数据结构上机实验.docx

1、数据结构上机实验上机实验要求及规范数据结构课程具有比较强的理论性，同时也具有较强的可应用性和实践性，因此上机实验是一个重要的教学环节。一般情况下学生能够重视实验环节，对于编写程序上机练习具有一定的积极性，但是容易忽略实验的总结，忽略实验报告的撰写。对于一名大学生必须严格训练分析总结能力、书面表达能力。需要逐步培养书写科学实验报告以及科技论文的能力。拿到一个题目，一般不要急于编程，而是应该按照面向过程的程序设计思路（关于面向对象的训练将在其它后继课程中进行），首先理解问题，明确给定的条件和要求解决的问题，然后按照自顶向下，逐步求精，分而治之的策略，逐一地解决子问题。具体步骤如下：1.问题分析与系

2、统结构设计充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么（而不是怎么做），限制条件是什么。按照以数据结构为中心的原则划分模块，搞清数据的逻辑结构（是线性表还是树、图？），确定数据的存储结构（是顺序结构还是链表结构？），然后设计有关操作的函数。在每个函数模块中，要综合考虑系统功能，使系统结构清晰、合理、简单和易于调试。最后写出每个模块的算法头和规格说明，列出模块之间的调用关系（可以用图表示），便完成了系统结构设计。2.详细设计和编码详细设计是对函数（模块）的进一步求精，用伪高级语言（如类C语言）或自然语言写出算法框架，这时不必确定很多结构和变量。编码，即程序设计，是对详细设计结果的进一步求精，即用某种

3、高级语言（如C/C+语言）表达出来。尽量多设一些注释语句，清晰易懂。尽量临时增加一些输出语句，便于差错矫正，在程序成功后再删去它们。3.上机准备熟悉高级语言用法，如C语言。熟悉机器（即操作系统），基本的常用命令。静态检查主要有两条路径，一是用一组测试数据手工执行程序（或分模块进行）；二是通过阅读或给别人讲解自己的程序而深入全面地理解程序逻辑，在这个过程中再加入一些注释和断言。如果程序中逻辑概念清楚，后者将比前者有效。4.上机调试程序调试最好分块进行，自底向上，即先调试底层函数，必要时可以另写一个调用驱动程序，表面上的麻烦工作可以大大降低调试时所面临的复杂性，提高工作效率。5.整理实习报告在上机

4、实开始之前要充分准备实验数据，在上机实践过程中要及时记录实验数据，在上机实践完成之后必须及时总结分析，写出实验报告。注意：1.算法中元素类型根据实际需要选择。 2.实验题目前带*者难度较高，学生可自选；其余部分为基本内容，应尽量完成（至少完成80%，否则实验不合格）。实验一 线性表一、实验目的1. 了解线性表的逻辑结构特性，以及这种特性在计算机内的两种存储结构。 2. 重点是线性表的基本操作在两种存储结构上的实现；其中以链表的操作为侧重点；并进一步学习结构化的程序设计方法。二、实验内容1. 输入整型元素序列利用插入算法建立一个非递减有序表。请设计程序实现。要求：采用顺序存储结构实现；采用链式存

5、储结构实现；比较两种方法的优劣。2. 设计程序实现把题1建立的顺序表中所有奇数排在偶数之前,即表的前面为奇数,后面为偶数。3. 设计程序实现把题1建立的单链表中值相同的多余结点的删除。4. 约瑟夫环问题。有n个人围坐一圈，现从某个人开始报数，数到M的人出列，接着从出列的下一个人开始重新报数，数到M的人又出列，如此下去，直到所有人都出列为止。试设计确定他们出列次序的程序。要求选择单向循环链表作为存储结构模拟整个过程，并依次输出出列人的编码。*5. 用链表建立通讯录。通讯录内容有：姓名、通讯地址、电话号码。要求：通讯录是按姓名项的字母顺序排列的；能查找通讯录中某人的信息。 *6. 超长正整数的加法

6、，设计一个程序实现两个任意长的整数求和运算 【提示】 可采用一个带有头结点的循环链表来表示一个非负的超大整数。从低位开始每四位组成的数字，依次放在链表的第一个、第二个、第n个结点中，不足四位的最高位存放在链表的最后一个结点中，表头结点值规定为-1。例如：大整数“567890987654321”可用如下的头结点的链表表示： 按照此数据结构，可以从两个表头结点开始，顺序依次对应相加，求出所需要的进位后，将其代入下一个结点进行运算。*7. 综合训练。利用单链表实现一个班级学生信息管理（数据录入、插入、删除、排序、查找等）。实验二 栈和队列一、实验目的1. 掌握栈这种数据结构特性及其主要存储结构，并能

7、在现实生活中灵活运用。2. 掌握队列这种数据结构特性及其主要存储结构，并能在现实生活中灵活运用。 3. 了解和掌握递归程序设计的基本原理和方法。二、实验内容1采用顺序存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。2采用顺序存储实现循环队列的初始化、入队、出队操作。3. 设单链表中存放着n个字符，利用栈结构，试设计算法判断字符串是否中心对称。例如xyzzyx即为中心对称的字符串。4. 假设一个一维向量data0maxsize-1存放一个循环队列中的元素，同时设变量rear和len分别指示循环队列中队尾元素的位置和内含元素的个数。试写出此循环队列的队满条件，并设计出相应的入队和出队的算法。*5. 阿克曼函数

8、（Ackermanns function）定义如下：人们之所以研究该函数，是因为m和n值的较小增长都会引起函数值的极快增长。 （1）设计一个递归算法的源程序，上机运行。（2）设计一个非递归算法的源程序，上机运行。并进行比较。*6综合训练。利用栈实现表达式求值算法。 1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 *7二项式(a+b)n展开后，其系数构成杨辉三角形，利用队列写出打印杨辉三角形的前n行的程序。实验三 串一、实验目的 1. 熟悉串类型的实现方法，了解简单文字处理的设计方法。2. 熟悉C语言的字符和把字符串处理的原理和方法。3. 熟悉C语言常见的字符串处理函数。二、实验内容1. 输入一个由若干

9、单词组成的文本行，每个单词之间用若干个空格隔开，统计此文本中单词的个数。2. 设s、t为两个字符串，分别放在两个一维数组中，m、n分别为其长度，判断t是否为s的子串。如果是，输出子串所在位置，否则输出0。3. 设计可以在主串s中第i个位置插入一个子串t的程序。4. 串的置换。将主串s中的t串，置换为v串。实验四 数组一、实验目的1. 熟悉数组的存储结构及应用。2. 熟悉稀疏矩阵的“三元组表”和“十字链表”存储结构，运用它们进行矩阵简单运算处理。二、实验内容1. 编写用“三元组表”存储稀疏矩阵，进行矩阵处理的程序。（1）矩阵转置 （2）矩阵相加2. 给定一奇数n，构造一个n阶魔阵。n阶魔阵是一个

10、n阶方阵，其元素由自然数1，2，3，n组成。魔阵的每行元素之和，每列元素之和以及主、副对角线元素之和均相等。即对于给定的奇整数n以及i=l，2，3，n，魔阵a满足条件。要求输出结果的格式要具有n阶方阵的形式。*3. 迷宫实验。迷宫实验是取自心理学的一个古典实验，在该实验中，把一只老鼠从一个无顶大盒子的口放入，在盒中设置了许多墙，对行进方向形成了多处阻挡。盒子仅有一个出口，在出口处放置一块奶酪，吸引老鼠在迷宫中寻找出路以到达出口，对同一只老鼠重复进行上述实验，一直到老鼠从入口到出口，而不走错一步，老鼠经多次实验终于得到它学习走通迷宫的路线。试设计一个算法，寻找一条从迷宫入口到出口的最短路径。要求

11、程序输出：（1）一条通路的二元组( i,j)数据序列，(i,j)表示通路上某一点的坐标。（2）用一种标志(如数字8)在二维数组中标出该条通路，并在屏幕上输出二维数组。实验五 树与二叉树一、实验目的1. 熟练掌握二叉树在二叉链表存储结构中的常用遍历方法：先序递归遍历、中序递归和非递归遍历、后序递归遍历。了解二叉树的按层遍历、先序非递归遍历及后序递归遍历。2. 用树解决实际问题，如哈夫曼编码等。3. 加深对“数据结构+算法=程序”的理解和认识，提高编写较复杂程序的能力。二、实验内容1. 一棵具有n个结点的完全二叉树以一维数组作为存储结构，试设计一个对该完全二叉树进行先序遍历的算法。2. 二叉树的建

12、立和操作。（1）对右图所示的二叉树建立二叉链表存储结构。（2）采用递归算法中序遍历该二叉树。（3）采用非递归算法中序遍历该二叉树。（4）求该二叉树的高度 。（5）求该二叉树的叶子个数。（6）对该二叉树，建立相应的中序线索二叉树，并实现中序遍历。3. 已知一棵二叉树的先序遍历序列和中序遍历序列，写出可以唯一确定一棵二叉树的算法。*4. 哈夫曼树问题。 利用哈夫曼编码进行通讯可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本，但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据进行预先编码；在接受端将传来的数据进行解码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输的信道），每端都要有一个完整的编/译码系统。

13、试为这样的信息收发站写一个哈夫曼的编译码系统。要求：（1）从终端读入字符集大小为n（即n个字符和n个权值），建立哈夫曼树，进行编码并且输出，并将它存于文件hfmtree中。（2）利用已建好的哈夫曼编码文件hfmtree，对键盘输入的正文进行译码。输出字符正文，再输出该文的二进制码。请用下表中给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树：字符ABCDEFGHIJKLMN频度641322321032115475715322057字符OPQRSTUVWXYZ空格 频度63151485180238181161168 并实现以下报文的译码和输出：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”

14、。实验六 图一、实验目的1. 熟悉图的两种常用的存储结构（邻接矩阵、邻接表），以及在这两种存储结构上的两种遍历图的方法，即深度优先遍历和广度优先遍历。进一步掌握递归算法的设计方法。2. 掌握图的经典算法。二、实验内容1. 设计一个程序，为下图的建立邻接矩阵，并进行深度优先遍历。2. 设计一个程序，为题1的图建立邻接表，并进行广度优先遍历。3. 试写一个算法，判别以邻接表方式存储的有向图G中是否存在由顶点vi到顶点vj的路径(ij)。4. 假设以个带权有向图表示某一区域的公交线路网，图中顶点代表一些区域中的重要场所，弧代表已有的公交线路，弧上的权表示该线路上的票价。试设计一个交通指南系统，指导前

15、来咨询者以最低的票价从区域中的某一场所到达另一场所。*5. 软件专业的学生要学习一系列课程，其中有些课程必须在其先修课程完成后才能学习，具体关系见下表：课程编号课程名称先决条件C1程序设计基础无C2离散数学C1C3数据结构C1，C2C4汇编语言C1C5语言的设计和分析C3，C4C6计算机原理C11C7编译原理C3，C5C8操作系统C3，C6C9高等数学无C10线性代数C9C11普通物理C9C12数值分析C1，C9，C10假设每门课程的学习时间为一学期，试为该专业的学生设计教学计划，使他们能在最短的时间内修完这些课程。实验七 查找一、实验目的1. 掌握几种典型的查找方法（折半查找、二叉排序树的查

16、找、哈希查找）。2. 了解各种查找算法的特点、使用范围和效率。二、实验内容1. 二叉排序树的建立、查找和删除。设有一组数据(33，88，22，55，90，11，66，99)，边输入边插入建立二叉排序树。然后查找78，删除90。2.编写折半查找的算法的递归调用程序。 *3.设有一组关键字(19,14,23,1,68,20,84,27,56,11,10,79),建立一个哈希查找表。（1）哈希函数采用: H(key)= key % P(其中P=11)，若发生冲突后，用链地址法解决冲突。（2）哈希函数采用: H(key)= key % P(其中P=11)，若发生冲突后，用线性探测再散列方法解决冲突。实

17、验八 排序一、实验目的1. 熟悉几种典型的排序方法。2. 了解各种排序算法的特点、使用范围和效率。二、实验内容1. 输入一组关键字序列分别实现下列排序:（1）直接插入排序、直接选择排序和冒泡排序（2）希尔排序（3）堆排序（4）快速排序2. 统计成绩。给出n个学生的考试成绩表，每条信息由姓名与分数组成，试设计个算法：（1）按分数高低次序，打印出每个学生在考试中获得的名次，分数相同的为同一名次；（2）要求学生的考试成绩表必须通过键盘输入数据而建立，同时要对输出进行格式控制。（3）分别用冒泡排序和快速排序算法实现。*3. 综合训练：采用几组不同数据测试各个排序算法的性能（比较次数和移动次数）。数据结构实验报告实验名称：_ 评分：_专业：_ 班级：_ 小组编号：_实验内容：实验目的： 实验源程序：（源程序必须调试通过；需有必要的注释；源程序可打印，附在本实验报告之后。）实验程序执行结果：（实验结果可以手写，也可以截屏打印出来。）实验过程中出现的问题及解决方法：