耿国华数据结构习题答案完整版.docx

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耿国华数据结构习题答案完整版

第一章答案

1.3计算下列程序中x=x+1的语句频度

for(i=1;i<=n;i++)for(j=1;j<=i;j++)for(k=1;k<=j;k++)x=x+1;

【解答】x=x+1的语句频度为:

T(n)=1+(1+2)+(1+2+3)+……+(1+2+……+n)=n(n+1)(n+2)/6

1.4试编写算法,求pn(x)=ao+aix+a2X2+.+anxn的值Pn(xo),并确定算法中每一语句的

执行次数和整个算法的时间复杂度,要求时间复杂度尽可能小,规定算法中不能使用求幕函数。

注意:

本题中的输入为ai(i=0,1,…n)x和n,输出为Pn(xo)。

算法的输入和输

出采用下列方法

(1)通过参数表中的参数显式传递

(2)通过全局变量隐式传递。

讨论两种方法的优缺点,并在算法中以你认为较好的一种实现输入输出。

【解答】

(1)通过参数表中的参数显式传递优点:

当没有调用函数时,不占用内存,调用结束后形参被释放,实参维持,函数通用性强,移置性强。

缺点:

形参须与实参对应,且返回值数量有限。

(2)通过全局变量隐式传递优点:

减少实参与形参的个数,从而减少内存空间以及传递数据时的时间消耗缺点:

函数通用性降低,移植性差

算法如下:

通过全局变量隐式传递参数

PolyValue()

{inti,n;

floatx,a[],p;

printf(“nn=”);

scanf(“%f”,&n);

printf(“nx=”);

scanf(“%f”,&x);

for(i=0;i

scanf(“%f”,&a[i]);/*执行次数:

n次*/

p=a[0];

for(i=1;i<=n;i++)

{p=p+a[i]*x;/*执行次数:

n次*/

x=x*x;}

printf(“%f”,p);

}

算法的时间复杂度:

T(n)=O(n)

通过参数表中的参数显式传递

floatPolyValue(floata[],floatx,intn)

{

floatp,s;

inti;

p=x;

s=a[0];

for(i=1;i<=n;i++)

{s=s+a[i]*p;/*执行次数:

n次*/

p=p*x;}

return(p);

}

算法的时间复杂度:

T(n)=O(n)

第二章答案

2.7试分别以不同的存储结构实现单线表的就地逆置算法,即在原表的存储空间将线性表(ai,a2,…,a)逆置为(an,an-1,…,ai)o

【解答】

(1)用一维数组作为存储结构

voidinvert(SeqList*L,int*num)

{

intj;

ElemTypetmp;

for(j=0;j<=(*num-1)/2;j++)

{tmp=L[j];

L[j]=L[*num-j-1];

L[*num-j-1]=tmp;}

}

(2)用单链表作为存储结构

voidinvert(LinkList

{

Node*p,*q,*r;if(L->next==NULL)p=L->next;q=p->next;

p->next=NULL;

while(q!

=NULL)

{

r=q->next;q->next=L->next;L->next=q;

q=r;

}

}

L)

return;/*链表为空*/

/*摘下第一个结点,生成初始逆置表*/

2.11将线性表A=(a1,a2,

am),

C=(a1,b1,am,bm,bm+1,.bn)

B=(b1,b2,……bn)当m<=n

合并成线性表

时,

C,

/*从第二个结点起依次头插入当前逆置表*/

C=(a1,b1,an,bn,an+1,am)当m>n时,线性表A、B、C以单链表作为存储结构,

且C表利用A表和B表中的结点空间构成。

注意:

单链表的长度值m和n均未显式存储。

【解答】算法如下:

LinkListmerge(LinkListA,LinkListB,LinkListC)

{Node*pa,*qa,*pb,*qb,*p;

pa=A->next;/*pa表示A的当前结点*/

pb=B->next;

p=A;/*利用p来指向新连接的表的表尾,初始值指向表A的头结点*/

while(pa!

=NULL&&pb!

=NULL)/*利用尾插法建立连接之后的链表*/

{qa=pa->next;

qb=qb->next;

p->next=pa;/*交替选择表A和表B中的结点连接到新链表中;*/

p=pa;

p->next=pb;

p=pb;

pa=qa;

pb=qb;

}

if(pa!

=NULL)p->next=pa;/*A的长度大于B的长度*/

if(pb!

=NULL)p->next=pb;/*B的长度大于A的长度*/

C=A;

Return(C);}

第三章答案

3.1按3.1(b)所示铁道(两侧铁道均为单向行驶道)进行车厢调度,回答:

(1)如进站的车厢序列为123,则可能得到的出站车厢序列是什么?

(2)如进站的车厢序列为123456,能否得到435612和135426的出站序列,并说

明原因(即写出以“S”表示进栈、“X”表示出栈的栈序列操作)。

【解答】

(1)可能得到的出站车厢序列是:

123、132、213、231、321。

⑵不能得到435612的出站序列。

因为有S

(1)S

(2)S(3)S(4)X(4)X(3)S(5)X(5)S(6)S(6),此时按照“后进先出”的原

贝出栈的顺序必须为X

(2)X

(1)。

能得到135426的出站序列。

因为有S

(1)X

(1)S

(2)S(3)X(3)S(4)S(5)X(5)X(4)X

(2)X

(1)。

3.3给出栈的两种存储结构形式名称,在这两种栈的存储结构中如何判别栈空与栈满?

【解答】

(1)顺序栈(top用来存放栈顶元素的下标)

判断栈S空:

如果S->top==-1表示栈空。

判断栈S满:

如果S->top==Stack_Size-1表示栈满。

(2)链栈(top为栈顶指针,指向当前栈顶元素前面的头结点)

判断栈空:

如果top->next==NULL表示栈空。

判断栈满:

当系统没有可用空间时,申请不到空间存放要进栈的元素,此时栈满。

3.4照四则运算加、减、乘、除和幕运算的优先惯例,画出对下列表达式求值时操作数栈和运算符栈的变化过程:

A-B*C/D+EfF

【解答】

C

B

A

生成日弋

I

运篦菇果T

(1)

□VSOPT口

OVSOPTR

D

T⑴

A

-

'+,^OPTR,/1

生成

运算拮杲

OVSOPTR

OVS

OVSOPTR

■+M=OPTR:

<生康ArT

(2)

运筐结果T(3)

T(3)

OPTR^T空进腹

F

E

T(3)

+

OVS

OPTR

OVS

OPTR

右边界fF'

圭咸EtF

1.

右边畀第8PT尺:

十,主咸T⑶+T⑷r—

1-—―-

运直结果T(4)

T⑷

+

這倉结果T(5)

T⑸

3.5写一个算法,判断依次读入的一个以@为结束符的字母序列,是否形如‘序列1&序

列2'的字符序列。

序列1和序列2中都不含‘&且序列2是序列1的逆序列。

如,’a+b&b+a是属于该模式的字符序列,而

'1+3&31'则不是。

【解答】算法如下:

intIsHuiWen()

{

Stack*S;

Charch,temp;

InitStack(&S);

Printf(“请输入字符序列:

”);

Ch=getchar();

While(ch!

=&)

{Push(&S,ch);ch=getchar();

}

do

{ch=getchar();Pop(&S,&temp);if(ch!

=temp)

{return(FALSE);

/*序列

printf(nNO);}

}while(ch!

=@if(ch==@&&

{return(TRUE);else

{return(FALSE);

}/*lsHuiWen()*/

&&!

IsEmpty(&S))

IsEmpty(&S))printf(n'YES');}

printf(nNO);}

1入栈*/

/*判断序列2是否是序列1的逆序列*/

/*序列2不是序列1的逆序列*/

/*序列2是序列1的逆序列*/

3.8要求循环队列不损失一个空间全部都能得到利用,设置一个标志tag,以tag为0或1

来区分头尾指针相同时的队列状态的空与满,请编写与此相应的入队与出队算法。

【解答】入队算法:

intEnterQueue(SeqQueue{/*将元素x入队*/

*Q,QueueElementTypex)

if(Q->front==Q->front&&

return(FALSE);

if(Q->front==Q->front&&

*/

tag==1)/*队满*/

tag==0)/*x入队前队空,x入队后重新设置标志

tag=1;

/*设置队尾指针*/

Q->elememt[Q->rear]=x;Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;Return(TRUE);

}

出队算法:

intDeleteQueue(SeqQueue*Q,QueueElementType*x)

{/*删除队头元素,用x返回其值*/

if(Q->front==Q->rear&&tag==0)/*队空*/

return(FALSE);

*x=Q->element[Q->front];

Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;/*重新设置队头指针*/

if(Q->front==Q->rear)tag=0;/*队头元素出队后队列为空,重新设置标志域*/

Return(TUUE);

}

编写求解Hanoi问题的算法,并给出三个盘子搬动时的递归调用过程。

【解答】算法:

voidhanoi(intn,charx,chary,charz)

{/*将塔座X上按直径由小到大且至上而下编号为1到n的n个圆盘按规则搬到塔座Z

上,Y可用做辅助塔座*/

if(n==1)

move(x,1,z);

else

{Hanoi(n-1,x,z,y);

move(x,n,z);Hanoi(n-1,y,x,z);

}

}

Hanoi(3,A,B,C)的递归调用过程:

Hanoi(2,A,C,B):

Hanoi(1,A,B,C)

Move(A->B)

Hanoi(1,C,A,B)

Move(A->C)

Hanoi(2,B,A,C)

Hanoi(1,B,C,A)

Move(B->C)

Hanoi(1,A,B,C)

move(A->C)

move(C->B)

move(B->A)

move(A->C)

1号搬到C

2号搬到B

1号搬到B

3号搬到C

1号搬到A

2号搬到C

1号搬到C

 

第四章答案

4.1设s='IAMASTUDENT',t='GOOD,【解答】StrLength(s)=14;

SubString(sub1,s,1,7)

SubString(sub2,s,7,1)

StrIndex(s,4,'A)=6;

StrReplace(s,'STUDENT,q);

StrCat(StrCat(sub1,t),StrCat(sub2,q))WORKER。

q='WORKER。

给出下列操作的结果:

sub仁'IAMAsub2='';

s='IAMAWORKER;sub仁'IAMAGOOD

4.2编写算法,实现串的基本操作StrReplace(S,T,V)。

【解答】算法如下:

intstrReplace(SStringS,SStringT,SStringV)

{/*用串V替换S中的所有子串T*/

intpos,i;

pos=strIndex(S,1,T);/*求S中子串T第一次出现的位置*/

if(pos==0)return(O);

while(pos!

=0)/*用串V替换S中的所有子串T*/

{

switch(T.len-V.len)

{

case0:

/*串T的长度等于串V的长度*/

for(i=0;i<=V」en;i++)

/*用V替换T*/

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

case>0:

/*串T的长度大于串V的长度*/

for(i=pos+t.ien;ilen;i--)

/*将S中子串T后的所有字符

置*/

S->ch[i-t.len+v.len]=S->ch[i];

前移T.len-V.len个位

for(i=0;i<=V」en;i++)

/*用V替换T*/

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

/*串T的长度小于串V的长度

S->len=S->len-T.len+V.len;case<0:

*/

MAXLEN*/

if(S->len-T.len+V.len)<=MAXLEN

/*插入后串长小于

{/*将S中子串T后的所有字符后移V.len-T.len个位置*/

for(i=S->len-T.len+V」en;i>=pos+T」en;i--)

/*用V替换T*/

S->ch[i]=S->ch[i-T.len+V.len];for(i=0;i<=V」en;i++)

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

S->len=S->len-T.len+V.len;}

else

{

/*替换后串长>MAXLEN,if(pos+V.len<=MAXLEN)

{for(i=MAXLEN-1;i>=pos+T.len;i--)

S->ch[i]=s->ch[i-T」en+V.len]

for(i=0;i<=V」en;i++)

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

S->len=MAXLEN;}

else

{for(i=0;ich[i+pos]=V.ch[i];

S->len=MAXLEN;}

但串V可以全部替换*/

/*用V替换T*/

/*串V的部分字符要舍弃*/

}/*switch()*/

pos=Strlndex(S,pos+V.len,T);

/*求S中下一个子串T的位置

*/

}/*while()*/return

(1);}/*StrReplace()*/

附加题:

用链式结构实现定位函数。

【解答】

typedefstructNode

{chardata;structNode*next;

}Node,*Lstring;

intstrIndex(Lstring

S,intpos,LstringT)

/*从串S的pos序号起,串T第一次出现的位置*/

{

Node*p,*q,*Ppos;

inti=0,,j=0;

if(T->next==NULL||S->next==NULL)return(O);

p=S->next;

q=T->next;

while(p!

=NULL

&&j

{p=p->next;

j++;}

if(j!

=pos)

return(O);

while(p!

=NULL{

Ppos=p;

&&q!

=NULL)

if(p->data==q->data)

/*p指向串S中第pos个字符*/

/*Ppos指向当前匹配的起始字符*/

{p=p->next;q=q->next;}else

/*从Ppos指向字符的下一个字符起从新匹配*/

{p=Ppos->next;q=T->head->next;

i++;}

}

if(q==NULL)return(pos+i);/*匹配成功*/

elsereturn(O);/*失败*/

}

第4章串

习题

1.设s='IAMASTUDENT',t='GOOD,q='WORKER。

给出下列操作的结果:

StrLength(s);SubString(sub1,s,1,7);SubString(sub2,s,7,1);

Strlndex(s,'A,4)$trReplace(s,'STUDENT,q);

StrCat(StrCat(sub1,t),StrCat(sub2,q));

[参考答案]

StrLength(s)=14;sub仁'IAMA_;'sub2='_'StrIndex(s,'A6)=

StrReplace(s,'STUDENT,q)='IAMAWORKER;

StrCat(StrCat(sub1,t),StrCat(sub2,q))='IAMAGOODWORKER;

2.编写算法,实现串的基本操作StrReplace(S,T,V)。

3•假设以块链结构表示串,块的大小为1,且附设头结点。

试编写算法,实现串的下列基本操作:

StrAsign(S,chars);StrCopy(S,T);StrCompare(S,T);StrLength(S);

StrCat(S,T);SubString(Sub,S,pos,len)。

[说明]:

用单链表实现。

叙述以下每对术语的区别:

空串和空格串;串变量和串常量;主串和子串;串变量的名字和串变量的值。

已知:

S=”(xyz)*”,T=”(x+z)*。

试利用联接、求子串和置换等操作,将S转换为

T.

S和T是用结点大小为1的单链表存储的两个串,设计一个算法将串S中首次与T

匹配的子串逆置。

S是用结点大小为4的单链表存储的串,分别编写算法在第k个字符后插入串T,及从第k个字符删除len个字符。

以下算法用定长顺序串:

将顺序串将顺序串从顺序串从顺序串从顺序串

中所有值为ch1的字符换成ch2的字符。

中所有字符按照相反的次序仍存放在中删除其值等于ch的所有字符。

&写下列算法:

r中。

(1)

(2)

r1中第index个字符起求出首次与串r2相同的子串的起始位置。

r中删除所有与串r1相同的子串。

(3)

(4)

(5)

9.写一个函数将顺序串s1中的第i个字符到第j个字符之间的字符用s2串替换。

[提示]:

(1)用静态顺序串

(2)先移位,后复制

10.写算法,实现顺序串的基本操作StrCompare(s,t)。

11.写算法,实现顺序串的基本操作StrReplace(&s,t,v)。

[提示]:

(1)被替换子串定位(相当于第9题中i)

(2)被替换子串后面的字符左移或右移(为替换子串准备房间)

(3)替换子串入住(复制)

(4)重复上述,直到……

第五章答案

5.2设有三对角矩阵Anxn,将其三条对角线上的元素逐行的存于数组B[1..3n-2]中,使得

B[k]=aj,求:

(1)用i,j表示k的下标变换公式;

(2)用k表示i、j的下标变换公式。

【解答】

(1)k=2(i-1)+j

(2)i=[k/3]+1,j=[k/3]+k%3([]取整,%取余)

5.4在稀疏矩阵的快速转置算法5.2中,将计算position[col]的方法稍加改动,使算法只占

用一个辅助向量空间。

【解答】算法

(一)

FastTransposeTSMatrix(TSMartrixA,TSMatrix*B)

{/*把矩阵A转置到B所指向的矩阵中去,矩阵用三元组表表示*/

intcol,t,p,q;

intposition[MAXSIZE];

B->len=A.len;B->n=A.m;B->m=A.n;

if(B->len>0)

{

position[1]=1;

for(t=1;t<=A.len;t++)

position[A.data[t].col+1]++;/*position[col]存放第col-1列非零元素的个

数,即利用pos[col]来记录第col-1列中非零元素的个数*/

/*求col列中第一个非零元素在B.data[]的位置,存放在position[col]中*/

for(col=2;col<=A.n;col++)

position[col]=position[col]+position[col-1];

for(p=1;p

{

col=A.data[p].col;

q=position[col];

B->data[q].row=A.data[p].col;

B->data[q].col=A.data[p].row;

B->data[q].e=A.data[p].e;

Position[col]++;

}

}

}

算法

(二)

FastTransposeTSMatrix(TSMartrixA,TSMatrix*B)

{

intcol,t,p,q;

intposition[MAXSIZE];

B->len=A.len;B->n=A.m;B->m=A.n;

if(B->len>0)

{

for(col=1;col<=A.n;col++)

position[col]=0;

for(t=1;t<=A.len;t++)

position[A.data[t].col]++;

/*从最后一列起求每一列中第一个非零元素在

for(col=A.n,t=A.len;col>0;col--)

{t=t-position[col];

position[col]=t+1;

}

for(p=1;p

{col=A.data[p].col;q=position[col];B->data[q].row=A.data[p].col;B->data[q].col=A.data[p].row;B->data[q].e=A.data[p].e;Position[col]++;

}

*/

/*计算每一列的非零元素的

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