=*p;
q=l.elem+l.length-1;
for（++p;p<=q;++p）*（p-1）=*p;
--l.length;
returnOK;
}//listdelete_sq;
//将la和lb线性表归并到lc
voidmergelist_sq（sqlistla,sqlistlb,sqlist&lc）
{ElemType*pa,*pb,*pc,*pa_last,*pb_last;
pa=la.elem;
pb=lb.elem;
lc.listsize=lc.length=la.length+lb.length;
pc=lc.elem=（ElemType*）malloc（lc.listsize*sizeof（ElemType））;
if（!
lc.elem）exit（OVERFLOW）;
pa_last=la.elem+la.length-1;pb_last=lb.elem+lb.length-1;
while（（pa<=pa_last）&&（pb<=pb_last））
if（*pa<=*pb）*pc++=*pa++;else*pc++=*pb++;
while（pa<=pa_last）*pc++=*pa++;
while（pb<=pb_last）*pc++=*pb++;
}//mergelist_sq;
//对线性表的元素进行排序
Statussortsqlist（sqlist&L）
{//冒泡排序
inti,j,len;
ElemTypet;
len=ListLength（L）;
for（i=len-1;i>=1;i--）
for（j=0;j{if（L.elem[j]>L.elem[j+1]）
{t=L.elem[j];
L.elem[j]=L.elem[j+1];
L.elem[j+1]=t;
}
}
returnOK;
}
voidmain（）
{sqlistla,lb,lc;
intn,m,i,e,k,cur_e,pre_e,next_e;
//建立线性表，并输入输出线性表的数据
InitList（la）;InitList（lb）;
printf（"pleaseinputla'snumbers:
n（请输入线性表la的元素个数n）\n"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"pleaseinputlannumbers:
（请输入线性表la的n个元素）\n"）;
sqlistinput（la,n）;
sqlistoutput（la）;
printf（"\n"）;
//调用插入函数，对线性表进行插入操作
printf（"请输入要插入的元素的位置和插入的值\n"）;
scanf（"%d%d",&i,&e）;
Listinsert_sq（la,i,e）;
sqlistoutput（la）;
//调用删除函数，对线性表进除删操作
printf（"请输入要删除的元素的位置\n"）;
scanf（"%d",&i）;
Listdelete_sq（la,i,e）;
printf（"thedeledatais%d\n",e）;
sqlistoutput（la）;
printf（"pleaseinputthegetdata'slocate\n"）;
scanf（"%d",&i）;
//调用GetElem（）函数，取第I个位置的元素的值。
GetElem（la,i,e）;
printf（"thegetdatais%d\n",e）;
printf（"pleaseinputthelocateelem'sdata:
cur_e\n"）;
//调用LocateElem_sq（）函数，求元素cur_e的位置。
scanf（"%d",&cur_e）;
k=LocateElem_sq（la,cur_e,equal）;
printf（"thelocateis%d\n",k）;
//调用PriorElem（）函数，求元素cur_e的前驱。
printf（"pleaseinputthecur_edata\n"）;
scanf（"%d",&cur_e）;
PriorElem（la,cur_e,pre_e）;
printf（"thepre_eis%d\n",pre_e）;
//调用NextElem（）函数，求元素cur_e的后继。
printf（"pleaseinputthecur_edata\n"）;
scanf（"%d",&cur_e）;
NextElem（la,cur_e,next_e）;
printf（"thenext_eis%d\n",next_e）;
//建立两个线性表并排序然后归并
printf（"pleaseinputlb'snumbers:
m\n"）;
scanf（"%d",&m）;
printf（"pleaseinputlbmnumbers:
\n"）;
sqlistinput（lb,m）;
printf（"\n"）;
sqlistoutput（lb）;
sortsqlist（la）;
printf（"thesortlistlais:
\n"）;
sqlistoutput（la）;
sortsqlist（lb）;
printf（"thesortlistlbis:
\n"）;
sqlistoutput（lb）;
mergelist_sq（la,lb,lc）;
printf（"laandlb'smergelistis:
\n"）;
sqlistoutput（lc）;
}
四、思考题
1．如何实现顺序表的逆置
2．每次删除操作时，都会使得大量的数据元素移动，删除多个数据元素时，就需多次移动数据元素。
能否一次进行删除多个数据元素的操作，使得数据元素的移动只进行一次。
实验二：
单链表的基本操作
实验学时：
2
实验类型：
验证
实验要求：
必修
一、实验目的
1．定义单链表的结点类型。
2．熟悉对单链表的一些基本操作和具体的函数定义。
3．通过单链表的定义掌握线性表的链式存储结构的特点。
4．掌握循环链表和双链表的定义和构造方法
二、实验内容
链表的创建、插入与删除操作
三、程序清单
1、运行环境
装有Visualc++6.0的微机一台
2、程序清单
//链表的创建及插入、删除操作
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#defineNULL0
#defineerror0
#defineok1
#defineoverflow-2
#defineinfeasible-1
//类型定义
typedefintStatus;
typedefintElemType;
//定义链表的存储结构
typedefstructLNode
{intdata;//数据域
structLNode*next;//指针域
}LNode,*LinkList;//链表的类型
StatusGetElem_l（LinkListL,inti,ElemType&e）
//L为带头结点的单链表，当第i个元素存在时，其值赋给e.
{intj;
LinkListp;
p=L->next;j=1;
while（p&&j{p=p->next;++j;}
if（!
p||j>i）returnerror;
e=p->data;
returnok;
}
//逆序创建链表
voidCreatList_L1（LinkList&L,intn）//n为元素个数，L为头结点
{inti;
LinkListp;
L=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;//生成头结点
L->next=NULL;
for（i=n;i>0;i--）//链头插入法
{p=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;
scanf（"%d",&p->data）;
p->next=L->next;
L->next=p;
}
}
//正序创建单链表
voidCreatList_L2（LinkList&L,intn）///n为元素个数，L为头结点
{inti;
LinkListp,q;
L=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;
q=L;
for（i=0;i{p=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;
scanf（"%d",&p->data）;
q->next=p;
q=p;
}
q->next=NULL;
}
//输出链表
voidprint（LinkListL）
{LinkListp;
p=L->next;
while（p）
{printf（"%d",p->data）;
p=p->next;
}
}
//链表的插入操作
intListInsert（LinkList&L,inti,inte）
{LinkListp,s;
intj;
p=L;j=0;
while（p&&j{p=p->next;++j;}
if（!
p||j>i-1）returnerror;
s=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;
s->data=e;s->next=p->next;
p->next=s;
returnok;
}
//链表的删除操作
intListDelete（LinkList&L,inti,int&e）
{LinkListp,q;
intj;
p=L;j=0;
while（p->next&&j{p=p->next;++j;}
if（!
（p->next）||j>i-1）returnerror;
q=p->next;p->next=q->next;
e=q->data;free（q）;
returnok;
}
//对链表的元素进行排序
Statussortlinklist（LinkList&L）
{LinkListp,q,r;
ElemTypet;
p=L->next;//p指向链表第一个元素结点
while（p->next!
=NULL）
{q=L->next;//q指向链表第一个元素结点
while（q->next!
=NULL）
{r=q->next;
if（q->data>r->data）//相邻两个元素比较、交换
{t=q->data;q->data=r->data;r->data=t;}
q=q->next;
}
p=p->next;
}
returnok;
}
voidmergelist_l（LinkListla,LinkList&lb,LinkList&lc）
{LinkListpa,pb,pc;
pa=la->next;pb=lb->next;
lc=pc=la;
while（pa&&pb）
if（pa->data<=pb->data）
{pc->next=pa;pc=pa;pa=pa->next;}
else{pc->next=pb;pc=pb;pb=pb->next;}
pc->next=pa?
pa:
pb;
free（lb）;
}
//主函数通过调用创建、插入、删除用输出函数完成链表的基本操作
voidmain（）
{LinkListL1,L2,L3;
intn,ins,del,i;
//创建一个先进先出单链表
printf（"pleaseinputfifolinklist'snodenumbern:
\n"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"pleaseinputthelinklist%dnodesdata\n",n）;
CreatList_L2（L2,n）;
print（L2）;
printf（"\n"）;
//创建一个后进先出单链表
printf（"pleaseinputlifolinklist'snodenumbern:
\n"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"pleaseinputthelinklist%dnodesdata\n",n）;
CreatList_L1（L1,n）;
print（L1）;
printf（"\n"）;
//对链表进行插入操作
printf（"pleaseinputtheinsertnode'slocateiandvaluee\n"）;
scanf（"%d%d",&i,&ins）;
ListInsert（L1,i,ins）;
print（L1）;
printf（"\n"）;
//对链表进行删除操作
printf（"pleaseinputthedeletenode'slocatei\n"）;
scanf（"%d",&i）;
ListDelete（L1,i,del）;
print（L1）;
printf（"\n%d\n",del）;
//对链表进行排序
sortlinklist（L1）;
printf（"\ntheL1list'ssortis:
\n"）;
print（L1）;
printf（"\ntheL2list'ssortis:
\n"）;
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