实验指导数据结构B.docx
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实验指导数据结构B
附录综合实验
1、实验目的
本课程的目标之一是使得学生学会如何从问题出发，分析数据，构造求解问题的数据结构和算法，培养学生进行较复杂程序设计的能力。
本课程实践性较强，为实现课程目标，要求学生完成一定数量的上机实验。
从而一方面使得学生加深对课内所学的各种数据的逻辑结构、存储表示和运算的方法等基本内容的理解，学习如何运用所学的数据结构和算法知识解决应用问题的方法；另一方面，在程序设计方法、C语言编程环境以及程序的调试和测试等方面得到必要的训练。
2、实验基本要求：
1）学习使用自顶向下的分析方法，分析问题空间中存在哪些模块，明确这些模块之间的关系。
2）使用结构化的系统设计方法，将系统中存在的各个模块合理组织成层次结构，并明确定义各个结构体。
确定模块的主要数据结构和接口。
3）熟练使用C语言环境来实现或重用模块，从而实现系统的层次结构。
模块的实现包括结构体的定义和函数的实现。
4）学会利用数据结构所学知识设计结构清晰的算法和程序，并会分析所设计的算法的时间和空间复杂度。
5）所有的算法和实现均使用C语言进行描述，实验结束写出实验报告。
3、实验项目与内容：
1、线性表的基本运算及多项式的算术运算
内容：
实现顺序表和单链表的基本运算，多项式的加法和乘法算术运算。
要求：
能够正确演示线性表的查找、插入、删除运算。
实现多项式的加法和乘法运算操作。
2、二叉树的基本操作及哈夫曼编码译码系统的实现
内容：
创建一棵二叉树，实现先序、中序和后序遍历一棵二叉树，计算二叉树结点个数等操作。
哈夫曼编码/译码系统。
要求：
能成功演示二叉树的有关运算，实现哈夫曼编码/译码的功能，运算完毕后能成功释放二叉树所有结点占用的系统内存。
3、图的基本运算及智能交通中的最佳路径选择问题
内容：
在邻接矩阵和邻接表两种不同存储结构上实现图的基本运算的算法，实现图的深度和宽度优先遍历算法，解决智能交通中的路径选择问题。
设有n个地点，编号为0~n-1，m条路径的起点、终点和代价由用户输入提供，寻找最佳路径方案（例如花费时间最少、路径长度最短、交通费用最小等，任选其一即可）。
要求：
设计主函数，测试上述运算。
4、各种内排序算法的实现及性能比较
内容：
验证教材的各种内排序算法。
分析各种排序算法的时间复杂度。
要求：
使用随机数产生器产生较大规模数据集合，运行上述各种排序算法，使用系统时钟测量各算法所需的实际时间，并进行比较。
4、实验报告范例：
实验╳╳╳╳╳╳
班级____________姓名____________学号____________日期____________
1.实验目的：
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（扼要而准确地描述所求解的实验项目的目的。
）
2.实验任务：
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（明确实验项目的任务和演示程序的主要功能。
）
3.实验内容：
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（使用模块和流程图表示系统分析和设计的结果，描述各模块之间的层次结构，给出函数之间的调用关系和数据传递方式，给出核心算法的C源代码，并加上详细注释，分析主要算法的时间复杂度，必要时分析空间复杂度，给出算法分析的计算过程。
）
4.实验过程描述：
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（列出实验所用的测试用例和相应的程序运行结果（需要程序运行结果的屏幕截图），总结本次实验，包括对测试结果的分析，测试和调试过程遇到问题的回顾和分析，软件设计与实现的经验和体会，进一步改进的设想。
）
实验1线性表及多项式的运算
一、实验目的
1、掌握线性表的两种基本存储结构及其应用场合：
顺序存储和链接存储。
2、掌握顺序表和链表的各种基本操作算法。
3、理解线性表应用于多项式的实现算法。
二、实验内容
1、参照程序2.1～2.7，编写程序，完成顺序表的初始化、查找、插入、删除、输出、撤销等操作。
2、已知带表头结点单链表的类型定义如下：
typedefstructnode
{
ElemTypeelement;//结点的数据域
structnode*link;//结点的指针域
}node;
typedefstruct
{
structnode*head;
intn;
}headerList;
参照程序2.8～2.14，编写程序，完成带表头结点单链表的初始化、查找、插入、删除、输出、撤销等操作。
3、以题2所示带表头结点单链表为存储结构，编写程序实现单链表的逆置操作。
（原单链表为（a0，a1，……，an-1），逆置后为（an-1，an-2，……，a0），要求不引入新的存储空间）。
4、以题2所示带表头结点单链表为存储结构，编写程序实现将单链表排序成为有序单链表的操作。
5、已知带表头结点一元多项式的类型定义如下：
typedefstructpNode
{
intcoef;
intexp;
structpNode*link;
}pNode;
typedefstruct
{
structpNode*head;
}polynominal;
编写程序实现一元多项式的创建、输出、撤销以及两个一元多项式相加和相乘的操作。
实验2二叉树的基本操作及哈夫曼编码译码系统的实现
一、实验目的
1、掌握二叉树的二叉链表存储表示及遍历操作实现方法。
2、实现二叉树遍历运算的应用：
求二叉树中叶子结点个数、结点总数、二叉树的高度、交换二叉树的左右子树等。
3、掌握二叉树的应用—哈夫曼编码的实现。
二、实验内容
1、已知二叉树二叉链表结点结构定义如下：
typedefstructBinaryTreeNode{
TData；
structBinaryTreeNode*LChild，*RChild；
}BinaryTreeNode，*BinTree；
参照程序5.1～5.4，编写程序，完成二叉树的先序创建、先序遍历、中序遍历、后序遍历等操作。
2、以题1所示二叉链表为存储结构，编写程序实现求二叉树结点个数、叶子结点个数、二叉树的高度以及交换二叉树所有左右子树的操作。
3、已知哈夫曼树结点结构定义如下：
typedef{
ElementTypeData;//结点的数据域
intw;//结点的权值
intparent,lchild,rchild;//结点的双亲、左孩子、右孩子
}HFMTNode;
编写程序，实现哈夫曼树的创建、哈夫曼编码以及解码的实现。
实验3图的基本运算及飞机换乘次数最少问题
一、实验目的
1、掌握图的邻接矩阵和邻接表的存储实现方法。
2、实现图的深度优先和宽度优先遍历运算。
3、学习使用图算法解决应用问题的方法。
二、实验内容
1、已知图的邻接矩阵结构定义如下：
typedefintElemType;
typedefstruct
{
ElemType**a;//邻接矩阵
intn;//图的当前顶点数
inte;//图的当前边数
ElemTypenoEdge;//两顶点间无边时的值
}mGraph;
参照程序9.1～9.5，编写程序，完成邻接矩阵的初始化、撤销、边的搜索、插入、删除等操作。
2、以题1所示邻接矩阵为存储结构，编写程序，实现图的深度、宽度优先遍历。
3、已知图的邻接表结构定义如下：
typedefstructeNode
{
intadjVex;//任意顶点u相邻接的顶点
ElemTypew;//边的权值
structeNode*nextArc;//指向下一个边结点
}eNode;
typedefstruct
{
intn;//图的当前顶点数
inte;//图的当前边数
eNode**a;//指向一维指针数组
}lGraph;
参照程序9.6～9.10，编写程序，完成邻接表的初始化、撤销、边的搜索、插入、删除等操作。
4、以题3所示邻接表为存储结构，编写程序，实现图的深度、宽度优先遍历。
5、编写程序，实现飞机最少换乘次数问题：
设有n个城市，编号为0～n-1，m条航线的起点和终点由用户输入提供。
一条换乘次数最少的线路方案。
（提示：
可以使用有向图表示城市间的航线；只要两个城市间有航班，则图中这两点间存在一条权为1的边；可以使用Dijkstra算法实现）
实验4各种内排序算法的实现及性能比较
一、实验目的
1、掌握各种内排序算法的实现方法。
2、学会分析各种内排序算法的时间复杂度。
二、实验内容
1、已知待排序序列以顺序表结构实现，数据元素以及表结构定义如下：
typedefstructentry//数据元素
{
KeyTypekey;//排序关键字，KeyType应该为可比较类型
DataTypedata;//data包含数据元素中的其他数据项
};
typedefstructlist{//顺序表
intn;//待排序数据元素数量
EntryD[MaxSize];//静态数组存储数据元素
}List;
参照程序10.1～10.7，编写算法，分别实现顺序表的简单选择排序、直接插入排序、冒泡排序、快速排序、两路合并排序以及堆排序。
2、编写算法，利用随机函数，在文件中随机产生n个关键字。
（关键字定义为整型数据）
3、编写程序，分别验证在简单选择排序、直接插入排序、冒泡排序、快速排序、两路合并排序以及堆排序，在待排序关键字个数为500、10000、50000、100000时，完成排序所需要的时间。
（单位为：
毫秒）
4、将排序结果存放于excel工作表中，并以图表（簇状柱形图）的方式显示。
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