软件基础实验指导学生版.docx
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软件基础实验指导学生版
计算机软件基础实验指导书
－C语言实现
孙旭霞张晋辉薛旭
西安理工大学
自动化与信息工程学院
二0一一年六月
目录
实验大纲……………………………………...……………….……1
实验报告要求……………………………………...……………….3
实验一顺序表的基本操作………………………………………....4
实验二单链表的基本操作……………………………..……….….5
实验三堆栈的基本操作……………………………..…………….10
实验四循环队列的基本操作……………..…………..…………..14
实验五稀疏矩阵的转置………………………………....………...18
实验六二叉排序树的建立与遍历………………………..……….22
实验七直接插入排序………………………………………..…….24
实验八直接选择排序……………………………………..……….26
实验九顺序查找和折半查找……………………………………...28
实验十二叉排序树查找…………………………………..……….32
《计算机软件基础》课程实验教学大纲
一、制定实验教学大纲的依据
根据本校最新指定的《计算机软件基础》课程教学大纲制定
二、本课程实验教学在培养实验能力中的地位和作用
〈计算机软件基础〉课程主要研究计算机处理数据时数据的结构及其实现方法，是一门有关计算机软件知识及开发技术的专业基础课。
其主要任务是使学生深入了解计算机软件，正确选用与使用计算机软件，培养分析、设计新计算机软件的能力以及解决实际问题的能力。
实验课是本课程重要的教学环节,其目的是使学生掌握常用的数据结构的使用方法，接受编制基本程序技能的训练，提高学生编制复杂程序的能力。
三、应达到的实验能力标准
1、掌握线性表的概念、线性表的顺序存储结构、线性表的链式存储结构及其操作运算。
2、掌握堆栈和队列的概念、存储结构和操作运算的算法。
3、了解数组的定义和存储结构及其操作运算的算法，学会矩阵的压缩存储方式。
4、掌握二叉树的概念、性质及二叉树的遍历算法
5、掌握插入排序算法，选择排序算法和交换排序算法。
6、掌握顺序表的查找，树表的动态查找及哈希表查找算法。
四、学时、教学文件
学时：
本课程总学时为54学时,其中实验为22学时,占总学时的24.5%。
教学文件：
校编〈软件基础实验指导书〉；实验报告学生自拟。
要求学生实验前预习实验内容，按照每个实验任务要求画出软件流程图，编制相应的软件程序。
指导教师指导学生解决在调试程序中出现的问题，具体软件的测试数据由学生独立完成。
五、实验考核办法与成绩评定
实验课成绩占本课程总成绩20%，对无故缺勤三次以上实验者，本课程不予通过。
六、仪器设备及注意事项
仪器设备：
个人计算机
注意事项：
注意保护设备
七、实验项目的设置及学时分配
序号
实验项目及内容
学时
性质
要求
适用专业
1
顺序表的插入和删除
2
验证
必修
信息类，通信类，控制类
2
链表的插入和删除
2
设计
必修
同上
3
堆栈的插入和删除
2
验证
必修
同上
4
队列的插入和删除
2
验证
必修
同上
5
对称矩阵和三角矩阵的压缩存储
2
验证
必修
同上
6
二叉树的遍历
（前序遍历、中序遍历和后序遍历）
4
设计
必修
同上
7
插入排序和选择排序
2
验证
必修
同上
8
交换排序（冒泡排序和快速排序）
2
验证
必修
同上
9
顺序查找和二分查找
2
验证
必修
同上
10
二叉排序树查找
2
验证
必修
同上
共计
22
同上
实验报告要求
一、实验目的；
二、实验内容；
三、程序流程图；
四、设计部分程序；
五、实验结果（要求检测所有情况的正确性，写出测试条件及相应的测试结果）；
六、完成思考题。
实验一顺序表的基本操作（2学时）
一、实验目的
了解顺序表的逻辑特征，掌握顺序表的描述方法、特点及有关的概念，掌握顺序表上的插入和删除等基本操作算法。
二、实验内容
在顺序表List[]中，实现顺序表的基本操作，包括：
初始化顺序表，在表中插入元素、删除元素。
基本要求：
（1）初始化顺序表；
（2）程序具有顺序表插入、删除和显示功能，可根据用户需要连续操作（插入、删除位置及要插入元素数值均从键盘输入）；
（3）任一操作结束后将顺序表中的内容输出；
（4）程序能检测并提示发生上溢或下溢错误。
（5）可由用户选择退出程序。
三、实验要点及说明
顺序表又称为线性表的顺序存储结构，它是用一组地址连续的存储单元依次存放线性表的各个元素。
可按如下格式定义顺序表：
#defineMAXLEN10/*定义顺序表最大元素个数50*/
typedefintdatatype;
typedefstruct{
datatypeList[MAXLEN];/*定义顺序表List*/
intNum;/*定义顺序表表长（1~MAXLEN）*/
}Seqlist;
模块划分：
（1）initiq（Seqlist*la）函数：
初始化顺序表
操作前提：
la为未初始化线性表。
操作结果：
将la初始化为空表。
（2）insertq（la,i,e）函数：
实现插入功能
操作前提：
表la已存在，e为合法元素值，1≤i≤ListLength（la）+1。
操作结果：
在la中第i个位置插入新的数据元素e，la的长度加1。
（3）deleteq（la,i,e）函数：
实现删除功能
操作前提：
表la已存在且非空，1≤i≤ListLength（la）。
操作结果：
删除la的第i个数据元素，并用e返回其值，la的长度减1。
（4）print（）函数：
实现输出功能
四、参考源程序
#include
#defineMAXLEN10
typedefintdatatype;
typedefstruct
{datatypeList[MAXLEN];
intNum;//Num:
1~MAXLEN
}Seqlist;
voidinitiq（Seqlist*la）;
intinsertq（Seqlist*la,inti,datatypee）;
intdeleteq（Seqlist*la,inti,datatype*e）;
intprint（Seqlist*la）;
voidmain（）
{Seqlistla;
datatypee;
ints,n,i;/*s选择操作功能，i插入或删除数据的位置*/
printf（"请输入你的选择:
1---initiate2---insert3---delete4---print5---exit\nyourchoice="）;
scanf（"%d",&s）;
while（s!
=5）
{if（s==1）
{initiq（&la）;
printf（"完成初始化!
\n"）;}
elseif（s==2）
{printf（"请输入待插入的数据位置:
"）;
scanf（"%d",&i）;
printf（"请输入待插入的数据值:
"）;
scanf（"%d",&e）;
n=insertq（&la,i,e）;
if（n!
=0）
print（&la）;
}
elseif（s==3）
{printf（"请输入待删除的数据位置:
"）;
scanf（"%d",&i）;
n=deleteq（&la,i,&e）;
if（n!
=0）
{printf（"已删除的数据为:
%d",e）;
print（&la）;
}
}
elseif（s==4）
print（&la）;
else
printf（"你的选择是错误的!
\n"）;
printf（"请输入你的选择:
1---initiate2---insert3---delete4---print5---exit\nyourchoice="）;
scanf（"%d",&s）;}}
/*初始化*/
voidinitiq（Seqlist*la）
{}
/*插入*/
intinsertq（Seqlist*la,inti,datatypee）/*i插入位置:
0~Num，*/
{}
/*删除*/
intdeleteq（Seqlist*la,inti,datatype*e）
{}
/*显示输出*/
intprint（Seqlist*la）
{intm;
if（la->Num<=0）
{printf（"顺序表为空!
\n"）;
return0;}
else
{printf（"当前的顺序表为:
\n"）;
for（m=0;mNum;m++）
printf（"List[%d]=%d",m,la->List[m]）;
printf（"\n表长为%d\n",la->Num）;
return1;}
}
五、思考题
1．在以上参考程序基础上，增加按数据元素值（key）前插入和删除功能。
2．设顺序表L中的数据元素按递增排列，编写一个算法，将数据元素x插入到顺序表L的适当位置上，以保持顺序表的有序性。
3．设计一算法实现删除顺序表a中第i个元素起的k个元素。
typedefstruct
{intdatatype[100];
intlength;/*顺序表的长度*/
}SqList;
4．设已有线性表la的数据结构定义同上，编写一个算法，删除顺序表la中所有值为x的数据元素。
5．编写一个算法，实现将两个不同的顺序表复制到一个顺序表中。
实验二单链表的基本操作（2学时）
一、实验目的
了解链表的逻辑结构特征，掌握链表的描述方法、特点及有关概念，掌握链表的建立、插入、删除以及查找的基本操作算法。
二、实验内容
实现单链表的基本操作，包括：
建立单链表，插入结点，删除结点，查找结点，打印输出单链表中的所有结点。
基本要求：
（1）初始化单链表；
（2）程序具有单链表插入、删除和显示功能，可根据用户需要连续操作（插入位置、插入结点的数据及被删除结点的数据要从键盘输入）；
（3）根据键盘输入的数据在单链表中查找结点；
（4）任一操作结束后将单链表中的内容输出；
（5）可由用户选择退出程序。
三、实验要点及说明
线性表的链式存储结构是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接的次序实现的。
线性表的链式存储结构中只有一个指针域的链表称为单链表。
可按如下格式定义单链表的结点结构：
typedefstructnode
{datatypedata;/*结点数据域*/
structnode*next;/*结点指针域*/
}slnode；
划分各功能模块：
（1）initiate（slnode**h）函数：
初始化单链表
（2）intCreat1（slnode*h,intn）函数：
建立单链表
（3）insert（slnode*h,inti,datatypex）函数：
在带头结点的单链表h中第i个位置前插入新结点x。
（4）delete（slnode*h,inti）函数：
删除第i个位置的结点
（5）search（slnode*h,inti）函数：
查找第i个位置结点的值。
（6）print（slnode*h）函数：
显示输出单链表中的所有结点。
四、参考源程序
#include
#include
#include
typedefintdatatype;
typedefstructnode
{datatypedata;
structnode*next;
}slnode;
//intl;/*保存查找到的结点位置*/
intinitiate（slnode**h）;
intCreat1（slnode*h）;
intinsert（slnode*h,inti,datatypex）;
intdeletet（slnode*h,inti,datatype*x）;
slnode*search（slnode*h,datatypex）;
voidprint（slnode*h）;
voidmain（）
{slnode*h,*s;
intsel,state,x,i;/*sel操作选择，x要查找的结点数据，i结点位置*/
//initiate（&h）;
printf（"请输入你的选择:
1---initiate2---Creat3---insert4---delete5---search6---print7---exit\nyourchoice="）;
scanf（"%d",&sel）;
while（sel!
=1）
{printf（"先进行初始化操作\n"）;
printf（"请输入你的选择:
1---initiate2---Creat3---insert4---delete5---search6---print7---exit\nyourchoice="）;
scanf（"%d",&sel）;
}
while（sel!
=7）
{if（sel==1）
{if（state=initiate（&h）==0）
printf（"操作失败"）;}
elseif（sel==2）
{if（state=Creat1（h）==1）
print（h）;
else
printf（"操作失败"）;}
elseif（sel==3）
{printf（"请输入待插入的结点位置:
"）;
scanf（"%d",&i）;
printf（"请输入待插入的结点值:
"）;
scanf（"%d",&x）;
if（state=insert（h,i,x）==1）
print（h）;
else
printf（"操作失败\n"）;}
elseif（sel==4）
{printf（"请输入待删除结点的位置:
"）;
scanf（"%d",&i）;
if（state=deletet（h,i,&x）==1）
{printf（"被删除结点值:
%d\n",x）;
print（h）;}
else
printf（"操作失败\n"）;}
elseif（sel==5）
{printf（"请输入要查找的结点数据:
"）;
scanf（"%d",&x）;
s=search（h,x）;
if（s!
=NULL）
printf（"查找成功，结点位置为：
%d\n",s->data）;
else
printf（"操作失败\n"）;
}
elseif（sel==6）
{print（h）;}
else
printf（"你的选择是错误的!
\n"）;
printf（"请输入你的选择:
1---initiate2---Creat3---insert4---delete5---search6---print7---exit\nyourchoice="）;
scanf（"%d",&sel）;}}
/*初始化*/
intinitiate（slnode**h）
{}
/*建立单链表*/
intCreat1（slnode*h）
{}
/*插入*/
intinsert（slnode*h,inti,datatypex）/*i插入结点的位置*//*x插入结点的数据*/
{}
/*删除*/
intdeletet（slnode*h,inti,datatype*x）/*x存放被删除结点的数据*/
{}
/*查找*/
slnode*search（slnode*h,datatypex）
{}
/*显示输出*/
voidprint（slnode*h）
{slnode*p;
inti;
p=h->next;
i=0;
printf（"\n当前的单链表数据内容为:
\n"）;
while（p!
=NULL）
{i++;
printf（"第%d个数据：
%d\n",i,p->data）;
p=p->next;}
printf（"\n线性表的表长为%d\n",i）;}
五、思考题
1.在以上参考程序基础上，增加按数据元素值（key）前插入和删除功能。
2.编写一个算法，删除单链表中值相同的多余结点。
3.实现单链表的就地逆序，设其头结点指针为head，编写一个算法将单链表逆置，即最后一个结点变成第一个结点，原来倒数第二个结点变成第二个结点，如此等等。
4.假设现有一个带头结点的单链表head，试写出将单链表中结点数据值为偶数的结点，复制并放入另一个带头结点的单链表head1的头部的算法。
5.设现有一个带头结点的单链表（头指针为head），试写出一算法，删除该单链表中数据为奇数的所有结点。
6.修改print（slnode*h）函数，使其显示输出单链表中的所有结点的数据域和地址域。
实验三堆栈的基本操作（2学时）
一、实验目的
了解堆栈的顺序逻辑结构特征，掌握堆栈的描述方法、特点及有关概念，掌握堆栈的建立、插入、删除等基本操作算法。
二、实验内容
实现顺序堆栈的基本操作，包括：
初始化堆栈，进栈，出栈，取栈顶元素。
基本要求：
（1）顺序堆栈的元素个数可随意设定；
（2）可连续测试任意多个元素的进栈、出栈操作；
（3）可实现取栈顶元素；
（4）任一操作结束后将顺序堆栈中的内容输出；
（5）可由用户选择退出程序。
三、实验要点及说明
栈的逻辑结构和线性表相同，但运算规则与线性表相比有了更多的限制，故又称操作受限的线性表。
栈是一种只允许在表的一端进行插入或删除操作的线性表。
只允许插入，删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底，栈顶当前位置是由一个栈顶指示器指示；插入操作称为进栈或入栈，删除操作称为出栈或退栈；当栈中没有任何元素时称为空栈。
可按如下格式定义堆栈的顺序存储结构：
#defineMAX10/*定义顺序堆栈最大元素个数*/
typedefstruct
{datatypestack[MAX];/*定义顺序堆栈stack*/
inttop;/*定义栈顶指示器*/
}seqstack;
模块划分：
（1）initiate（）函数：
初始化顺序堆栈
（2）push（）函数：
进栈操作
（3）pop（）函数：
出栈操作
（4）stacktop（）函数：
取栈顶元素
（5）print（）函数：
显示输出栈内元素
四、参考源程序
#include
#include
#defineMAX10
typedefintdatatype;
typedefstruct
{datatypestack[MAX];
inttop;
}seqstack;
voidinitiate（seqstack*s）;
intpush（seqstack*s,datatypex）;
intpop（seqstack*s,datatypex）;
intstacktop（seqstack*s）;
voidprint（seqstack*s）;
intmain（）
{seqstack*s;
intsel,state;/*sel选择输入，state进栈或出栈数据成功与否的标志*/
datatypex;
if（（s=（seqstack*）malloc（sizeof（seqstack）））==NULL）
{printf（"申请空间错误！
\n"）;
return0;}
initiate（s）;
printf（"完成初始化!
\n"）;
printf（"请输入你的选择:
1---initiate2---push3---pop4---stacktop5---print6---exit\nyourchoice="）;
scanf（"%d",&sel）;
while（sel!
=6）
{if（sel==1）
{initiate（s）;
printf（"完成重新初始化!
\n"）;}
elseif（sel==2）
{printf（"请输入待进栈的数据值:
"）;
scanf（"%d",&x）;
if（state=push（s,x）==1）
print（s）;
else
printf（"进栈失败!
\n"）;
}
elseif（sel==3）
{
if（state=pop（s,x）==1）
print（s）;
else
printf（"出栈失败!
\n"）;
}
elseif（sel==4）
{if（state=stacktop（s）==1）
print（s）;
else
printf（"取栈顶元素失败!
\n"）;
}
elseif（sel==5）
{print（s）;}
else
printf（"你的选择是错误的!
\n"）;
printf（"请输入你的选择:
1---initiate2---push3---pop4---stacktop5---print6---exit\nyourchoice="）;
scanf（"%d",&sel）;}
return1;}
/*初始化*/
voidinitiate（seqstack*s）
{}
/*进栈*/
intpush（seqstack*s,datatypex）
{}
/*出栈*/
intpop（seqstack*s,datatypex）
{}
/*取栈顶元素*/
intstacktop（seqstack*s）
{}
/*显示输出*/
voidprint（seqstack*s）
{inti;
if（s->top==-1）
printf（"栈
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