2009级计算机科学与技术专业与网络工程专业数据结构实验

2009级数据结构实验（计算机科学与技术专业与网络工程专业用）一、线性表的顺、链式存储结构的实现（4学时，验证性实验）1．线性表的顺序存储结构要求：利用书本上的线性表的顺序存储结构定义，#define LIST_INIT_SIZE 100 // 线性表存储空间的初//始分配量#define LISTINCREMENT 10 // 线性表存储空间的分配增量typedef struct{ElemType *elem; // 存储空间基址int length; // 当前长度int listsize; // 当前分配的存储容量(以sizeof(ElemType)为单位) } SqList;1）编写完成下列功能的函数：（1）初始化一个线性表；（2）创建一个包含15个不大于100的正整数值的线性表（15个值由计算机随机产生）；（3）将一个数插在第i个元素前（i在程序运行时输入）；（4）删除第i个元素（i在程序运行时输入）；（5）输出线性表中所有元素。

2）用主函数调用你所编写的函数，并在使线性表有所变化的每一步输出线性表的内容，以验证你编程序的正确性。

备注：stdlib.h中有srand( )接受随机数的种子； rand( )产生0～RAND_MAX的一个整数的函数。

用rand( )%100+1可以产生不大于100的正整数值。

2．线性表的链式存储结构要求同顺序存储结构，只是用链表作为存储结构完成以上操作。

二、栈的顺序存储结构、链队列的实现（4学时，验证性实验）1．栈的顺序存储结构要求：利用书本上的栈的顺序存储结构定义，#define STACK_INIT_SIZE 100; // 存储空间初始分配量#define STACKINCREMENT 10; // 存储空间分配增量typedef struct {SElemType *base; // base的初值为NULLSElemType *top; // 栈顶指针int stacksize; // 当前已分配的存储空间，以元素为单位} SqStack;1）编写完成下列功能的函数：（1）初始化一个栈；（2）创建一个包含5个不大于100的正整数值的栈（5个值由计算机随机产生）；（3）将一个数插在栈顶；（4）将栈顶元素弹出栈顶；（5）求栈中元素的个数；（6）输出从栈顶到栈底的所有元素。

2）用主函数调用你所编写的函数，并在使栈有所变化的每一步输出栈的所有元素，以验证你编程序的正确性。

2．链队列的实现要求：利用书本上的链队列有关类型定义，typedef struct QNode { // 结点类型QElemType data;struct QNode *next;} QNode, *QueuePtr;typedef struct { // 链队列类型QueuePtr front; // 队头指针QueuePtr rear; // 队尾指针} LinkQueue;1）编写完成下列功能的函数：（1）初始化一个带头结点的空队列；（2）创建一个包含5个不大于100的正整数值的队列（5个值由计算机随机产生）；（3）将一个数插队尾；（4）删除队头元素；（5）输出队列中所有元素。

2）用主函数调用你所编写的函数，并在使队列有所变化的每一步输出队列中的从队头到队尾的元素，以验证你编程序的正确性。

三、银行业务模拟系统的设计与实现（6学时，综合性实验，交实验报告）1．问题描述假设某银行有四个窗口对外接待客户，从早晨银行开门起不断有客户进入银行。

由于每个窗口在某个时刻只能接待一个客户，因此在客户人数众多时需在每个窗口前顺次排队，对于刚进入银行的客户，如果某个窗口的业务员正空闲，则可上前办理业务，反之，若四个窗口均有客户所占，他便会排在人数最少的队伍后面。

现在需要编制程序以模拟银行的这种业务活动并计算一天中客户在银行逗留的平均时间。

2．一个完整的系统应具有以下功能：初始化（OpenForDay），模拟银行开门时各数据结构的状态。

事件驱动（EventDrived）, 对客户到达和离开事件做相应处理。

下班处理（CloseForDay）, 模拟银行关门时的动作，统计客户平均逗留时间。

实验目的：1）通过实验掌握对离散事件模拟的认识；2）进一步理解队列的实现与应用；3）对链表的操作有更深层次的理解；该实验涉及到线性表的建立、插入、删除等操作，涉及到了队列的建立、插入、删除，涉及到了离散事件的应用思想，还涉及到了排序的概念。

完成这个实验对线性表、队列及C语言编程等多方面的知识将是一个很好的利用，对离散事件也将有一个初步的认识。

实验条件：学院提供公共机房，1台/学生微型计算机。

实验步骤：实验分3次完成第1次：完成程序的主框架设计，进行调试，验证其正确性；（2学时）第2次：详细设计，进行调试，验证其正确性；（2学时）第3次：进行整体调试，运行程序，对运行结果进行分析，完成实验报告。

（2学时）四、稀疏矩阵的压缩存储（4学时，验证性实验）要求：利用书本上的稀疏矩阵的三元组顺序存储结构定义，#define MAXSIZE 12500 // 非零元素最大个数typedef struct {int i, j; //该非零元的行下标和列下标ElemType e; // 该非零元的值} Triple; // 三元组类型typedef struct {Triple data[MAXSIZE + 1];//非零元三元组表中0号单元未用int mu, nu, tu; //行、列及非零元个数} TSMatrix; // 稀疏矩阵类型1）编写完成下列功能的函数：（1）构建你所给的6行7列稀疏矩阵的压缩存储；（2）求稀疏矩阵压缩存储的转置矩阵（快速算法）；（3）以行、列形式输出矩阵中的元素。

2）用主函数调用你所编写的函数，并在每一步后以行、列形式输出矩阵中的元素，以验证你编程序的正确性。

五、二叉树的二叉链表存储结构的建立及操作的实现（4学时，验证性实验）要求：利用书本上的二叉树的二叉链表存储结构的定义，typedef struct BiTNode { // 结点结构TElemType data;struct BiTNode *lchild, *rchild; // 左右孩子指针} BiTNode, *BiTree;1）编写完成下列功能的函数：（1）构建二叉树；（2）中序遍历二叉树的；（3）就二叉树的深度；（4）求二叉树中叶子结点个数。

2）用主函数调用你所编写的函数，以验证你编程序的正确性。

六、哈夫曼编/译码系统的设计与实现（6学时，综合性实验，交实验报告）1．问题描述：利用哈夫曼编码进行通信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预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（解码）。

对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。

试为这样的信息收发站设计一个哈夫曼编/译码系统。

2．一个完整的系统应具有以下功能：1）初始化（Initialzation）。

从数据文件DataFile.data中读入字符及每个字符的权值，建立哈夫曼树HuffTree；2）编码（EnCoding）。

用已建好的哈夫曼树，对文件ToBeTran.data中的文本进行编码形成报文，将报文写在文件Code.txt中；3）译码（Decoding）。

利用已建好的哈夫曼树，对文件CodeFile.data中的代码进行解码形成原文，结果存入文件Textfile.txt中；4）输出（Output）: 输出DataFile.data中出现的字符以及各字符出现的频度（或概率）；输出ToBeTran.data及其报文Code.txt；输出CodeFile.data及其原文Textfile.txt；要求：所设计的系统应能在程序执行的过程中，根据实际情况（不同的输入）建立DataFile.data、ToBeTran.data和CodeFile.data三个文件，以保证系统的通用性。

实验目的：理解哈夫曼树的特征及其应用；在对哈夫曼树进行理解的基础上，构造哈夫曼树，并用构造的哈夫曼树进行编码和译码；通过该实验，使学生对数据结构的应用有更深层次的理解。

实验条件：学院提供公共机房，1台/学生微型计算机。

实验步骤：实验分3次完成第1次：完成程序的主框架设计，进行调试，验证其正确性；（2学时）第2次：详细设计，进行调试，验证其正确性；（2学时）第3次：进行整体调试，运行程序，对运行结果进行分析，完成实验报告。

（2学时）七、排序算法性能实验分析（4学时，验证性实验）要求：利用书本上待排元素顺序存储结构定义，typedef int KeyType; // 关键字类型为整数类型typedef struct {KeyType key; // 关键字项InfoType otherinfo; // 其它数据项} RedType; // 记录类型typedef struct {RedType r[MAXSIZE+1]; // r[0]闲置int length; // 顺序表长度} SqList; // 顺序表类型1）编写完成下列功能的函数：（1）创建一个包含20万个非负整数值的待排元素表（20万个值由计算机随机产生）；（2）对原始数据进行直接插入排序；（3）对原始数据进行简单选择排序；（4）对原始数据进行快速排序。

2）用主函数调用你所编写的函数，统计各排序方法所用时间，分析各算法的优劣。

备注："sys/timeb.h"中有ftime( )函数，可计算运行时间；可精确到毫秒级，有关知识：struct timeb{time_t time;unsigned short millitm;short timezone, dstflag;};time是从UTC时间1970年1月1日午夜(00:00:00)起累计的秒数；millitm是一秒内的毫秒数dstflag不为0，说明这是夏令时时间timezone是UTC时间和本地时间的相差分钟数#include <sys/timeb.h>，struct timeb start,end;ftime(&start); ………ftime(&end); 用((end.time-start.time)*以求出执行这段程序所用。