耿国华数据结构习题答案完整版.docx

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耿国华数据结构习题答案完整版

第一章答案

1.3计算下列程序中x=x+1的语句频度

for(i=1;i<=n;i++)

for(j=1;j<=i;j++)

for(k=1;k<=j;k++)

x=x+1;

【解答】x=x+1的语句频度为:

T(n)=1+(1+2)+(1+2+3)+……+(1+2+……+n)=n(n+1)(n+2)/6

1.4试编写算法,求pn(x)=a0+a1x+a2x2+…….+anxn的值pn(x0),并确定算法中每一语句的执行次数和整个算法的时间复杂度,要求时间复杂度尽可能小,规定算法中不能使用求幂函数。

注意:

本题中的输入为ai(i=0,1,…n)、x和n,输出为Pn(x0)。

算法的输入和输出采用下列方法

(1)通过参数表中的参数显式传递

(2)通过全局变量隐式传递。

讨论两种方法的优缺点,并在算法中以你认为较好的一种实现输入输出。

【解答】

(1)通过参数表中的参数显式传递

优点:

当没有调用函数时,不占用内存,调用结束后形参被释放,实参维持,函数通用性强,移置性强。

缺点:

形参须与实参对应,且返回值数量有限。

(2)通过全局变量隐式传递

优点:

减少实参与形参的个数,从而减少内存空间以及传递数据时的时间消耗

缺点:

函数通用性降低,移植性差

算法如下:

通过全局变量隐式传递参数

PolyValue()

{inti,n;

floatx,a[],p;

printf(“\nn=”);

scanf(“%f”,&n);

printf(“\nx=”);

scanf(“%f”,&x);

for(i=0;i

scanf(“%f”,&a[i]);/*执行次数:

n次*/

p=a[0];

for(i=1;i<=n;i++)

{p=p+a[i]*x;/*执行次数:

n次*/

x=x*x;}

printf(“%f”,p);

}

算法的时间复杂度:

T(n)=O(n)

通过参数表中的参数显式传递

floatPolyValue(floata[],floatx,intn)

{

floatp,s;

inti;

p=x;

s=a[0];

for(i=1;i<=n;i++)

{s=s+a[i]*p;/*执行次数:

n次*/

p=p*x;}

return(p);

}

算法的时间复杂度:

T(n)=O(n)

第二章答案

 

 

2.7试分别以不同的存储结构实现单线表的就地逆置算法,即在原表的存储空间将线性表(a1,a2,…,an)逆置为(an,an-1,…,a1)。

【解答】

(1)用一维数组作为存储结构

    void invert(SeqList *L, int *num)

 int j;

 ElemType tmp;

for(j=0;j<=(*num-1)/2;j++)

{tmp=L[j];

L[j]=L[*num-j-1];

L[*num-j-1]=tmp;}

}

(2)用单链表作为存储结构

  void invert(LinkList L)

 {

Node *p,*q,*r;

   if(L->next==NULL) return;         /*链表为空*/

   p=L->next;   

   q=p->next;              

p->next=NULL;             /*摘下第一个结点,生成初始逆置表*/

while(q!

=NULL)            /*从第二个结点起依次头插入当前逆置表*/

  {

r=q->next;

q->next=L->next;

L->next=q;

q=r;

 }

}

 

2.11将线性表A=(a1,a2,……am),B=(b1,b2,……bn)合并成线性表C,C=(a1,b1,……am,bm,bm+1,…….bn) 当m<=n时,或C=(a1,b1,……an,bn,an+1,……am)当m>n时,线性表A、B、C以单链表作为存储结构,且C表利用A表和B表中的结点空间构成。

注意:

单链表的长度值m和n均未显式存储。

【解答】算法如下:

LinkList merge(LinkList A, LinkListB, LinkList C)

{Node *pa,*qa,*pb,*qb,*p;

 pa=A->next;                   /*pa表示A的当前结点*/

 pb=B->next; 

p=A; /*利用p来指向新连接的表的表尾,初始值指向表A的头结点*/

                

 while(pa!

=NULL && pb!

=NULL)  /*利用尾插法建立连接之后的链表*/

{  qa=pa->next;

qb=qb->next;

 p->next=pa;  /*交替选择表A和表B中的结点连接到新链表中;*/

p=pa;

p->next=pb;

p=pb;                      

pa=qa;

pb=qb;

}

if(pa!

=NULL)  p->next=pa;     /*A的长度大于B的长度*/

if(pb!

=NULL)  p->next=pb;     /*B的长度大于A的长度*/

C=A;   

Return(C);

}

 

第三章答案

3.1按3.1(b)所示铁道(两侧铁道均为单向行驶道)进行车厢调度,回答:

(1)如进站的车厢序列为123,则可能得到的出站车厢序列是什么?

(2)如进站的车厢序列为123456,能否得到435612和135426的出站序列,并说明原因(即写出以“S”表示进栈、“X”表示出栈的栈序列操作)。

【解答】

(1)可能得到的出站车厢序列是:

123、132、213、231、321。

(2)不能得到435612的出站序列。

因为有S

(1)S

(2)S(3)S(4)X(4)X(3)S(5)X(5)S(6)S(6),此时按照“后进先出”的原则,出栈的顺序必须为X

(2)X

(1)。

能得到135426的出站序列。

因为有S

(1)X

(1)S

(2)S(3)X(3)S(4)S(5)X(5)X(4)X

(2)X

(1)。

3.3给出栈的两种存储结构形式名称,在这两种栈的存储结构中如何判别栈空与栈满?

【解答】

(1)顺序栈(top用来存放栈顶元素的下标)

判断栈S空:

如果S->top==-1表示栈空。

判断栈S满:

如果S->top==Stack_Size-1表示栈满。

(2)链栈(top为栈顶指针,指向当前栈顶元素前面的头结点)

判断栈空:

如果top->next==NULL表示栈空。

判断栈满:

当系统没有可用空间时,申请不到空间存放要进栈的元素,此时栈满。

3.4照四则运算加、减、乘、除和幂运算的优先惯例,画出对下列表达式求值时操作数栈和运算符栈的变化过程:

A-B*C/D+E↑F

【解答】

3.5写一个算法,判断依次读入的一个以@为结束符的字母序列,是否形如‘序列1&序列2’的字符序列。

序列1和序列2中都不含‘&’,且序列2是序列1的逆序列。

例如,’a+b&b+a’是属于该模式的字符序列,而’1+3&3-1’则不是。

【解答】算法如下:

intIsHuiWen()

{

Stack*S;

Charch,temp;

InitStack(&S);

Printf(“\n请输入字符序列:

”);

Ch=getchar();

While(ch!

=&)/*序列1入栈*/

{Push(&S,ch);

ch=getchar();

}

do/*判断序列2是否是序列1的逆序列*/

{ch=getchar();

Pop(&S,&temp);

if(ch!

=temp)/*序列2不是序列1的逆序列*/

{return(FALSE);printf(“\nNO”);}

}while(ch!

=@&&!

IsEmpty(&S))

if(ch==@&&IsEmpty(&S))

{return(TRUE);printf(“\nYES”);}/*序列2是序列1的逆序列*/

else

{return(FALSE);printf(“\nNO”);}

}/*IsHuiWen()*/

3.8要求循环队列不损失一个空间全部都能得到利用,设置一个标志tag,以tag为0或1来区分头尾指针相同时的队列状态的空与满,请编写与此相应的入队与出队算法。

【解答】入队算法:

intEnterQueue(SeqQueue*Q,QueueElementTypex)

{/*将元素x入队*/

if(Q->front==Q->front&&tag==1)/*队满*/

return(FALSE);

if(Q->front==Q->front&&tag==0)/*x入队前队空,x入队后重新设置标志*/

tag=1;

Q->elememt[Q->rear]=x;

Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;/*设置队尾指针*/

Return(TRUE);

}

出队算法:

intDeleteQueue(SeqQueue*Q,QueueElementType*x)

{/*删除队头元素,用x返回其值*/

if(Q->front==Q->rear&&tag==0)/*队空*/

return(FALSE);

*x=Q->element[Q->front];

Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;/*重新设置队头指针*/

if(Q->front==Q->rear)tag=0;/*队头元素出队后队列为空,重新设置标志域*/

Return(TUUE);

}

编写求解Hanoi问题的算法,并给出三个盘子搬动时的递归调用过程。

【解答】算法:

voidhanoi(intn,charx,chary,charz)

{/*将塔座X上按直径由小到大且至上而下编号为1到n的n个圆盘按规则搬到塔座Z上,Y可用做辅助塔座*/

if(n==1)

move(x,1,z);

else

{Hanoi(n-1,x,z,y);

move(x,n,z);

Hanoi(n-1,y,x,z);

}

}

Hanoi(3,A,B,C)的递归调用过程:

Hanoi(2,A,C,B):

Hanoi(1,A,B,C)move(A->C)1号搬到C

Move(A->B)2号搬到B

Hanoi(1,C,A,B)move(C->B)1号搬到B

Move(A->C)3号搬到C

Hanoi(2,B,A,C)

Hanoi(1,B,C,A)move(B->A)1号搬到A

Move(B->C)2号搬到C

Hanoi(1,A,B,C)move(A->C)1号搬到C

 

第四章答案

4.1设s=’IAMASTUDENT’,t=’GOOD’,q=’WORKER’。

给出下列操作的结果:

【解答】StrLength(s)=14;

SubString(sub1,s,1,7)sub1=’IAMA’;

SubString(sub2,s,7,1)sub2=’’;

StrIndex(s,4,’A’)=6;

StrReplace(s,’STUDENT’,q);s=’IAMAWORKER’;

StrCat(StrCat(sub1,t),StrCat(sub2,q))sub1=’IAMAGOODWORKER’。

4.2编写算法,实现串的基本操作StrReplace(S,T,V)。

【解答】算法如下:

intstrReplace(SStringS,SStringT,SStringV)

{/*用串V替换S中的所有子串T*/

intpos,i;

pos=strIndex(S,1,T);/*求S中子串T第一次出现的位置*/

if(pos==0)return(0);

while(pos!

=0)/*用串V替换S中的所有子串T*/

{

switch(T.len-V.len)

{

case0:

/*串T的长度等于串V的长度*/

for(i=0;i<=V.len;i++)/*用V替换T*/

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

case>0:

/*串T的长度大于串V的长度*/

for(i=pos+t.ien;ilen;i--)/*将S中子串T后的所有字符

S->ch[i-t.len+v.len]=S->ch[i];前移T.len-V.len个位置*/

for(i=0;i<=V.len;i++)/*用V替换T*/

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

S->len=S->len-T.len+V.len;

case<0:

/*串T的长度小于串V的长度*/

if(S->len-T.len+V.len)<=MAXLEN/*插入后串长小于MAXLEN*/

{/*将S中子串T后的所有字符后移V.len-T.len个位置*/

for(i=S->len-T.len+V.len;i>=pos+T.len;i--)

S->ch[i]=S->ch[i-T.len+V.len];

for(i=0;i<=V.len;i++)/*用V替换T*/

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

S->len=S->len-T.len+V.len;}

else

{/*替换后串长>MAXLEN,但串V可以全部替换*/

if(pos+V.len<=MAXLEN)

{for(i=MAXLEN-1;i>=pos+T.len;i--)

S->ch[i]=s->ch[i-T.len+V.len]

for(i=0;i<=V.len;i++)/*用V替换T*/

S->ch[pos+i]=V.ch[i];

S->len=MAXLEN;}

else/*串V的部分字符要舍弃*/

{for(i=0;i

S->ch[i+pos]=V.ch[i];

S->len=MAXLEN;}

}/*switch()*/

pos=StrIndex(S,pos+V.len,T);/*求S中下一个子串T的位置*/

}/*while()*/

return

(1);

}/*StrReplace()*/

附加题:

用链式结构实现定位函数。

【解答】

typedefstructNode

{chardata;

structNode*next;

}Node,*Lstring;

intstrIndex(LstringS,intpos,LstringT)

/*从串S的pos序号起,串T第一次出现的位置*/

{

Node*p,*q,*Ppos;

inti=0,,j=0;

if(T->next==NULL||S->next==NULL)return(0);

p=S->next;

q=T->next;

while(p!

=NULL&&j

{p=p->next;j++;}

if(j!

=pos)return(0);

while(p!

=NULL&&q!

=NULL)

{

Ppos=p;/*Ppos指向当前匹配的起始字符*/

if(p->data==q->data)

{p=p->next;q=q->next;}

else/*从Ppos指向字符的下一个字符起从新匹配*/

{p=Ppos->next;

q=T->head->next;

i++;}

}

if(q==NULL)return(pos+i);/*匹配成功*/

elsereturn(0);/*失败*/

}

第4章串

习题

1.设s=’IAMASTUDENT’,t=’GOOD’,q=’WORKER’。

给出下列操作的结果:

StrLength(s);SubString(sub1,s,1,7);SubString(sub2,s,7,1);

StrIndex(s,’A’,4);StrReplace(s,’STUDENT’,q);

StrCat(StrCat(sub1,t),StrCat(sub2,q));

[参考答案]

StrLength(s)=14;sub1=’IAMA_’;sub2=’_’;StrIndex(s,’A’,4)=6;

StrReplace(s,’STUDENT’,q)=’IAMAWORKER’;

StrCat(StrCat(sub1,t),StrCat(sub2,q))=’IAMAGOODWORKER’;

2.编写算法,实现串的基本操作StrReplace(S,T,V)。

3.假设以块链结构表示串,块的大小为1,且附设头结点。

试编写算法,实现串的下列基本操作:

StrAsign(S,chars);StrCopy(S,T);StrCompare(S,T);StrLength(S);StrCat(S,T);SubString(Sub,S,pos,len)。

[说明]:

用单链表实现。

4.叙述以下每对术语的区别:

空串和空格串;串变量和串常量;主串和子串;串变量的名字和串变量的值。

5.已知:

S=”(xyz)*”,T=”(x+z)*y”。

试利用联接、求子串和置换等操作,将S转换为T.

6.S和T是用结点大小为1的单链表存储的两个串,设计一个算法将串S中首次与T匹配的子串逆置。

7.S是用结点大小为4的单链表存储的串,分别编写算法在第k个字符后插入串T,及从第k个字符删除len个字符。

以下算法用定长顺序串:

8.写下列算法:

(1)将顺序串r中所有值为ch1的字符换成ch2的字符。

(2)将顺序串r中所有字符按照相反的次序仍存放在r中。

(3)从顺序串r中删除其值等于ch的所有字符。

(4)从顺序串r1中第index个字符起求出首次与串r2相同的子串的起始位置。

(5)从顺序串r中删除所有与串r1相同的子串。

9.写一个函数将顺序串s1中的第i个字符到第j个字符之间的字符用s2串替换。

[提示]:

(1)用静态顺序串

(2)先移位,后复制

10.写算法,实现顺序串的基本操作StrCompare(s,t)。

11.写算法,实现顺序串的基本操作StrReplace(&s,t,v)。

[提示]:

(1)被替换子串定位(相当于第9题中i)

(2)被替换子串后面的字符左移或右移(为替换子串准备房间)

(3)替换子串入住(复制)

(4)重复上述,直到……

 

第五章答案

5.2设有三对角矩阵An×n,将其三条对角线上的元素逐行的存于数组B[1..3n-2]中,使得B[k]=aij,求:

(1)用i,j表示k的下标变换公式;

(2)用k表示i、j的下标变换公式。

【解答】

(1)k=2(i-1)+j

(2)i=[k/3]+1,j=[k/3]+k%3([]取整,%取余)

5.4在稀疏矩阵的快速转置算法5.2中,将计算position[col]的方法稍加改动,使算法只占用一个辅助向量空间。

【解答】算法

(一)

FastTransposeTSMatrix(TSMartrixA,TSMatrix*B)

{/*把矩阵A转置到B所指向的矩阵中去,矩阵用三元组表表示*/

intcol,t,p,q;

intposition[MAXSIZE];

B->len=A.len;B->n=A.m;B->m=A.n;

if(B->len>0)

{

position[1]=1;

for(t=1;t<=A.len;t++)

position[A.data[t].col+1]++;/*position[col]存放第col-1列非零元素的个数,即利用pos[col]来记录第col-1列中非零元素的个数*/

/*求col列中第一个非零元素在B.data[]的位置,存放在position[col]中*/

for(col=2;col<=A.n;col++)

position[col]=position[col]+position[col-1];

for(p=1;p

{

col=A.data[p].col;

q=position[col];

B->data[q].row=A.data[p].col;

B->data[q].col=A.data[p].row;

B->data[q].e=A.data[p].e;

Position[col]++;

}

}

}

算法

(二)

FastTransposeTSMatrix(TSMartrixA,TSMatrix*B)

{

intcol,t,p,q;

intposition[MAXSIZE];

B->len=A.len;B->n=A.m;B->m=A.n;

if(B->len>0)

{

for(col=1;col<=A.n;col++)

position[col]=0;

for(t=1;t<=A.len;t++)

position[A.data[t].col]++;/*计算每一列的非零元素的个数*/

/*从最后一列起求每一列中第一个非零元素在B.data[]中的位置,存放在position[col]中*/

for(col=A.n,t=A.len;col>0;col--)

{t=t-position[col];

position[col]=t+1;

}

for(p=1;p

{

col=A.data[p].col;

q=position[col];

B->data[q].row=A.data[p].col;

B->data[q].col=A.data[p].row;

B->data[q].e=A.data[p].e;

Position[col]++;

}

}

}

5.6画出下面广义表的两种存储结构图示:

((((a),b)),(((),d),(e,f)))

【解答】

第一种存储结构

第二种存储结构

 

5.7求下列广义表运算的结果:

(1)HEAD[((a,b),(c,d))];(a,b)

(2)TAIL[((a,b),(c,d))];((c,d))

(3)TAIL[HEAD[((a,b),(c,d))]];(b)

(4)HEAD[TAIL[HEAD[((a,b),(c,d))]]];b

(5)TAIL[HEAD[TAIL[((a,b),(c,d))]]];(d)

 

第六章答案

6.1分别画出具有3个结点的树和3个结点的二叉树的所有不同形态。

【解答】

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