数据结构实验报告.docx
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数据结构实验报告
课程实验报告
课程名称：
数据结构
指导教师：
报告日期：
2015.05.12
计算机科学与技术学院
目录
实验一基于顺序结构的线性表实现1
1.1问题描述1
1.2系统设计1
1.3.系统实现1
1.4效率分析9
实验二基于链式结构的线性表实现10
2.1问题描述10
2.2系统设计10
2.3系统实现10
2.4效率分析15
实验三基于二叉链表的二叉树实现16
3.1问题描述16
3.2系统设计16
3.3系统实现16
3.4效率分析27
四实验总结与评价27
实验一基于顺序结构的线性表实现
1.1问题描述
基于顺序存储结构，实现线性表的基本的、常见的运算。
1.2系统设计
1.2.1系统提供12个功能，分别是：
1.IntiaList（初始化）7.LocatElem（定位元素）
2.DestroyList（消除线性表）8.PriorElem（得到元素前驱）
3.ClearList（清空线性表）9.NextElem（得到元素后继）
4.ListEmpty（判断线性表是否为空）10.ListInsert（插入元素）
5.ListLength（求信息表中元素个数）11.ListDelete（删除某元素）
6.GetElem（得到表中元素）12.ListTrabverse（遍历线性表）
1.2.2物理结构为顺序存储结构，数据元素为包含一个整型变量的结构体，即：
typedefstruct
{
intitem1;
}Elemtype;
1.2.3构建线性表之前先声明一个头结点，用于存储该表的基本信息和首结点地址，即：
typedefstruct
{
intlength;
intlistsize;
Elemtypeelem[];
}SqList;
1.3.系统实现
1.3.1-IntiaList（初始化）
初始化线性表
先判断所选择的表是否存在，若不存在，那么为所选表分配LIST_INIT_SIZE大小的初始存贮空间，若存在，报错
若初始存储空间分配成功，再将头节点中包含的关于该表的信息做相应赋值
若初始存储空间分配不成功，则报错
C语言实现如下：
statusInitaList（SqList**selected_list）{
if（*selected_list!
=NULL）{
returnERROR;
}
*selected_list=（SqList*）malloc（sizeof（SqList）+sizeof（Elemtype）*LIST_INIT_SIZE）;
if（*selected_list==NULL）{
returnOVERFLOW;
}
（*selected_list）->length=0;
（*selected_list）->listsize=LIST_INIT_SIZE;
returnOK;
}
1.3.2DestroyList（销毁线性表）
判断所选表是否为空
为空，则报错，反之，继续下一步
释放所选表存储空间，并将头节点中包含改线性表的相关信息修改
C语言实现如下：
statusDestroyList（SqList**selected_list）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
SqList*need_free=（*selected_list）;
*selected_list=NULL;
free（need_free）;
returnOK;
}
1.3.3ClearList（清空线性表）
判断所选表是否为空
为空，报错；反之，修改头节点中关于该表的信息，将元素数目置0
C语言实现如下：
statusClearList（SqList**selected_list）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
（*selected_list）->length=0;
returnOK;
}
1.3.4ListEmpty（判断表是否为空）
判断所选表是否为空
为空，报错；反之，得到该表的元素数目，并存储数目值
C语言实现如下：
statusListLengthorEmpty（SqList**selected_list,int*answer）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
*answer=（*selected_list）->length;
returnOK;
}
1.3.5ListLength（求信息表中元素个数）
实现过程同1.3.4
C语言实现如下：
statusListLengthorEmpty（SqList**selected_list,int*answer）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
*answer=（*selected_list）->length;
returnOK;
}
1.3.6GetElem（得到表中元素）
判断所选表是否为空
为空，则报错；反之，判断位置参数INDEX是否在合理区间
不在合理区间，报错；反之，将该位置元素存贮在选定空间中
C语言实现如下：
statusGetElem（SqList**selected_list,intindex,Elemtype**answer）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
if（index>（*selected_list）->length）{
returnINFEASTABLE;
}
*answer=&（（*selected_list）->elem[index]）;
returnOK;
}
1.3.7.LocatElem（定位元素）
判断是否为空
为空，则报错；反之，用循环比较线性表中其他元素与所选元素
若元素存在，则将元素在线性表中位置存储在已知空间中
反之，将已知空间中值置为-1
C语言实现如下：
statusLocateElem（SqList**selected_list,Elemtype*value,int*answer,status（*compare）（constElemtype*x,constElemtype*y））{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
inti=0;
intresult=ELEM_UNMATCH;
*answer=-1;
for（i=0;i<（*selected_list）->length;i++）{
result=compare（&（（*selected_list）->elem[i]）,value）;
if（result==ELEM_MATCH）{
*answer=i;
break;
}
}
returnOK;
}
1.3.8PriorElem（得到元素前驱）
算法过程同1.3.7
找到匹配位置后只需根据以下情况处理：
若匹配位置为首元素后其他元素，则输出匹配位置前一个元素
若匹配位置为首元素，则表示所选元素为首元素
其他情况，报错
1.3.9NextElem（得到元素后继）
算法过程同1.3.7
找到匹配位置后只需根据以下情况处理：
若匹配位置为末元素后其他元素，则输出匹配位置后一个元素
若匹配位置为末元素，则表示所选元素为末元素
其他情况，报错
1.3.10.ListInsert（插入元素）
判断所选表是否为空，为空报错；反之，继续
判断线性表是否已满，是报错；反之，继续
判断所选位置是否在范围内，不在，报错；反之，继续
将插入位置的元素依次后移一个位置，将元素插入
修改头节点中关于该线性表的基本信息
C语言实现如下：
statusListInsert（SqList**selected_list,intindex,Elemtypevalue）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
if（（*selected_list）->length>=（*selected_list）->listsize）{
returnOVERFLOW;
}
if（index>（*selected_list）->length）{
returnINFEASTABLE;
}
inti;
for（i=（*selected_list）->length;i>index;i--）{
（*selected_list）->elem[i]=（*selected_list）->elem[i-1];
}
（*selected_list）->elem[index].item1=value;
（（*selected_list）->length）++;
returnOK;
}
1.3.11ListDelete（删除某元素）
判断所选表是否为空，为空报错；反之，继续
判断所选位置是否在范围内，不在，报错；反之，继续
将所选位置的元素存储在给定空间中
将删除位置后的元素依次前移一个位置
修改头节点中关于该线性表的基本信息
C语言实现：
statusListDelete（SqList**selected_list,intindex,Elemtype**answer）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
if（index>=（*selected_list）->length）{
returnINFEASTABLE;
}
*answer=（Elemtype*）malloc（sizeof（Elemtype））;
（*answer）->item1=（*selected_list）->elem[index].item1;
inti;
for（i=index;i<（*selected_list）->length-1;i++）{
（*selected_list）->elem[i]=（*selected_list）->elem[i+1];
}
（（*selected_list）->length）--;
returnOK;
}
1.3.12ListTrabverse（遍历线性表）
判断所选表是否为空，为空，则报错；反之，继续
判断所选表是否有元素，无，则报空；反之，继续
采用循环，调用visit的函数遍历线性表，且输出
C语言实现：
statusListTrabverse（SqList**selected_list,status（*visit）（Elemtype*elem））{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
inti;
if（!
（*selected_list）->length）return（0）;
printf（"\n-------------allelementsoflieartable----------------\n"）;
for（i=0;i<（*selected_list）->length;i++）visit（（*selected_list）->elem[i]）;
return
（1）;
}
1.4效率分析
1.IntiaList（初始化）7.LocatElem（定位元素）
2.DestroyList（消除线性表）8.PriorElem（得到元素前驱）
3.ClearList（清空线性表）9.NextElem（得到元素后继）
4.ListEmpty（判断线性表是否为空）10.ListInsert（插入元素）
5.ListLength（求信息表中元素个数）11.ListDelete（删除某元素）
6.GetElem（得到表中元素）12.ListTrabverse（遍历线性表）
时间复杂度分析：
InitaList、DestroyList、ClearList、ListEmpty、ListLength由于采取的操作为主要对头节点进行，故时间复杂度为O
（1）；
GetElem、LocatElem、PriorElem、NextElem、ListInsert、ListDelete、ListTrabverse由于采取的操作均需将线性表遍历，故时间复杂度为O（n）；
实验二基于链式结构的线性表实现
2.1问题描述
基于链式存储结构，实现线性表的基本的、常见的运算。
2.2系统设计
2.2.1．系统提供12个功能
1.IntiaList（初始化）7.LocatElem（定位元素）
2.DestroyList（消除线性表）8.PriorElem（得到元素前驱）
3.ClearList（清空线性表）9.NextElem（得到元素后继）
4.ListEmpty（判断线性表是否为空）10.ListInsert（插入元素）
5.ListLength（求信息表中元素个数）11.ListDelete（删除某元素）
6.GetElem（得到表中元素）12.ListTrabverse（遍历线性表）
2.2.2物理结构为链式结构，包含一个数据元素和一个指针
typedefstruct
{
intitem1;
structelemtype*next;
}Elemtype;
2.2.3构建线性表之前先声明一个头结点
typedefstruct
{
intlength;
Elemtype*elem;
}SqList;
2.3.系统实现
2.3.1-IntiaList（初始化）
判读指向所选表指针是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
为该指针分配指向空间
分配失败，则报错
分配成功，则修改头节点中length信息，并确认初始指向为空
C语言实现如下：
statusInitaList（SqList**selected_list）{
if（*selected_list!
=NULL）{
returnERROR;
}
*selected_list=（SqList*）malloc（sizeof（SqList））;
if（*selected_list==NULL）{
returnOVERFLOW;
}
（*selected_list）->length=0;
（*selected_list）->elem=NULL;
returnOK;
}
2.3.2DestroyList（销毁线性表）
判断所选链表是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
用循环依次释放链表元素所占空间，最后释放指向表头的链表所指向空间并赋空
C语言实现如下：
statusDestroyList（SqList**selected_list）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
SqList*need_free=（*selected_list）;
Elemtype**elem_itor=&（（*selected_list）->elem）;
while（*elem_itor）{
DestroyElem（elem_itor）;
}
*selected_list=NULL;
free（need_free）;
returnOK;
}
statusDestroyElem（Elemtype**elem）{
if（*elem==NULL）{
returnERROR;
}
Elemtype*need_free=*elem;
*elem=need_free->next;
free（need_free）;
need_free=NULL;
returnOK;
}
2.3.3ClearList（清空线性表）
判断所选链表是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
将链表销毁后再初始化
C语言实现如下：
statusClearList（SqList**selected_list）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
if（DestroyList（selected_list）==1&&
InitaList（selected_list）==1）{
returnOK;
}else{
returnERROR;
}
}
2.3.4ListEmpty（判断表是否为空）
判断所选链表是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
获取链表中关于元素数目的值并存放在指定空间内
C语言实现如下：
statusListLengthorEmpty（SqList**selected_list,int*answer）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
*answer=（*selected_list）->length;
returnOK;
}
2.3.5ListLength（求信息表中元素个数）
同1.3.4
2.3.6GetElem（得到表中元素）
判断所选链表是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
判断指定位置INDEX是否合理，不合理，则报错；合理，进行下一步
利用循环的读取指定位置元素，并将指定位置元素存放在指定空间里
C语言实现如下：
statusGetElem（SqList**selected_list,intindex,Elemtype**answer）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
if（index>=（*selected_list）->length）{
returnINFEASTABLE;
}
intdepth=（*selected_list）->length-1-index;
inti=0;
Elemtype**elem_itor=&（（*selected_list）->elem）;
for（i=0;ielem_itor=&（（*elem_itor）->next）;
}
*answer=*elem_itor;
returnOK;
}
2.3.7.LocatElem（定位元素）
判断所选链表是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
采用循环遍历整个链表，在该过程中将元素与所选元素进行比较
若满足条件则将位置值赋给指定元素
若不满足条件则将-1赋给指定元素
C语言实现如下：
statusLocateElem（SqList**selected_list,Elemtype*value,int*answer,status（*compare）（constElemtype*x,constElemtype*y））{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
inti=0;
intresult=ELEM_UNMATCH;
intdepth=-1;
Elemtype**elem_itor=&（（*selected_list）->elem）;
while（*elem_itor）{
result=compare（*elem_itor,value）;
if（result==ELEM_MATCH）{
depth=i;
break;
}
i++;
elem_itor=&（（*elem_itor）->next）;
}
if（depth==-1）{
*answer=-1;
}else{
*answer=（*selected_list）->length-1-depth;
}
returnOK;
}
2.3.8PriorElem（得到元素前驱）
算法过程同1.3.7
找到匹配位置后只需根据以下情况处理：
若匹配位置为首元素后其他元素，则输出匹配位置前一个元素
若匹配位置为首元素，则表示所选元素为首元素
其他情况，报错
2.3.9NextElem（得到元素后继）
算法过程同1.3.7
找到匹配位置后只需根据以下情况处理：
若匹配位置为末元素后其他元素，则输出匹配位置后一个元素
若匹配位置为末元素，则表示所选元素为末元素
其他情况，报错
2.3.10.ListInsert（插入元素）
判断所选链表是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
判断指定位置INDEX是否合理，不合理，则报错；反之，进行下一步
为新元素分配节点，修改指定位置、与其后节点及新节点的指针之间的指向关系
修改该头节点中包含的关于线性表元素数目的信息
C语言实现如下：
statusInsertList（SqList**selected_list,intindex,intvalue）{
if（*selected_list==NULL）{
returnERROR;
}
if（index>（*selected_list）->length）{
returnINFEASTABLE;
}
intdepth=（*selected_list）->length-index;
inti=0;
Elemtype**elem_itor=&（（*selected_list）->elem）;
for（i=0;ielem_itor=&（（*elem_itor）->next）;
}
Elemtype*tmp=（Elemtype*）malloc（sizeof（Elemtype））;
tmp->item1=value;
tmp->next=*elem_itor;
*elem_itor=tmp;
（（*selected_list）->length）++;
returnOK;
}
2.3.11ListDelete（删除某元素）
判断所选链表是否为空，为空，则报错；反之，进行下一步
判断指定位置是否合理，不合理，则报错；反之，进行下一步
得到指定位置前驱元素的指针，修改指针指向关
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