本数据结构实验教案.docx
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本数据结构实验教案
数据结构
实验教案
授课教师：
许四平
适用专业：
信息与计算科学
使用班级：
13信计1、2
授课时间：
20XX年秋季
授课学时：
14学时
使用教材：
《数据结构》严蔚敏主编
实验指导书：
数据结构实验指导书，
数理学院编，20XX年版
湖北理工学院数理学院
实验安排表
周次
日期
实验课题
学时
实验报告次数
3
3.23
线性表的顺序存储
2
1
3
3.26
线性表的顺序存储
2
1
5
4.4
单链表
2
1
5
4.9
单链表
2
1
7
4.20
栈、队列
3
1
7
4.23
栈、队列
3
1
8
4.27
树与二叉树
2
1
8
4.29
树与二叉树
2
1
9
5.10
树与二叉树
2
1
9
5.10
树与二叉树
2
1
14
6.9
查找
3
1
14
6.10
查找
3
1
数据结构设计性实验项目
1.线性表的合并：
已知线性表La和Lb的元素按值非递减排列。
归并La和Lb得到新的线性表Lc，Lc的元素也按值非递减排列。
分别采用顺序存储结构和链式结构来实现。
2.线性表的逆置：
设有一个线性表（e0,e1,…,en-2,en-1），请编写一个函数将这个线性表原地逆置，即将线性表内容置换为（en-1,en-2,…,e1,e0）。
线性表中的数据可以为整数、字符或字符串，试分别采用顺序存储结构和链式结构来实现。
3.约瑟夫环的实现：
设有n个人围坐一圈，用整数序列1,2,3,……,n表示顺序围坐在圆桌周围的人，现从某个位置s上的人开始报数，数到m的人出列，接着从出列的下一个人又从1开始重新报数，数到m的人出列，如此下去，直到所有人都出列为此。
试设计确定他们的出列次序序列的程序。
如n=8,m=4,s=1时，设每个人的编号依次为1，2，3，…开始报数，则得到的出列次序为4，8，5，2，1，3，7，6。
检查程序的正确性和健壮性。
（1）采用数组表示作为求解过程中使用的数据结构。
（2）采用单向循环链表作为存储结构模拟整个过程，循环链表可不设头节点,必须注意空表和非空表的界限。
4.数制转换：
利用顺序栈和链栈实现数制转换
5.二叉树的遍历：
分别以顺序存储结构和二叉链表作存储结构，试编写前序、中序、后序及层次顺序遍历二叉树的算法。
6.赫夫曼树与赫夫曼编码：
已知某系统在通信联络中只可能出现8种字符a,b,c,d,e,f,g,h，其概率分别为{0.05，0.29，0.07，0.08，0.14，0.23，0.03，0.11}，试设计Huffman编码，并计算其平均码长。
（1）初始化：
从键盘读入8个字符，以及它们的权值，建立Huffman树。
（2）编码：
根据建立的Huffman树，求每个字符的Huffman编码。
对给定的待编码字符序列进行编码。
（3）译码：
利用已经建立好的Huffman树，对上面的编码结果译码。
译码的过程是分解电文中的字符串，从根结点出发，按字符’0’和’1’确定找左孩子或右孩子，直至叶结点，便求得该子串相应的字符。
（4）打印 Huffman树。
7.学生成绩管理查询系统：
每个学生的数据信息有准考证号（主关键字）、姓名、语文、英语、数学、和总分等数据项，所有学生的信息构成一个学生成绩表。
假设准考证号的头两位表示地区编号。
请设计一个管理系统达到如下基本要求：
（1）初始化：
建立一个学生成绩表，输入准考证号、姓名、语文、英语、数学，然后计算每个学生的总分，存入相应的数据项；注意：
分析数据对象和它们之间的关系，并以合适的方式进行组织（可选择无序的顺序表、有序的顺序表或索引顺序表来进行存储表示）；
（2）查找：
综合应用基本查找算法完成数据的基本查询工作，并输出查询的结果；
（3）输出：
有选择性地输出满足一定条件的数据记录，如输出地区编号为"01"，并且总分在550分以上的学生的信息；
（4）计算：
计算在等概率情况下该查找表的平均查找长度。
8.排序：
编制程序让机器随机产生2000个整数，放入一个数组中；对此2000个随机数序列分别用冒泡排序、快速排序、希尔排序和堆排序方法进行排序，并比较它们的运行时间。
注意：
每三、四个同学组成一个小组。
每个实验中的题目，可分别由不同的同学完成。
其它题目可以相互交流，以利于互相提高。
数据结构验证性实验项目
实验一线性表的顺序存储
一、实验目的及要求
1、掌握在TC环境下调试顺序表的基本方法
2、掌握顺序表的基本操作，插入、删除、查找、以及有序顺序表的合并等算法的实现。
二、实验学时
2学时
三、实验任务
1、生成一个顺序表并动态地删除任意元素和在任意位置插入元素。
2、将两个有序表合并成一个有序表。
四、实验重点、难点
1、在顺序表中移动元素。
2、在顺序表中找到正确的插入位置。
五、操作要点
（一）顺序表基本操作的实现
[问题描述]当我们要在顺序表的第i个位置上插入一个元素时，必须先将顺序表中第i个元素之后的所有元素依次后移一个位置，以便腾空一个位置，再把新元素插入到该位置。
若是欲删除第i个元素时，也必须把第i个元素之后的所有元素前移一个位置。
[基本要求]要求生成顺序表时，可以键盘上读取元素，用顺序存储结构实现存储。
[实现提示]要实现基本操作，可用实现的基本操作，也可设计简单的算法实现。
[程序实现]
#include
#include
typedefintDataType;
#definemaxnum20
typedefstruct
{intdata[maxnum];
intlength;
}SeqList;
/*插入函数*/
intinsert（SeqList*L,inti,DataTypex）
/*将新结点x插入到顺序表L第i个位置*/
{intj;
if（i<0||i>（*L）.length+1）
{printf（"\ni值不合法!
"）;
return0;
}
if（（*L）.length>=maxnum-1）
{printf（"\n表满不能插入!
"）;
return0;
}
for（j=（*L）.length;j>=i;j--）（*L）.data[j+1]=（*L）.data[j];
（*L）.data[i]=x;
（*L）.length++;
return1;
}
/*删除函数*/
intdelete（SeqList*L,inti）
/*从顺序L中删除第i个结点*/
{intj;
if（i<0||i>（*L）.length）
{printf（"\n删除位置错误!
"）;
return0;
}
for（j=i+1;j<=（*L）.length;j++）
（*L）.data[j-1]=（*L）.data[j];
（*L）.length--;
return1;
}
/*生成顺序表*/
voidcreatlist（SeqList*L）
{intn,i,j;
printf（"请输入顺序表L的数据个数：
\n"）;
scanf（"%d",&n）;
for（i=0;i{printf（"data[%d]=",i）;
scanf（"%d",&（（*L）.data[i]））;
}
（*L）.length=n-1;
printf（"\n"）;
}/*creatlist*/
/*输出顺序表L*/
printout（SeqList*L）
{inti;
for（i=0;i<=（*L）.length;i++）
{printf（"data[%d]=",i）;
printf（"%d",（*L）.data[i]）;
}/*printout*/
printf（"\n"）;
}
main（）
{SeqList*L;
charcmd;
inti,t,x;
clrscr（）;
creatlist（L）;
do
{
printf（"\ni,I-----插入\n"）;
printf（"d,D-----删除\n"）;
printf（"q,Q-----退出\n"）;
do
{cmd=getchar（）;
}while（（cmd!
='i'）&&（cmd!
='I'）&&（cmd!
='d'）&&（cmd!
='D'）&&（cmd!
='q'）&&（cmd!
='Q'））;
switch（cmd）
{case'i':
case'I':
printf（"\nPleaseinputtheDATA:
"）;
scanf（"%d",&x）;
printf（"\nWhere?
"）;
scanf（"%d",&i）;
insert（L,i,x）;
printout（L）;
break;
case'd':
case'D':
printf（"\nWheretoDelete?
"）;
scanf（"%d",&i）;
delete（L,i）;
printout（L）;
break;
}
}while（（cmd!
='q'）&&（cmd!
='Q'））;
}
（二）有序顺序表的合并
[问题描述]已知顺序表la和lb中的数据元素按非递减有序排列，将la和lb表中的数据元素，合并成为一个新的顺序表lc
[基本要求]lc中的数据元素仍按非递减有序排列，并且不破坏la和lb表
[程序实现]
#include
#include
#defineOK1
#defineERROR0
/*定义ElemType为int或别的自定义类型*/
typedefintElemType;
/*链式存储类型*/
typedefstructLNode
{
ElemTypedata;
structLNode*next;
}LNode,*LinkList;
/*单链表的建立（头插法）*/
voidCreateList_L（LinkList&L,intn）//CreateList_L（）function
{//ToCreatreaLinkListLwithHeadNode
inti;
LNode*p;
L=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;
L->next=NULL;
printf（"PleaseinputthedataforLinkListNodes:
\n"）;
for（i=n;i>0;--i）
{
p=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;
scanf（"%d",&p->data）;//ReverseorderinputingforCreatingaLinkList
p->next=L->next;
L->next=p;
}//endoffor
if（n）printf（"SuccesstoCreateaLinkList!
\n"）;
elseprintf（"ANULLLinkListhavebeencreated!
\n"）;
}//endofCreateList（）function
voidMergeList_L（LinkList&La,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）;
}
voidmain（）
{
LinkListLa,Lb,Lc,p;
intn;
printf（"请输入La的长度n:
"）;
scanf（"%d",&n）;
CreateList_L（La,n）;
printf（"输出La的内容：
"）;
p=La->next;
while（p）
{
printf（"%d->",p->data）;
p=p->next;
}
printf（"\n"）;
printf（"请输入Lb的长度n:
"）;
scanf（"%d",&n）;
CreateList_L（Lb,n）;
printf（"输出Lb的内容：
"）;
p=Lb->next;
while（p）
{
printf（"%d->",p->data）;
p=p->next;
}
printf（"\n"）;
MergeList_L（La,Lb,Lc）;
printf（"输出Lc的内容：
"）;
p=Lc->next;
while（p）
{
printf（"%d->",p->data）;
p=p->next;
}
printf（"\n"）;
}
六、注意事项
1、删除元素或插入元素表的长度要变化。
2、在合并表中当某一个表到表尾了就不用比较了，直接将另一个表的元素复制到总表去即可。
实验二单链表
一、实验目的及要求
1、掌握用在TC环境下上机调试单链表的基本方法
2、掌握单链表的插入、删除、查找、求表长以及有序单链表的合并算法的实现
3、进一步掌握循环单链表的插入、删除、查找算法的实现
二、实验学时
2学时
三、实验任务
1、在带头结点的单链表h中第i个数据元素之前插入一个数据元素。
2、将两个有序单链表合并成一个有序单链表。
3、生成一个循环单链表。
4、在循环单链表中删除一个节点。
四、实验重点、难点
1、在单链表中寻找到第i-1个结点并用指针p指示。
2、比较两个单链表的节点数据大小。
3、循环单链表中只有一个节点的判断条件。
4、在循环单链表中删除一个节点。
五、操作要点
（一）单链表基本操作的实现
1、实现栈的顺序存储和链式存储。
#include
#include
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
#defineMAXQSIZE100
#defineOK1
#defineERROR0
/*定义SElemType为int或别的自定义类型*/
typedefintSElemType;
/*链式栈的存储类型*/
typedefstructSNode
{
SElemTypedata;
structSNode*next;
}SNode,*LinkStack;
/*取链式栈顶元素*/
intGeTop_L（LinkStacktop,SElemType&e）
{
if（!
top->next）
{
printf（"Error!
It'sanemptyLinkStack!
\n"）;
return（ERROR）;
}
else
{
e=top->next->data;
return（OK）;
}
}
/*将元素压入链式栈*/
intPush_（LinkStacktop,SElemType&e）
{
SNode*q;
q=（LinkStack）malloc（sizeof（SNode））;
q->data=e;
q->next=top->next;
top->next=q;
return（OK）;
}
/*将元素弹出链式栈*/
intPop_L（LinkStacktop,SElemType&e）
{
SNode*q;
e=top->next->data;
q=top->next;
top->next=q->next;
free（q）;
return（OK）;
}
/*定义SElemType为int或别的自定义类型*/
typedefintSElemType;
/*顺序栈的存储类型*/
typedefstruct//definestructureSqStack（）
{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
/*构造空顺序栈*/
intInitStack（SqStack&S）//InitStack（）sub-function
{
S.base=（SElemType*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（SElemType））;
if（!
S.base）
{
printf（"Allocatespacefailure!
\n"）;
return（ERROR）;
}
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
return（OK）;
}//InitStack（）end
/*取顺序栈顶元素*/
intGetTop（SqStackS,SElemType&e）//GetTop（）sub-function
{
if（S.top==S.base）
{
printf（"It'saemptySqStack!
\n"）;//ifemptySqStack
return（ERROR）;
}
e=*（S.top-1）;
return（OK）;
}//GetTop（）end
/*将元素压入顺序栈*/
intPush（SqStack&S,SElemTypee）//Push（）sub-function
{
*S.top++=e;
return（OK）;
}//Push（）end
/*将元素弹出顺序栈*/
intPop（SqStack&S,SElemType&e）//Pop（）sub-function
{
e=*--S.top;
return（OK）;
}//Pop（）end
voidmain（）
{
inti,j;
SqStacks;
LinkStacks1;
SElemTypee;
InitStack（s）;
s1=（LinkStack）malloc（sizeof（SNode））;
s1->next=NULL;
printf（"顺序栈的元素：
\n"）;
for（i=1;i<=8;i++）
{
scanf（"%d",&e）;
Push（s,e）;
}
printf（"顺序栈出栈：
\n"）;
for（i=1;i<=8;i++）
{
Pop（s,e）;
printf（"%d",e）;
}
printf（"\n"）;
printf（"链式栈的元素：
\n"）;
for（j=1;j<=8;j++）
{
scanf（"%d",&e）;
Push_（s1,e）;
}
printf（"链式栈出栈：
\n"）;
while（NULL!
=s1->next）
{
Pop_L（s1,e）;
printf（"%d",e）;
}
printf（"\n"）;
}
2、利用顺序栈或链栈实现数制转换。
#include
#include
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
#defineMAXQSIZE100
#defineOK1
#defineERROR0
/*定义SElemType为int或别的自定义类型*/
typedefintSElemType;
/*顺序栈的存储类型*/
typedefstruct//definestructureSqStack（）
{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
/*构造空顺序栈*/
intInitStack（SqStack&S）//InitStack（）sub-function
{
S.base=（SElemType*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（SElemType））;
if（!
S.base）
{
printf（"Allocatespacefailure!
\n"）;
return（ERROR）;
}
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
return（OK）;
}//InitStack（）end
intStackEmpty（SqStackS）
{
if（S.top==S.base）
returnOK;
else
returnERROR;
}
/*取顺序栈顶元素*/
intGetTop（SqStackS,SElemType&e）//GetTop（）sub-function
{
if（S.top==S.base）
{
printf（"It'saemptySqStack!
\n"）;//ifemptySqStack
return（ERROR）;
}
e=*（S.top-1）;
return（OK）;
}//GetTop（）end
/*将元素压入顺序栈*/
intPush（SqStack&S,SElemTypee）//Push（）sub-function
{
*S.top++=e;
return（OK）;
}//Push（）end
/*将元素弹出顺序栈*/
intPop（SqStack&S,SElemType&e）//Pop（）sub-function
{
e=*--S.top;
return（OK）;
}//Pop（）end
/*利用顺序栈实现对于输入的任意一个非负十进制整数，输出与其等值的八进制数。
*/
voidConversion（）
{
SqStackS;
SElemTypeN,e;
InitStack（S）;
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