算法与数据结构C语言描述实验指导书.docx
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算法与数据结构C语言描述实验指导书
《数据结构》实验指导书
计算机科学与工程学院
实验一、熟悉实验环境和单向链表……………………….……………………………..………3
实验二、多项式运算………….………..…………………………………………………………14
实验三、顺序栈的编写…...…………………………………………………………..………….17
实验四、栈的使用—括号匹配…………………..………………………………………………18
实验五、循环队列…………………………………………………..………………….…………19
实验六、二叉排序树…………………………………………………..…………………………20
实验七、图……………………………………………………..………………………………….21
实验八、排序…………………………………………………………..…………………………22
实验九、查找…………………………………………………………..…………………………23
实验一熟悉实验环境和单向链表
一、实验目的
熟悉VC6实验环境
掌握单链表的理论，并能根据需要编写相应的代码
二、实验内容
1、VC6编写控制台c程序指南和代码编写的一些规范
使用VC开发c语言程序，首先要熟悉VC的IDE环境。
IDE（IntegratedDevelopmentEnvironment），即集成开发环境。
编译器厂家将程序编辑器、编译程序、连接程序和调试程序集成在一个开发环境中，使得这个开发环境能完成所有的开发工作，这就是IDE。
当启动VC后，就可以看到它所提供的IDE环境。
如何在VC环境中用c语言编程，开发控制台应用程序。
主要的步骤分为：
1.新建项目
2.添加文件到新建的项目中
3.编写代码
4.编译链接生成可执行文件
其中，代码的调试也是一个很重要的过程。
（一）、新建工程
图1
注意，在图1中一定要选择Win32ConsoleApplication，这样才能编写控制台应用程序。
在图1的中的Projectname下面的文本框填写自己工程的名字，在Location中选择工程要存放的硬盘。
填好后，点击OK，进入下一步。
图2
在图2中，默认选择Anemptyproject，保持默认选项，点击Finish。
就建立了一个空白的控制台工程项目。
以后可以往这个空白的项目中添加现有文件（已经编写好的.c或者.h文件），或者是添加新的空白文件（已经编写好的.c或者.h文件），用于在其上编写自己的代码。
二、往工程中添加文件
应注意，刚选择的是新建一个空白的工程，因此，新建的工程中没有任何.c或者.h文件，现在需要往工程中添加代码文件。
在工程已建立的情况下，有两种方法往工程项目中添加代码，一种是添加空白的.c文件和.h文件，然后自己在这些空白的文件中编写代码，另一种是添加现有的.c文件和.h文件。
若要把添加到工程中的.c或者.h文件从工程中删除，只需要在workspace中选中相应的文件，按下键盘上的delete键，就可以了。
不过，注意，此时文件仅仅是被从工程中移除了，还在硬盘中存在，如果要彻底将文件删除，需要在硬盘上文件保存的地方进行删除。
1.添加空白的.c文件和.h文件
选择File菜单项中的New
（1）添加.c文件的方法如下：
图3
在图3的左边选择C++SourceFile，右边给这个文件取名，这里取名为Demo.c。
需要注意的是后缀一定要为.c，如果不填写，则默认为.cpp类型的文件。
（虽然有人说c是c++的子集，但是，二者还是有些区别的，当编译器把c程序认为是c++程序的话，会有些问题。
）填写后，点击OK按钮。
（2）添加.h文件的方法如下：
图4
图4中，选择C/C++HeaderFile，跟上面一样，可以添加头文件。
2.添加现存的.c文件和.h文件
需要在哪个文件夹下添加文件，直接在那个文件夹上点击右键，如图选择，就可以在随后弹出的对话框中选择相应的文件了。
三、VC的IDE界面的简单介绍
下面简单的介绍一下，VC的IDE界面
图5
如图5所示，VC的IDE界面和传统的Windows程序一样，包含有菜单条、工具条和状态条。
除了这些，主界面共分为三大部分，分别是Workspace窗口、工作区和输出窗口。
其中，Workspace窗口在图5的左半部分，包括FileView页面和ClassView页面，若是编写c程序，只涉及到FileView页面。
在FileView页面中，对加入工程中的文件（包括.h和.c文件）进行了组织，分为3个文件夹，其中，SourceFiles中存放的是.c文件，HeaderFiles中存放的是.h文件，ResourceFiles中存放的是资源文件，而这在现在简单的c程序编写中不会涉及到（若是使用win32API，编写windows程序，会涉及到），因此跟我们相关的只有两个文件夹，SourceFiles文件夹和HeaderFiles文件夹，这两个文件夹对源文件做了很好的组织。
如果你愿意或者说是为了满足编程的需要，也可以在其中新建新的文件夹，管理你的代码文件。
工作区，在窗口的右边，在其中能打开多个代码页面，可以方便的对代码进行编辑修改。
输出窗口在窗口的下部，这个窗口在对程序进行编译链接或者进行调试的时候会出现，显示一些信息。
四、编译链接运行程序
对编写好的程序进行编译链接，可以使用菜单项中的Build菜单，也可以使用工具条中的工具。
Build菜单是VC提供的辅助编程的主要菜单，用于对项目进行编译，连接并生成可执行文件。
其中几个子菜单简单介绍如下：
Compile：
编译当前激活的源文件或头文件
Build：
编译并链接当前激活的项目配置
RebuildAll：
对当前激活的项目配置先Clean，再Build
SetActiveConfiguration：
设置哪个项目配置被激活（其中，默认的是生成Debug版本）
工具条如下：
其中，第一个图标是Compile，第二个图标是Build，第三个是stopbuild，第四个是执行程序（如果新修改好的程序没有编译和链接的话，会有提示，先对程序重新编译链接，再执行），第五个是调试，第六个是设置或移除断点。
五、调试程序
调试程序很重要，有很多方法，比如，可以用printf语句输出中间结果进行调试。
VC6中集成了调试器，可以用vc6的调试器设置断点，进行调试，观察中间结果信息。
主要快捷键的解释如下：
F9：
设置断点
F5：
调试运行
F10：
单步执行，遇到函数不进入函数内部
F11：
单步执行，遇到函数进入函数内部
Shift+F11：
跳出函数
熟练运行快捷键，在调试时会感觉很方便。
在调试过程中会有各种窗口，对中间值进行观察，便于进行程序的调试;同时也会有一个调试的工具栏，如果没有出现调试工具栏，则可以用如下方法调出：
另外，注意一点，最好调试结果是输出窗口中显示的信息中警告也为0个，因为编译器在编译程序的时候，有时检查得不是会很准确的或者说也跟设置的警告的级别有关系，有些警告，在运行的时候就可能会产生问题。
因此，最好是编写的程序在编译链接的时候显示的错误和警告都是0个。
附录：
代码编写的一些规范
1.使用头文件
每个c++/c程序通常分为两个文件。
一个文件用于保存程序的声明（declaration），称为头文件。
另一个用于保存程序的实现（implementation），称为定义（definition）文件。
头文件中只存放“声明”而不存放“定义”。
要学会使用头文件，不要把所有的代码都编写到一个.c文件中，虽然在程序短小的时候，这样做也许也是一个不错的选择，但是，当程序的规模稍微大些的时候，应该学会使用头文件，并且不要把所有的代码都集中到一个.c文件中。
使用头文件的原因或作用如下：
（1）通过头文件来调用库功能。
在很多场合，源代码不便或不准向用户公布，只要向用户提供头文件和二进制的库即可。
用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库功能，而不必关心接口怎么实现。
编译器会从库中提取相应的代码。
（2）头文件能加强类型安全检查。
如果某个接口被实现或被使用时，其方式与头文件中的声明不一致，编译器就会指出错误，这一简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担。
在头文件中，为了防止头文件被重复引用，应当用ifndef/define/endif结构产生预处理块。
用#include格式来引用标准库的头文件（编译器将从标准库目录开始搜索）。
用#include“filename.h”格式来引用非标准库的头文件（编译器将从用户的工作目录开始搜索）。
一个头文件结构的例子如下：
头文件结构（graphics.h）
#ifndefGRAPHICS_H//防止graphics.h被重复引用
#defineGRAPHICS_H//其中GRAPHICS_H为预编译器常量
#include//引用标准库的头文件
…
#include“myheader.h”//引用非标准库的头文件
…
voidFunction1（…）;//全局函数声明
…
structBox//结构声明
{
…
};
#endif
2.程序的版式（可读性）
代码编写出来是给人看的，而不是给机器看的。
编写具有良好的可读性的代码，写上比较好的注释，这样方便自己以后的修改调试，也方便别人的阅读。
有良好的可读性的代码，需要在代码中有适当空行。
代码编写过程中，成对编码原则，也就是说，左右括号是一一对应的，写完左边的括号，最好马上写右边的括号，然后再在两个括号中间填写代码。
另外，内存的分配和释放也都要注意是成对出现的（这里还没有涉及到）。
添加适当的注释，比如函数接口说明，重要的代码段，主要的算法等等。
但是，注释不可以过多。
在VC6中，快速将混乱的代码转换成整齐的代码的方法：
选中需要格式化的代码段，然后按下Alt＋F8（或者选择Edit|Advanced|FormatSelection）
3.统一的命名规则
编写程序的时候要注意有一个统一的命名规则。
比如，变量和参数用小写字母开头的单词组合而成；常量全用大写的字母，用下划线分割单词；静态变量加前缀s_（表示static）；如果不得已需要全局变量，则使全局变量加前缀g_（表示global）等等。
给函数，变量命名的时候，需要起有意义的名字。
单向链表结点的插入和删除
下面有一个单向链表的部分代码，实现的功能为：
按任意顺序输入几个整数，构造一个排序的线性表，线性表中的元素是降序排列的。
主要函数有3个
插入结点：
通过插入结点的方式构造降序排列的链表
打印链表：
遍历链表中的元素，将其打印出来
删除结点：
根据用户需要删除链表中的结点
其中，插入结点函数，主函数给出，需要补充完整删除结点和打印链表函数，能实现删除链表中结点的功能。
注意：
（1）这里的链式存储结构的线性表中，头结点head也是分配了空间的
（2）如果全部的代码自己能编写出来，更好（自己编写代码的时候，可以给头指针不分配结点空间，仅仅是一个指针）
编写链式存储结构的线性表时候需要注意下面几点：
（1）链表的每个节点都要分配空间
（2）编写单向链表的时候，一定有一个头结点，而因为有这个头指针，根据是否为头指针分配一个实在的结点空间，有两种方法实现后续的链表结点的插入删除遍历等操作。
相对来说，给头指针分配一个实实在在的结点空间（这样这个结点的数据区域会被浪费）的做法利于后续的结点插入和删除操作的实现。
下面为部分代码，可以复制到VC环境中读懂后，编写删除链表结点的函数：
linckList.c
/*
降序链表的插入，删除，打印
*/
#include
#include
structtagNode
{
intdata;
structtagNode*pNext;
};
typedefstructtagNode*pNode;
//将结点插入到链表的适当位置，这是一个降序排列的链表
//
voidinsertList（pNodehead,//链表头结点
pNodepnode）//要插入的结点
{
pNodepPri=head;
while（pPri->pNext!
=NULL）
{
if（pPri->pNext->datadata）
{
pnode->pNext=pPri->pNext;
pPri->pNext=pnode;
break;
}
pPri=pPri->pNext;
}
if（pPri->pNext==NULL）//如果要插入的结点最小
{
pPri->pNext=pnode;
}
}
//输出链表
voidprintLinkedList（pNodehead）
{
pNodetemp=head->pNext;
while（temp!
=NULL）
{
printf（"%d",temp->data）;
temp=temp->pNext;
}
}
//从链表中删除结点
voiddelformList（pNodehead,intdata）
{
pNodetemp=head->pNext;
pNodepPri=head;
while（temp!
=NULL）
{
if（temp->data==data）
{
pPri->pNext=temp->pNext;
free（temp）;
break;
}
pPri=temp;
temp=temp->pNext;
}
}
voidmain（）
{
pNodehead=（pNode）malloc（sizeof（structtagNode））;//给头指针分配空间
pNodepTemp=NULL;
inttemp;
head->pNext=NULL;//比较好的习惯就是分配好空间，马上赋值
printf（"请输入要放入链表中的数据，以-1结尾：
"）;
//读入数据，以-1结尾，把数据插入链表中
scanf（"%d",&temp）;
while（temp!
=-1）
{
pTemp=（pNode）malloc（sizeof（structtagNode））;
pTemp->data=temp;
pTemp->pNext=NULL;
insertList（head,pTemp）;
scanf（"%d",&temp）;
}
printf（"降序排列的链表为：
\n"）;
printLinkedList（head）;
printf（"\n"）;
//下面的代码当删除函数编写成功后，可以取消注释，让其执行,主要是调用函数实现链表结点的删除
//printf（"请输入要删除数，以-1结尾：
"）;
//scanf（"%d",&temp）;
//while（temp!
=-1）
//{
//delformList（head,temp）;
//scanf（"%d",&temp）;
//}
//printf（"删除节点后，链表中剩余数据为：
"）;
//printLinkedList（head）;
//printf（"\n"）;
}
实验二多项式运算
一、实验目的
1、需要从简单的一个文件的C程序中转变过来，知道一个程序的哪些部分要放到.c文件中，哪些部分放到.h文件中，能清晰的组织多个文件进行编译链接，即学会多文件项目的组织
2、初步掌握在VC环境中进行代码的调试
3、掌握一元稀疏多项式的链式存储结构及其加法、减法运算的实现，进一步熟悉链表的插入、删除操作
二、实验内容
问题描述：
设计一个一元稀疏多项式简单的加减法计算器
实现要求：
一元稀疏多项式简单计算器的基本功能是：
（1）输入并建立多项式：
；
（2）输出多项式
（3）多项式A和B相加，建立多项式C＝A＋B，并输出相加的结果多项式C
（4）多项式A和B相减，建立多项式C＝A－B，并输出相加的结果多项式D
方法说明：
（1）多项式的输入与存储
用带表头结点的单链表存储多项式，链表中的每个节点分别存储多项式各项的系数和指数，即每从键盘输入多项式的一对数（系数，指数），可对应建立链表的一个结点。
每个节点的结构为：
建立两个链表，其中pa和pb分别为它们的头指针：
Pa
pb
结果链表
Pa（或者是Pc）
Pc
（2）多项式数据类型的定义
structtagNode
{
floatcoef;
intexp;
structtagNode*next;
};
typedefstructtagNodeNode;
typedefstructtagNode*pNode;
（3）主要算法
①创建两个链表，分别存放多项式1和多项式2，这两个链表中的节点是按指数降序或者升序排列的
②多项式相加或相减，下面给出多项式相加的部分实现
/*
下面的函数实现两个多项式的相加，要相加的链表分别由pa和pb指向（其中，pa，pb都是分配了空间的头结点）。
相加的结果直接由pa指向的链表保存，即使在pa链表中添加或删除（当系数因为相加为0的情况下）一些结点，构成结果。
这里要相加的链表中指数都是按从小到大的顺序排列好了的，是升序链表。
*/
voidadd_poly（Node*pa,Node*pb）
{
Node*p=pa->pNext;//链表1，将来的结果也放在此
Node*q=pb->pNext;//链表2
Node*pre=pa;
Node*u;//临时用
floatx;
while（p!
=NULL&&q!
=NULL）//当两个链表都不为空
{
if（p->expexp）//比较链表1跟链表2当前节点的指数大小，链表1也是存放结果的地方
{
pre=p;
p=p->pNext;//p指向要比较的下一个结点。
pre指向的是结果链表的最后一个结点。
}
elseif（p->exp==q->exp）//假如链表1和链表2的指数相等，就要系数相加
{
x=p->coef+q->coef;
if（x!
=0）//相加后的系数不为0，有必要保留一个结点就可以了
{
p->coef=x;
pre=p;
}
else//如果相加后，系数不是0，不需要保留任何一个结点，在这里删除链表1的结点，下面删除链表2的结点
{
pre->pNext=p->pNext;//保持链表1的连续性
free（p）;
}
p=pre->pNext;//p指向要比较的下一个结点
//下面的代码是进行链表2结点的删除工作，因为指数相等，仅仅需要保留一个结点就可以了
//而结果直接保存在链表1中，所以，删除链表2的结点。
u=q;
q=q->pNext;
free（u）;
}
else//如果链表2的当前节点指数小，那么要把链表2的当前节点加入到结果链表中（即是链表1）
{//相当于把结点插入到链表1中，用u作为临时变量，保存链表2的下一个当前节点的位置。
u=q->pNext;
q->pNext=p;
pre->pNext=q;
pre=q;
q=u;
}
}
if（q）//如果链表2比链表1长，那么需要把链表2多余的部分加入结果链表中。
链表1比链表2长，则什么都不用做。
{
pre->pNext=q;
}
free（pb）;
}
③输出结果多项式
实验三顺序栈的编写
一、实验目的
掌握顺序栈的编写和实现，并能用自己实现的栈实现相应的算法
二、实验内容
1.自己实现一个顺序栈（栈的成员函数至少必须包括①压栈②出栈③取栈顶元素④判断栈是否为空）
2.编写程序，实现功能为：
输入5个整数，然后将这些整数按与输入时相反的顺序输出。
注意：
（1）栈的结构为
typedefstructtagMyStack
{
intarray[MAX_NUM];//栈
intstackNum;//栈里面的元素个数
}myStack;
（2）程序编写的时候，在参数传递的时候要注意，如果改变了输入参数的值，那么要用指针
实验四栈的使用—括号匹配
一、实验目的
通过一个小程序，掌握和了解栈的使用
二、实验内容
从键盘上输入一算术表达式检验该算术表达式中括号是否配对
提示：
（1）配对的算术表达式中左右括号的数目应相等
例如：
表达式（a+b））和a+b）中的括号不配对
（2）对的算术表达式中每一个括号都一定有一个右括号与之匹配
例如：
表达式）a+b（+c和（b+a））+（c+d也属于不配对的情况
算法提示：
括号配对检查的原则是：
对表达式从左向右扫描。
当遇到左括号时，左括号入栈；而遇到右括号时，首先将栈中的栈顶元素弹出栈，再比较弹出元素是否与右括号匹配，如果两者匹配，则操作继续；否则，检查出错，打印“no”，并停止操作。
当表达式全部扫描完后，如果栈为空，说明括号作用层次嵌套正确，打印“yes”，并停止操作。
方式是先创建一个存放左括号的空栈，并将“#”作为栈底元素。
顺序扫描表达式，当遇到非括号时，继续扫描，遇到“（”时，进栈，而遇到“）”时，与栈等元素比较，如果括号匹配，栈顶元素退栈，继续扫描表达式，否则，报错退出。
这个算法实现中，栈的部分可以直接使用上次实验中自己编写好的栈。
不过，如果使用顺序栈，要明白，顺序栈中的元素个数是有限的。
而且要注意，如果使用的话，需要把栈里面存放数据的类型修改为字符型
实验五循环队列
一、实验目的
掌握循环队列的编写和实现，并能用自己实现的队列实现相应的算法
二、实验内容
1.自己实现一个循环队列（队列的成员函数至少必须包括①进队列②出队列③取队首元素值④判断队列是否为空）
2.编写程序，应用队列实现下述题目描述功能（下面包括题目的描述和说明）：
设有两个队列A和B，队列A中按次序存放五个大写字母，分别为A，B，C，D，E；队列B中按次序存放五个小写字母，分别为a，b，c，d，e。
要求每次都从A队列队头取出一个元素，从B队列队头取出一个元素，并列输出这取出的两个元素，直到两个队列为空为止。
使得最后输出为：
AaBbCcDdEe
注意：
（1）队列的结构为
#defineMAX_NUM10
typedefstructtagMyQueue
{
chararray[MAX_NUM];//队列
//这里通过浪费一个空间，来区别队列空还是满
//当front==rear时，队列空
intfront;//约定头指针指示队列头元素的前一个位置，注意这是一个约定，如果你想做别的约定也可以
intrear;//约定尾指针指示队尾元素在队列中的当前位置
}
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