上机实验.docx
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上机实验
1、上机实验时间：
从第七周到第十一周，共5周时间，每周五下午6~9节课。
（分别是4月12日，19日，26日，5月3日，10日）
2、要求：
独立完成；没有课程冲突的同学都要到机房进行上机，上机时会点名签到，无故不到者按旷课处理。
3、作业提交方式：
将源程序文件打包压缩成一个文件（只需要源程序文件，不要把目录连带中间文件），以学号作为文件名，请先发给班长，班长请将你们班全部同学文件收齐后打包压缩发给我（huangyk@），截止时间第十二周的周五（5月17日）,谢谢！
4、具体作业请见后（实验一、二和三）
实验一：
二叉树的基本操作实现及其应用
一、实验目的
1．熟悉二叉树结点的结构和对二叉树的基本操作。
2．掌握对二叉树每一种操作的具体实现。
3．学会利用递归方法编写对二叉树这种递归数据结构进行处理的算法。
4.会用二叉树解决简单的实际问题。
二、实验内容
设计程序实现二叉树结点的类型定义和对二叉树的基本操作。
该程序包括二叉树结构类型以及每一种操作的具体的函数定义和主函数。
1.按先序次序建立一个二叉树，用#表示某结点的左右子树是否为空，用于表示该结点是否为叶子或者可能存在左子树or右子树。
例如对一个简单的三节点二叉树，节点b和c分别为根节点a的左孩子和右孩子，用先序来创建就表示为ab##c##
2.按先序、中序、后序、层次遍历分别输出二叉树的所有节点
3.求二叉树中所有节点数
4.求二叉树的深度
以上为必做内容，以下为选做提高部分：
掌握huffman树的概念和构造
（1）从键盘输入一个电文串
（2）统计该电文中出现的字符集和每种字符出现的次数
（3）以每种字符出现的次数为权，创建huffman树
（4）对字符集进行huffman编码，并显示每个字符的huffman编码
三、实验步骤
㈠、数据结构与核心算法的设计描述
/*定义DataType为char类型*/
typedefcharDataType;
/*二叉树的结点类型*/
typedefstructBitNode
{DataTypedata;
structBitNode*lchild,*rchild;
}*BitTree;
㈡、函数调用及主函数设计
㈢程序调试及运行结果分析
测试数据：
1、初始化二叉树；2、按先序序列建立二叉树；3、判断二叉树是否为空；4、遍历二叉树；5、求二叉树的深度；6、求二叉树节点的个数。
数据测试如下截图：
实验二：
排序
一、实验目的
掌握各种排序算法的原理、特点和时间性能
二、实验内容
编写一个程序，采用不同的排序方法对数据集进行非递减有序排序，并对各种排序方法的时间性能进行比较。
（1）输入待排序数据集中数据的个数n
（2）产生n个随机数
（3）分别用插入排序、选择排序、堆排序、快速排序、冒泡排序、归并排序算法数据集进行排序，按从大到小的顺序输出数据，并输出每种排序方法实际消耗时间的毫秒数
【实现提示】
（1）采用动态数组存放数据集
（2）用菜单的方式选择不同的排序算法
实验三：
进程管理
一、实验目的：
（1）加深对进程概念的理解，明确进程与程序的区别；
（2）了解windows系统中进程编程的基本原理；
（3）学习Windows系统中进程间通信的方法（共享文件、剪贴板、消息、管道等）。
二、实验内容：
编写两个程序，一个作为主进程，一个作为子进程。
主进程程序从键盘读入一串字符，将它们写入文件a.txt，然后创建子进程；子进程程序从文件a.txt中读入字符串，然后转换成大写后写入文件b.txt；主进程再读入b.txt中的字符串，显示在屏幕上。
实验三参考材料请见后！
利用API在Windows下创建进程和线程
前言:
谈到在Windows创建线程的例子，在网上的很多的参考都是基于MFC的。
其实，就操作系统实验这个前提而言，大可不必去碰那个大型的MFC的框架。
在Windows命令控制台下可创建进程及线程，做些简单的进程及线程的测试程序。
1、实验准备:
要实验的Windows下的多线程实验，应做如下准备:
a）在新建中选”Win32ConsoleApplication”的Anemptyproject
b）选”工程”的”设置”选项，在”设置”中选择“C/C++”标签，在”ProjectOption”中，将”MLd”参数改成“MTd”（如图1）。
图1选项
以上两步对实验成功至关重要，否则，即是代码无误，在连接时同样会出现问题。
2、Windows下进程的创建:
Windows的进程和线程模型被描述成”多进程，基于单进程的多线程”。
在创建一个线程时，Windows会做大量的工作---创建一个新的地址空间，为进程分配资源以及创建一个基线程。
CreateProcess函数的原型如下:
CreateProcess（
LPCTSTRlpApplicationName，
//pointertonameofexecutablemoudle
LPTSTRcmdLine，
//pointertocommandlinestring
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpProcessAttributes，
//pointertoprocesssecurityattributes
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes，
//pointertothereadsecurityattributes
BOOLbInheritHandle，
//handleinheritanceflag
DWORDdwCreationFlag，//variouscreationflags
LPVOIDlpEnviroment，//Enviromentvariable
LPCTSTRlpCurrentDirectory，//Child'scurrentdirectory
LPSTARTUPINFOlpStartupInfo，//pointertoStartupInfo
LPPROCESS_INFORMATIONlpProcessInformation
//pointertoPROCESS_INFORMATION
）
虽然有很多参数，不过在现阶段的实验级别，大多数参数只要用默认值即可。
下面要做的关于Windows使用进程的实验，在Linux系统下，可以使用类似:
execve（char*cmdName，char*cmdArgu）的语句从一个程序中去执行其它的程序。
而如果在Windows下，当使用CreateProcess去执行相应的功能时，只要去改变cmdLine中的内容即可，其它的参数使用默认值，具体见代码1:
代码1执行的功能是从命令行中启动这个名叫的launch的测试程序，在launch后面应加上保存有需要打开程序路径的文件名:
如在命令行中键入:
>launchset.txt
而set.txt中的内容为:
C:
\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CALC.EXE
C:
\\WINDOWS\\SYSTEM32\\NOTEPAD.EXENEW.TXT
C:
\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CHARMAP.EXE
路径的前半部分为”C:
\\WINDOWS\\”，这当然要视你的Windows系统的类型以及系统盘的存放位置而定。
如果是NT或2000的机器，则应使用WINNT.
/*测试程序1:
示例如何使用进程的launch程序，通过在命令行中加载相应的命令文件，去按照命令文件中指定的程序路径打开相应的程序去执行*/
#include
#include
#include
#defineMAX_LINE_LEN80
intmain（intargc,char*argv[]）
{
//localvariables
FILE*fid;
charcmdLine[MAX_LINE_LEN];
//CreateProcessparameters
LPSECURITY_ATTRIBUTESprocessA=NULL;//Default
LPSECURITY_ATTRIBUTESthreadA=NULL;//Default
BOOLshareRights=TRUE;//Default
DWORDcreationMask=CREATE_NEW_CONSOLE;//Windowperprocess.
LPVOIDenviroment=NULL;//Default
LPSTRcurDir=NULL;//Default
STARTUPINFOstartInfo;//Result
PROCESS_INFORMATIONprocInfo;//Result
//1.Readthecommandlineparameters
/*
if（argc!
=2）
{
fprintf（stderr,"Usage:
lanch\n"）;
exit（0）;
}
*/
//2.Openafilethatcontainasetofcommands
fid=fopen（"set.txt","r"）;//fid=fopen（argv[1],"r"）
//3.Foreverycommandinthelaunchfile
while（fgets（cmdLine,MAX_LINE_LEN,fid）!
=NULL）
{
//Readacommandfromthefile
if（cmdLine[strlen（cmdLine）-1]=='\n'）
cmdLine[strlen（cmdLine）-1]='\0';//RemoveNEWLINE
//Createanewprocesstoexecutethecommand
ZeroMemory（&startInfo,sizeof（startInfo））;
startInfo.cb=sizeof（startInfo）;
if（!
CreateProcess（
NULL,//Filenameofexecutable
cmdLine,//commandline
processA,//Processinheritedsecurity
threadA,//Threadinheritedsecurity
shareRights,//Rightspropagation
creationMask,//variouscreationflags
enviroment,//Enviromentvariable
curDir,//Child'scurrentdirectory
&startInfo,
&procInfo
）
）
{
fprintf（stderr,"CreatProcessfailedonerror%d\n",GetLastError（））;
ExitProcess（0）;
}
}
//Terminateafterallcommandshavefinished.
return0;
}
通过上面这段极其简洁的代码，完成了看似有些难度的任务，让我们充分感受到采用一些高级的编程手段所带来的便捷与高效.
3、Windows线程的创建及实验:
3.1使用CreateThread在Windows下创建线程:
在Windows中创建线程可以调用两个函数_beginthreadex和CreateThread两个函数，这里只介绍后者。
CreateThread函数原型:
HANDLECreateThread
（LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes，//pointertothreadsecurityattributes
DWORDdwStackSize，//initialthreadstacksize，inbytes
LPSECURITY_START_ROUTINElpStartAddress，//pointertothreadfunction
LPVOIDlpParameter，//argumentfornewthread
DWORDdwCreationFlags，//creationflags
LPDWORDlpThreadId//pointertoreturnedthreadidentifier
）
其中，在本实验阶段比较重要的参数是第三和第四个:
a）第三个参数是一个指向函数的指针，所以应传入的参数应为函数的地址，如&Func的形式.而这个传入的参数，则必须被声明成为:
DWORDWINAPIthreadFunc（LPVOIDthreadArgu）;
的形式.这个函数也就是要执行线程任务的那个函数体实体.这里应注意，传入应使用Func而非&Func。
如：
CreateThread（NULL，0，Func，…）
具体原因：
我目前认为是系函数前部使用WINAPI所致。
b）第四个参数应是执行线程任务的函数体实体所需要的参数，即上面所举例的函数threadFunc的参数threadArgu，这在WINDOWS中被定义成一个LPVOID的类型，目前我认为，可以把它在功能上看成和void*类似。
参考:
LPVOID的原型:
typedefvoidfar*LPVOID;
所以，当你有自己需要的类型的参数传入时，可以用
typedefstruct
{
intfirstArgu，
longsecArgu，
…
}myType，*pMyType;
将你想要传入的参数装入一个结构体中。
在传入点，使用类似:
pMyTypepMyTpeyArgu;
…
CreateThread（NULL，0，threadFunc，pMyTypeArgu，…）;
…
在函数threadFunc内部的接收点，可以使用“强行转换”，如:
intintValue=（（pMyType）lpvoid）->firstArgu;
longlongValue=（（pMyType）lpvoid）->secArgu;
……
3.2线程实验1---创建N个随机线程，所有线程的执行时间均为T秒，观察每个线程的运行状况:
为了使线程的运行趋于随机化，应先使用:
srand（（unsignedint）time（NULL））;
在每个线程的运行中，每个线程的睡眠时间为:
sleepTime=1000+30*（int）eRandom（50+tNo）;
Sleep（sleepTime）;
这样，可以使进程的运行趋于随机化.
/*测试程序2：
创建N个随机线程的随机实验.
命令行输入参数:
testthreadNorunSecs
*/
#include
#include
#include
#include
#include
#defineN5
#defineTypefloat
staticintrunFlag=TRUE;
DWORDWINAPIthreadWork（LPVOIDthreadNo）;
intparseArgToInt（char*inNumChar）;
TypeeRandom（intupLimit）;
typedefstruct
{
intdata;
}INTEGER;
voidmain（intargc，char*argv[]）
{
unsignedintrunTime;
inti;
intthreadNum;
//intN;
SYSTEMTIMEnow;
WORDstopTimeMinute，stopTimeSecond;
DWORDtargetThreadID;
//Getcommandlineargument，N
if（argc!
=3）
{
printf（"pleaseenter:
NThread\n"）;
return;
}
threadNum=parseArgToInt（argv[1]）;
runTime=parseArgToInt（argv[2]）;
//Getthetimethethreadsshouldrun，runtime
//Calculatetimetohalt
//runTime=60;/*inseconds.*/
GetSystemTime（&now）;
printf（"mthread:
Suitestartingatysystemtime%d，%d，%d\n"，now.wHour，now.wMinute，now.wSecond）;
stopTimeSecond=（now.wSecond+（WORD）runTime）%60;
stopTimeMinute=now.wMinute+（now.wSecond+（WORD）runTime）/60;
//FOR1TON
INTEGER*tmpInt;
for（i=0;i {
//CREATEANEWTHREADTOEXECUTESIMULATEDWORK;
//threadWork（i）;
tmpInt=（INTEGER*）malloc（sizeof（INTEGER））;
tmpInt->data=i;
CreateThread（NULL，0，threadWork，tmpInt，0，&targetThreadID）;
Sleep（100）;//Letnewlycreatedthreadrun
}
//Cyclewhilechildrenwork...
while（runFlag）
{
GetSystemTime（&now）;
if（（now.wMinute>=stopTimeMinute）&&（now.wSecond>=stopTimeSecond））
runFlag=FALSE;
Sleep（1000）;
}
Sleep（5000）;
printf（"Programendssuccessfully\n"）;
}
DWORDWINAPIthreadWork（LPVOIDthreadNo）
{
//localvariables
doubley;
constdoublex=3.14159;
constdoublee=2.7183;
inti;
constintnapTime=1000;//inmilliseconds
constintbusyTime=400;
inttNo=（（INTEGER*）threadNo）->data;
intsleepTime;
DWORDresult=0;
/*randomasizetherandomnumseeds.*/
srand（（unsignedint）time（NULL））;
while（runFlag）
{
//Parameterizedprocessorburstphase
for（i=0;i y=pow（x，e）;
//Parameterizedsleepphase
sleepTime=1000+30*（int）eRandom（50+tNo）;
Sleep（sleepTime）;
printf（"IamthreadNo.%d，sleepsec:
%ds\n"，tNo，sleepTime）;
}
//Terminate
returnresult;
}
intparseArgToInt（char*inNumChar）
{
intequipData=0，i=0;
while（inNumChar[i]>='0'&&inNumChar[i]<='9'）
{
equipData=10*equipData+（inNumChar[i]-48）;
i++;
}
returnequipData;
}
TypeeRandom（intupLimit）
{
TypetmpData;
do
{
tmpData=（（Type）rand（）/（Type）32767）*（Type）100.0*（Type）upLimit;
}
while（tmpData>upLimit）;
returntmpData;
}
3.3线程实验2---Windows下可创建的线程的数目的测试:
这里使用的是让测试线程睡眠100秒，如果用的是让测试进程进入死循环的方法，则会很快让系统僵掉。
/*测试程序3:
测试在Windows下最多可创建线程的数目.
*/
DWORDWINAPIthreadWork（LPVOIDthreadNo）
{
DWORDresult=0;
while（runFlag）
{
Sleep（100000）;
}
//Terminate
returnresult;
}
voidmain（intargc，char*argv[]）
{
intcount=0;
DWORDtargetThreadID;
while（runFlag）
{
if（CreateThread（NULL，0，threadWork，NULL，0，&targetThreadID）==NULL）
{
runFlag=false;
break;
}
else
count++;
printf（"%d"，count）;
}
Sleep（5000）;
printf（"maxthreadsnum:
%d\n"，count）;
printf（"Prog
升级会员 