实验大纲数据结构.docx
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实验大纲数据结构
《数据结构》课程实验大纲
课程名称：
数据结构课程编号：
04512017
英文名称：
DataStructure
课程类型:
学科基础平台课（必修）
实验学时：
36
适用对象:
计算机科学与技术、软件工程、网络工程专业本科
先修课程：
《C/C++程序设计》
一、课程简介
《数据结构》主要讨论各种数据结构的逻辑结构、存储结构及有关操作的算法。
目的是使学生学会分析和研究计算机处理的数据结构的特点，以便为应用中涉及到的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法，并初步了解对算法的时间复杂度分析和空间复杂度的分析方法。
二、实验课程性质、目的和任务
《数据结构》是计算机各相关专业的一门专业课，通过实验，使学生加深对理论的理解和掌握，提高系统分析及制作各种应用软件的能力。
三、实验课程基本要求
（1）掌握C语言的基本语句和程序设计方法。
（2）掌握根据实际问题,选择适当的数据表示方法,并进行算法设计的方法。
（3）学会独立调试程序。
四、实验课程内容及要求
必须仔细理解《数据结构》实验内容，认真主动完成实验的要求。
有问题及时主动通过各种方式与教师联系沟通，要发挥自主学习的能力，充分利用时间，安排好实验的时间计划，并在实验过程中不断检测自己的计划完成情况，及时的向教师汇报。
五、实验课程说明及建议
《数据结构》中的算法需要通过高级程序语言来实现，本课程实验是在VC6.0环境下使用C语言来实现，所以要求学生有较好的C语言基础。
试验的最后章节最好有一个综合实验，能够让学生体会到数据结构的应用。
六、各实验环节学时分配
序号
实验名称
实验学时
1
多个数的求和、平均、最大值、最小值
2
2
集合的交、并差
2
3
顺序表的基本操作
6
4
链表的基本操作
4
5
顺序栈的基本操作
2
6
链队列的基本操作
2
7
矩阵的2种转置运算
4
8
二叉树的应用
4
9
赫夫曼树的构建
6
10
构造无向图（算法7.1），深度和广度遍历
4
合计
36
七、考核方式
根据程序设计的具体步骤和实验基本要求，综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。
并折合入总成绩，占总成绩的20%。
八、推荐实验教材和实验参考书
教材：
《数据结构》（c语言版），严蔚敏、吴伟民编著，清华大学出版社
参考书：
《C程序设计》谭浩强清华大学出版社
九、实验内容
实验1、多个数的求和、平均、最大值、最小值（2学时）
（1）实验目的
通过该实验，让学生对上学期所学C语言的相关内容进行回顾和熟悉，特别是顺序结构、循环结构和分支结构，熟悉C中对数组相关操作的实现。
（2）实验内容
通过键盘输入整数，直到遇到一个负数为止，该负数不考虑在内，求所输整数的合、平均值、最大值和最小值，并在屏幕上输出。
（3）验收/测试用例
输入：
1、3、5、10、16、-1
输出：
总和=35；平均值=7；最大值=10；最小值=1
#include"stdio.h"
#include"math.h"
main（）
{
inta[10],i,j,b,c,d,e,k,l,p;
i=0;
printf（"请输入数：
\n"）;
scanf（"%d",&a[i]）;
while（a[i]>0）
{
i++;
scanf（"%d",&a[i]）;
}
j=i;
printf（"共%d个整数\n",j）;
//add
b=0;
for（k=0;kb+=a[k];
printf（"总和为%d\n",b）;
//average
c=b/j;
printf（"平均数为%d\n",c）;
//max
d=a[0];
for（l=0;l{
if（dd=a[l];
}
printf（"最大值为%d\n",d）;
//min
e=a[0];
for（p=0;p{
if（e>a[p]）
e=a[p];
}
printf（"最小值为%d\n",e）;
}
实验2、集合的交、并差（2学时）
（1）实验目的
通过该实验，进一步让学生熟练掌握循环结构、循环控制条件、分支结构和数组/链表基本操作的实现，掌握函数参数设定的有关内容，体会到用数组存储集合时，需要记录集合元素的个数，否则输出结果会出现数据越界现象。
（2）实验内容
通过键盘，分别输入两个数据元素类型为正整数的集合A和B，以负数输入为结束条件，输出两个集合的交、并、差。
从程序完善性上考虑，集合元素输入时，要有检查元素重复的功能。
集合可以用数组也可以用链表存储。
（3）验收/测试用例
输入：
A={1,2,3,4,5}B={3,4,5,6,7}
输出A交B={3，4，5}A并B={1，2，3，4，5，6，7}A-B={1,2}
#include"stdio.h"
main（）
{
inta[10],b[10];
printf（"请输入集合A"）;
printf（"请输入集合B"）;
}
实验3、顺序表的基本操作（6学时）
（1）实验目的
通过该实验，深入理解顺序表的逻辑结构、物理结构等概念，掌握顺序表基本操作的编程实现，注意顺序表插入、删除等操作过程中数据元素的移动现象，培养学生编写程序时，要考虑程序的强壮性，熟练掌握通过函数参数返回函数结果的办法。
（2）实验内容
编程实现顺序表下教材第二章定义的线性表的基本操作，最好用菜单形式对应各个操作，使其编程一个完整的小软件。
（3）参考界面
（3）验收/测试用例
通过菜单调用各个操作，测试点：
●没有初始化前进行其他操作，程序是否能控制住；
●初始化一个顺序表；
●插入数据（位置，数据），要测插入位置不合法的情况（0,1）、（2,1），正确插入4个数据（1，2）、（1，1）、（3,3）；
●显示顺序表中的数据，屏幕输出1，2，3；
●判空，屏幕输出顺便表非空；
●顺便表长度，屏幕输出3；
●获取指定位置元素，要测指定位置在【1，3】范围之外的情况和之内的情况；
●定位，输入：
4，输出：
不存在，输入2，输出位置为2；
●求直接前驱，要测求第一个元素的前驱、不存在顺序表中的元素的直接前驱，其他元素的直接前驱；
●求直接后继，要测最后一个元素的后继、不存在顺序表中的元素的直接后继，其他元素的直接后继；
●删除，要测位置在【1，3】范围之外的情况和之内的情况；
●清空操作后再测长度；
●销毁顺序表
实验4、链表的基本操作（4学时）
（1）实验目的
通过该实验，深入理解链表的逻辑结构、物理结构等概念，掌握链表基本操作的编程实现，熟练掌握C语言中指针的操作。
和实验3对比，掌握线性结构两种不同存储方式的区别。
（2）实验内容
编程实现链表下教材第二章定义的线性表的基本操作，最好用菜单形式对应各个操作，使其编程一个完整的小软件。
（3）参考界面
（4）验收/测试用例
同实验4
实验5、顺序栈的基本操作（2学时）
（1）实验目的
通过该实验，让学生掌握栈的相关基本概念，认识栈是插入和删除集中在一端进行的线性结构，掌握栈的“先入后出”操作特点。
栈在进行各类操作时，栈底指针固定不动，掌握栈空、栈满的判断条件。
（2）实验内容
用顺序存储结构，实现教材定义的栈的基本操作，提供数制转换功能，将输入的十进制整数转换成二进制。
（3）参考界面
（4）验收/测试用例
通过菜单调用各个操作，测试点：
●没有初始化前进行其他操作，程序是否能控制住；
●初始化一个栈；
●判栈空，屏幕显示栈为空；
●3个数入栈，1、2、3；
●栈长度，屏幕输出3；
●取栈顶元素，再判栈空，然后再判栈长度。
让学生知道取栈顶元素不改变栈中的内容，栈顶指针不发生改变；
●出栈，再判栈长度；
●销毁栈，再做其他操作，判断程序是否能控制；
●数制转换，输入：
8，输出：
100
实验6、链队列的基本操作（2学时）
（1）实验目的
通过该实验，使学生理解链队列的构造特点并灵活应用，掌握链队基本操作的编程实现，认识栈是在一端进行插入，在另一端进行删除集中操作的线性结构，掌握队列的“先入先出”操作特点，知道判断队列空和满的条件，进一步熟悉C语言中指针操作。
（2）实验内容
用链式存储结构，实现教材定义的队列的基本操作。
（3）参考界面
（4）验收/测试用例
通过菜单调用各个操作，测试点：
●没有初始化前进行其他操作，程序是否能控制住；
●初始化一个队列；
●判队列空，屏幕显示队列为空；
●4个数入队，1、2、3、5；
●栈长度，屏幕输出4；
●取队头元素，再判栈空，然后再判栈长度。
让学生知道取队头元素不改变队列中的内容，队头指针不发生改变；
●出队，再判栈长度；
●销毁队，再做其他操作，判断程序是否能控制；
实验7、矩阵的2种转置运算（4学时）
（1）实验目的
通过该实验，让学生理解矩阵压缩存储的概念、方法等相关知识，掌握用三元组表方式如何进行矩阵的压缩存储，并在此基础上进行转置操作，理解转置和快速转置两种矩阵转置算法的思想。
（2）实验内容
用三元组表压缩存储矩阵，实现创建矩阵、显示以及教材中介绍的两种转置算法。
（3）参考界面
（4）验收/测试用例
●创建，输入：
4（行数）4（列数）5（非零元个数）
（1,1,1）（2,3,2）（3,1,3）（3,4,5）（4,2,4）
检查是否能拦截元素重复输入
●显示
屏幕上输出
1000
0020
3005
0400
●转置
屏幕上输出
1030
0004
0200
0050
实验8、二叉树的应用（4学时）
（1）实验目的
通过该实验，使学生理解二叉树的链式存储，掌握二叉树的几种遍历算法，并通过该实验使学生理解递归的含义，掌握C语言编写递归函数的方法和注意事项。
（2）实验内容
实现教材中算法6.4描述的二叉树创建算法，在此基础上实现二叉树的先序、后序递归遍历算法、两种非递归中序遍历、层序遍历、求二叉树的深度。
（3）参考界面
（4）验收/测试用例
●创建
输入：
ABC$$DE$G$$F$$$（$表示空格）
该输入对应的树如图所示
●先序屏幕输出ABCDEGF
●后序屏幕输出CGEFDBA
●中序屏幕输出CBEGDFA
（两种中序非递归还需看源代码）
●层序屏幕输出ABCDEFG
●深度屏幕显示深度为5
实验9、赫夫曼树的构建（6学时）
（1）实验目的
通过该实验，使学生理解赫夫曼树的概念，掌握赫夫曼树及赫夫曼编码的构造过程，体会网络发送端和接收端编码和译码过程及其工作原理。
（2）实验内容
给定报文中26个字母a-z及空格的出现频率{64,13,22,32,103,21,15,47,57,1,5,32,20,57,63,15,1,48,51,80,23,8,18,1,16,1,168}，构建赫夫曼树并为这27个字符编制赫夫曼编码，并输出。
模拟发送端，从键盘输入字符串，以%为结束标记，在屏幕上输出输入串的编码；模拟接收端，从键盘上输入0-1赫夫曼编码串，翻译出对应的原文。
（3）参考界面
（4）验收/测试用例
●模拟发送端
输入：
Iloveyou
输出：
01101111011110011100000010111100011100100001
●模拟接收端输入
输入：
01101101111011000111111010111101101001100001
输出：
itisadog
实验10、构造无向图（算法7.1），深度和广度遍历（4学时）
（1）实验目的
通过该实验，使学生掌握图的几种存储结构，理解图的深度优先和广度优先遍历算法的思想和实现办法，
（2）实验内容
实现教材算法7.2利用邻接矩阵构造无向图的算法，提供从邻接矩阵获得邻接表的功能，在此基础上进行深度优先遍历和广度优先遍历。
（3）参考界面
（4）验收/测试用例
●创建所示无向图
屏幕输出邻接矩阵
010001
101100
010110
011010
001101
100010
●深度优先遍历
屏幕输出：
123456
●广度优先遍历
屏幕输出：
126345
实验大纲制订人：
乔保军
实验大纲审定人：
制订日期：
2013.08
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