数据结构实验报告.docx
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数据结构实验报告
福建农林大学计算机与信息学院
（程序设计类课程）
实验报告
课程名称：
数据结构
姓名：
系：
计算机与信息
专业：
电子信息工程
年级：
学号：
指导教师：
职称：
实验项目列表
序号
实验项目名称
成绩
指导教师
1
线性表及其应用（多项式相加、相乘）
黄思先
2
哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现（验证性）
黄思先
3
（快速、堆、基数）排序算法的设计（综合性）
黄思先
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
福建农林大学计算机与信息学院实验报告
系：
计算机与信息专业：
电子信息工程年级：
姓名：
学号：
实验室号：
田家炳后座514计算机号：
实验时间：
322指导教师签字：
成绩：
实验一线性表及其应用（多项式相加、相乘）
一、实验目的和要求
1、熟悉tc的运行环境，并可以熟练的使用tc；
2、掌握链表存储的方法以及基本操作；
3、掌握内存的动态分配和释放方法；
4、熟悉C语言程序的基本格式与规范。
二、实验内容和原理
1、实验内容：
设计一个一元多项式的简单计算程序，其基本功能有：
（1）输入并建立多项式；
（2）输出多项式；（3）多项式的相加；（4）多项式的相乘。
利用单链表实现。
2、实验原理：
将两多项式存入链表lianbiao1、lianbiao2，用pointer1扫描lianbiao1，pointer2扫描lianbiao2，结果保存在lianbiao3中（用pointer3来创建lianbiao3）
三、实验环境
硬件：
（1）学生用微机
（2）多媒体实验教室
（3）局域网环境
软件：
（1）WindowsXP中文操作系统
（2）VC6.0
四、算法描述及实验步骤
1、描述
1.定义创建链表的函数，然后创建三个链表，其中一个用于存放结果。
2.定义多项式相加的函数实现多项式的相加功能，定义多项式的相乘功能。
3.定义打印链表和释放链表的函数。
4.最后在主函数里面调用这些函数，实现多项式的相加和相乘。
2、框图
创建链表多项式相加
多项式相乘（一乘多）多项式相乘（多乘多）
以上Pn，lianbiao，pointer，hemp分别对应程序里的PN，l，p，h;
lianbiao1，lianbiao2，lianbiao3则分别对应la，lb，lc。
3、代码（注释）
#include"stdio.h"
typedefstructnode/*定义结点，包含两个数据域（c和e）*/
{intc,e;/*c是多项式的系数，e是项的指数*/
structnode*next;/*定义next为指向下一个结点的指针*/
}PN;/*定义PN类型*/
PN*createPoly（）/*创建多项式链表*/
{PN*head,*p;
intn;
scanf（"%d",&n）;/*接收用户输入的多项式的项数*/
head=p=newPN;
while（n--）/*对n进行判断，当n--不为0时执行while循环语句*/
{p->next=newPN;
p=p->next;/*将p下移，指向下一个元素*/
scanf（"%d%d",&p->c,&p->e）;/*接收用户输入的多项式各项系数和指数*/
}
p->next=NULL;/*链表最后一个结点的next域指向空*/
returnhead;
}
voidprintPoly（PN*head）/*输出链表*/
{PN*p=head->next;/*指针由头结点指向下一个结点，以此递传*/
while（p）/*打印出当前的结点系数c和指数e，直到链表为空*/
{printf（"（%d,%d）",p->c,p->e）;
p=p->next;/*打印出当前结点后，将指针移到下一个结点*/
}
printf（"\n"）;
}
voidfreePoly（PN*head）/*释放链表空间*/
{PN*p=head;/*将p指向头结点*/
while（p）/*释放链表中的结点直到p链表为空时退出循环*/
{head=head->next;
delete（p）;/*删除当前结点*/
p=head;/*当p指向头结点指针时结束循环*/
}
}
PN*addPoly（PN*la,PN*lb）/*两个多项式相加*/
{PN*lc,*p1=la->next,*p2=lb->next,*p3;/*创建新的链表lc用于存放la和lb相加后的结果*/
intc,e;/*这里的c为两个多项式对应各项相加后的系数，e为结点相加后的指数*/
lc=p3=newPN;/*向多项式lc里存入数据*/
while（p1||p2）/*当p1与p2只要有一个非空执行以下语句*/
{if（p1&&（p2==NULL||p1->ee））/*若p1非空且p2为空或p1所指的指数e小于p2所指的指数e时*/
{c=p1->c;/*将p1当前所指结点的系数c赋值给c*/
e=p1->e;/*将p1当前所指结点的指数e赋值给e*/
p1=p1->next;/*将p1下移至下一结点*/
}
elseif（p2&&（p1==NULL||p1->e>p2->e））/*若p2非空且p1为空或p2所指的指数小于p1所指的指数e时*/
{c=p2->c;
e=p2->e;
p2=p2->next;
}else/*以上两种情况不满足时，执行以下语句*/
{c=p1->c+p2->c;/*将pa与pb所指的系数相加后赋值给c*/
e=p1->e;
p1=p1->next;/*将p1下移*/
p2=p2->next;/*将p2下移*/
}
if（c）/*若c不为空*/
{p3->next=newPN;/*申请新结点的空间*/
p3=p3->next;/*p3下移*/
p3->c=c;/*把系数c放入新结点*/
p3->e=e;/*把指数e放入新结点*/
}
}
p3->next=NULL;/*当指针所指的为NULL时，链表结束*/
returnlc;/*返回两个多项式相加的结果lc*/
}
PN*oneXmulti（PN*la,PN*lb）/*两个多项式相乘*/
{PN*lc,*p3,*p2=lb->next;/*定义链表lc*/
p3=lc=newPN;/*为lc申请空间，并将p3指向lc*/
while（p2）
{p3->next=newPN;/*为新创结点申请空间*/
p3=p3->next;/*将p3指向新结点*/
p3->c=p1>c*p2->c;/*将p1的系数乘以p2的系数再赋值给c*/
p3->e=p1->e+p2->e;/*将p1的指数乘以p2的指数再赋值给e*/
p2=p2->next;/*p2下移*/
}
p3->next=NULL;
returnlc;/*将结果lc返回*/
}
PN*multiXmulti（PN*la,PN*lb）/*两个多项式相乘*/
{PN*lc,*h,*p1=la->next;
lc=newPN;
lc->next=NULL;
while（p1）
{h=oneXmulti（p1,lb）;/*将相乘结果放到链表h*/
lc=addPoly（lc,h）;/*将h中的多项式加上lc中的多项式*/
freePoly（h）;/*释放链表h*/
p1=p1->next;
}
returnlc;
}
intmain（）
{PN*la,*lb,*lc;/*定义三个链表la,lb,lc*/
freopen（"poly.in","r",stdin）;
freopen（"poly.out","w",stdout）;
la=createPoly（）;/*创建链表la*/
printPoly（la）;/*输出链表la*/
lb=createPoly（）;
printPoly（lb）;
lc=addPoly（la,lb）;/*将la与lb相加的结果赋值给lc*/
printPoly（lc）;
freePoly（lc）;/*释放出lc*/
lc=multiXmulti（la,lb）;/*将la与lb相乘的结果赋值给lc*/
printPoly（lc）;/*输出链表lc*/
freePoly（la）;/*释放la*/
freePoly（lb）;
freePoly（lc）;
return0;
}
五、调试过程
调试过程出现多处字母错误、分号漏写或为全角、若干变量未定义等问题，在老师和同学的帮助下，通过调试。
六、实验结果
测试数据
（1）：
取两项多项式为：
（2，5），（4，1）
取一项多项式为：
（-1，5）
实验结果
（1）：
这两个项式相加结果为：
la+lb:
（1，5）（4，1）
这两个项式相乘结果为：
la*lb:
（-4，6）（-2，10）
实验截图
（1）：
测试数据
（2）：
取三项多项式为：
（1,1）（3,4）（-9,8）
取四项多项式为：
（2,-3）（7,1）（-3,0）（8,5）
实验结果
（2）：
这两个项式相加：
la+lb:
（2,-3）（8,1）（-3,0）（3,4）（8,5）（-9,8）
这两个项式相乘：
la*lb:
（2,-2）（6,1）（7,2）（-3,1）（3,5）（-9,4）（8,6）（-39,9）（27,8）（-72,13）
实验截图
（2）：
七、总结
通过这次实验我更熟悉了vc的运行环境，并可以熟练的使用vc，掌握链表存储的方法以及基本操作、内存的动态分配和释放方法并且熟悉C语言程序的基本格式与规范，从中我学会了更细心地审查程序并依靠vc软件查找出错处，不足之处是我尚未能够熟练学会程序调试，今后我将在这一点上更加努力。
附录：
[1]宁正元、王秀娟《算法与数据结构》，北京：
清华大学出版社，2006；
[2]严蔚敏、佩娟等《数据结构》，北京：
国防工业出版社，1981；
[3]宁正元《数据结构》－用C语言描述，北京：
中国水利水电出版社，2000
[4]中国计算机科学与技术学科教程2002研究组《中国计算机科学与技术学科教程2002》，北京：
清华大学出版社，2002；
[5]陈小平《数据结构》，南京：
南京大学出版社，1994。
福建农林大学计算机与信息学院实验报告
系：
计算机与信息专业：
电子信息工程年级：
姓名：
学号：
实验室号：
田家炳后座514计算机号：
实验时间：
322指导教师签字：
成绩：
实验二哈夫曼树及哈夫曼编码译码的实现
一、实验目的和要求
1、进一步了解数据结构的实现策略。
2、掌握动态结构的静态实现法。
3、了解大批量数据的组织策略。
4、掌握数据结构在问题建模中的应用。
二、实验内容和原理
实验内容：
利用huffman编码吧一段字符转化为huffman编码，后者吧一段huffman编码转化为字符串。
实验原理：
哈夫曼树是由n个带权叶子结点构成的所有二叉树中带权路径长度WPL最小的二叉树。
本实验中，要输入电文字符以及它的权值，用Hunffman算法构建哈夫曼树。
定义一个存储哈夫曼编码结果的二维数组。
为使每一个字符编码都不是另一个字符编码的前缀，规定哈夫曼树中左分枝以“0”编码，右分枝以“1”编码。
三、实验环境
硬件：
（1）学生用微机
（2）多媒体实验教室
软件：
（1）WindowsXP中文操作系统
（2）TurboC3.0
四、算法描述及实验步骤
算法描述
哈夫曼编码的形成：
字符集合D={a,b,c,d},字符的概率分布（字符出现的次数）为W={3,4,2,10}，由此够着哈夫曼树如下图所示。
有哈夫曼树可得哈夫曼编码为a：
011b：
00c：
010d：
1
01
01d
b
01
ca
建哈夫曼树：
ht[0][1][2][3][4][5][6][7]
3
4
2
10
5
9
19
3
2
6
1
5
4
5
6
5
7
6
7
w
lch
rch
parent
3，4，2，10为叶子权值。
编哈夫曼编码：
a
b
c
d
3
2
3
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
ch
code
starstarstarstar
代码注释
#include
#defineN010
#defineInf1000000//定义无穷大
#defineTXT100
#defineHMNUM1000
typedefstruct
{
intw,lch,rch,parent;//权重w,左孩子lch,右孩子rch,双亲parent
}htcode;//哈夫曼树结点的数据类型
typedefstruct
{
chardata;
intcode[N0+1];
intstart;
}hccode;//字符的哈夫曼编码信息的数据类型
htcodeht[2*N0];
hccodehc[N0+1];
charhmcode[HMNUM];
intfr[256];//ASCLL码
intn,root;//定义叶子和根
voidreadData（）//读入数据
{charch;
freopen（"huffman.in","r",stdin）;//读取文件名为huffman.in的信息
while（（ch=getchar（））!
=EOF）//EOF文件结束标志
fr[ch]++;
for（inti=0;i<=255;i++）
if（fr[i]）
{n++;
hc[n].data=i;
ht[n].w=fr[i];
}
root=2*n-1;
}
voidselect1（intt,int*s1,int*s2）//选出从1到t中权值的最小与次最小结点
{
intw1=Inf,w2=Inf;
for（inti=1;i<=t;i++）
if（ht[i].parent==0）//先找出前面2个无双亲（即未合并的）结点的位置
if（ht[i].w{w2=w1;//记住次最小项
*s2=*s1;
w1=ht[i].w;//记住新的最小项
*s1=i;//令s1指向权值次最小的结点
}
elseif（ht[i].w{w2=ht[i].w;
*s2=i;//令s2指向权值最小的结点
}
}
voidcreatHtreeHcode（）//建立哈夫曼树函数
{
inti,parent,child;
ints1,s2;
for（i=n+1;i<=root;i++）
{select1（i-1,&s1,&s2）;//调用select（）函数
ht[i].w=ht[s1].w+ht[s2].w;
ht[s1].parent=ht[s2].parent=i;
ht[i].lch=s1;//ht[i]左孩子指向最小的数
ht[i].rch=s2;//ht[i]右孩子指向次小的数
}
for（i=1;i<=n;i++）//生成哈夫曼编码的函数
{child=i;//从叶子开始
while（child!
=root）//当结点不为根时进行如下操作
{parent=ht[child].parent;
if（child==ht[parent].lch）
hc[i].code[hc[i].start++]=0;//左分枝编码为0，同时校正指针的位置
else
hc[i].code[hc[i].start++]=1;//右分枝编码为1，同时校正指针的位置
child=parent;
}
}
}
voidshowTree（introot,inttab）//哈夫曼树的显示
{
inti;
if（root）//从根开始，如果根结点不为空
{for（i=1;i<=tab;i++）
printf（""）;//输出空格
printf（"%d\n",ht[root].w）;
showTree（ht[root].lch,tab+3）;//沿左链下降
showTree（ht[root].rch,tab+3）;//沿右链下降
}
}
voidshowCode（）//显示哈夫曼编码
{
inti,j;
for（i=1;i<=n;i++）
{printf（"%c:
",hc[i].data）;//输出结点字符
for（j=hc[i].start-1;j>=0;j--）//依次输出结点的编码
printf（"%d",hc[i].code[j]）;
printf（"\n"）;
}
}
voidprintText（char*str）//将输入的文本存储于str字符数组中，并将其输出
{
charch;
inti=0;
freopen（"huffman.in","r",stdin）;
while（（ch=getchar（））!
=EOF）
str[i++]=ch;
str[i]='\0';
puts（str）;
}
voidstrChangeCode（char*str）//str字符数组中的文本转换为哈弗曼编码
{
intk=0,j=0,l=0;
while（*（str++））//扫描文本，直到结束
{
for（inti=1;i<=n;i++）//扫描每个字符编码列表，即hc
{
if（hc[i].data==*（str-1））//发现两个字符相同，把该字符的哈弗曼编码以字符串存储到hmcode数组中去
for（j=hc[i].start-1;j>=0;j--）
{
hmcode[l++]=hc[i].code[j]+48;
}
}
}
hmcode[l]='\0';
puts（hmcode）;
}
voidcodeChangeStr（char*text）//解压hmcode，并把解压后的文本存储到text数组中
{
intchild,i=0,j=0;
child=root;//从根开始扫描
while（hmcode[j++]）//扫描hmcode
{
if（（hmcode[j-1]-48）==0）//编码为0移到左孩子
child=ht[child].lch;
if（（hmcode[j-1]-48）==1）//编码为1移到右孩子
child=ht[child].rch;
if（child<=n）//直到为叶子了，把寻找到的数据赋给text，
{
text[i++]=hc[child].data;
child=root;//返回根
}
}
text[i]='\0';
puts（text）;
}
intmain（）
{
charstr[TXT];//存储输入的待压缩的字符串数组
chartext[TXT];//存储解压哈弗曼编码后的字符串数组
readData（）;
creatHtreeHcode（）;
showTree（root,1）;
showCode（）;
printText（str）;//输出待压缩的字符串
strChangeCode（str）;//把该字符串转换成哈弗曼编码
codeChangeStr（text）;//把编码解压成文本
return0;
}
五、调试过程
编译正确，无需调试。
六、实验结果
1）输入：
4
a3
b4
c2
d10
caabd
010*********
2）输出：
35
15
7
8
4
2
2
4
2
2
20
9
11
5
2
1
1
3
6
:
111
0:
00
1:
10
2:
11000
3:
11001
4:
0100
a:
1101
b:
0101
c:
0110
d:
0111
4
a3
b4
c2
d10
caabd
010*********
010*********
4
a3
b4
c2
d10
caabd
010*********
七、总结
通过此次实验让我学会了一些写程序的方法：
1）通过实验，让我了解了树在实际应用过程中的作用。
让我们对所学知识有了一个更全面的了解。
2）通过实验，使我对树的结构有了新的认识。
在今后学习数据结构的过程中有很大的帮助，也在编程的过程中掌握了更多编程上的技巧,如使用文件进行输入输出。
附录：
1）宁正元、王秀娟《算法与数据结构》，北京：
清华大学出版社，2006；
2）宁正元《数据结构》－用C语言描述，北京：
中国水利水电出版社，2000
福建农林大学计算机与信息学院实验报告
系：
计算机
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