《数据结构》实验指导手册

《数据结构》实验指导手册目录实验1 预备实验实验2 顺序表的基本操作实验3 链表的基本操作实验4 顺序表和链表的综合——求两个集合的交和并实验5 栈的基本操作及应用实验6 队列的基本操作及应用实验7 栈和队列的综合应用——迷宫问题实验8 二叉链表的生成以及二叉树的遍历实验9 二叉树的应用——家谱的管理实验10 图的相关算法实验11 各类查找算法实现及比较实验12 各类排序算法的实现及比较实验1 预备实验实验时间：年月日实验地点：软件实验室实验成绩：【实验类型】验证型实验【实验要求】1．实验前做好实验准备，携带C语言相关书籍便于查阅；2．实验结束后，书写实验小结；3．将完成的实验报告交给任课教师。

【实验目的】1．进一步熟悉并掌握C语言中有关结构体类型定义和结构体变量成员引用的等内容；2．进一步熟悉并掌握C语言中对文件的读写操作；3．掌握用typedef的方法进行类型定义。

【实验分析及实验内容】调试运行下面的程序1和2，注意结构体变量的定义和结构体成员的引用，掌握typedef的正确使用。

完成实验3和4。

程序1：定义结构体类型，定义和引用结构体变量#include<stdio.h>#define Maxsize 100#define N 10struct list{int elem[100];int last;};void main(){struct list La;//结构体变量struct list *PL;//结构体指针变量PL=&La; //让指针PL指向变量Laint i;st=-1;//将结构体变量La的last分量置一个初值//给结构体变量La的elem分量赋值for(i=0;i<N;i++){La.elem[i]=2*i+1;st++;for(i=0;i<N;i++)printf("%d\t",La.elem[i]);printf("\n");//运用La的last分量替换循环条件for(i=0;i<=st;i++)printf("%d\t",La.elem[i]);printf("\n");//运用指针变量PL访问变量La的分量for(i=0;i<=PL->last;i++)printf("%d\t",PL->elem[i]);printf("\n");}比较上述程序中的3次输出的结果，发现了什么？程序2．利用typedef 定义新类型，实现上述程序#include<stdio.h>#define Maxsize 100#define N 10typedef int Elemtype ;typedef struct list{Elemtype elem[100];int last;}List,*PList;void main(){List La;PList PL;int i;PL=&La;st=-1;//将结构体变量La的last分量置一个初值//给结构体变量La的elem分量赋值for(i=0;i<N;i++){La.elem[i]=2*i+1;st++;for(i=0;i<N;i++)printf("%d\t",La.elem[i]);printf("\n");//运用La的last分量替换循环条件for(i=0;i<=st;i++)printf("%d\t",La.elem[i]);printf("\n");//运用指针变量PL访问变量La的分量for(i=0;i<=PL->last;i++)printf("%d\t",PL->elem[i]);printf("\n");}在上述程序中，利用typedef定义了类型Elemtype ，定义了结构体类型List和结构体指针类型PList，请查阅相关资料理解上述类型定义的含义。

3．修改上述程序，定义一个新变量x，其值由键盘输入，并将输入的值依次赋值到结构体变量La.elem数组中，尝试将for循环换成while循环，将循环执行条件（i<N）换成由变量x的值来控制，最后输出变量La的elem分量的所有值。

4．创建一个文件data.txt ，文件中的数据为1 3 5 7 9 11 13 17 19，通过文件的读写操作将该文件中的数据依次读入到变量x中，并依次放到结构体变量La的数组分量elem中，然后对该数组的元素数值执行加倍操作，即原来的数值是5，则现在要变成25。

输出变化后的La的elem分量的值，并将这些值写在源文件data.txt的后面，即该文件中的数据是：1 3 5 7 9 11 13 15 17 192 9 25 49 81 121 169 225 289 361实验2 顺序表的操作实验时间：年月日实验地点：软件实验室实验成绩：【实验类型】验证型实验【实验要求】1．实验前做好实验准备，清楚实验内容和实验目的；2．实验结束后，书写实验小结；3．将完成的实验报告交给任课教师。

【实验目的】1．熟悉并掌握顺序表的定义、顺序表的属性；2．熟悉并掌握顺序表的插入、删除、查询、访问元素等操作的思想和实验方法；3．充分理解顺序存储数据结构的概念，逐步培养解决实际问题的能力。

【实验分析和实验内容】本实验目的是熟悉顺序表的基本操作，因此掌握顺序表的基本定义，熟悉相关操作的思想是首要内容。

基本概念：1）线性表（linear List）：线性表是n个类型相同的数据元素的有限序列，对n>0，除第一个元素无直接前驱、最后一个元素无直接后继外，其余的每个数据元素只有一个直接前驱和一个直接后继。

2）顺序表：采用顺序存储结构存放的线性表，使得线性表中在逻辑结构上相邻的数据元素存储在存储结构上也是相邻的。

顺序表的描述如下：#define MAXSIZE 100typedef struct{Elemtype elem[MAXSIZE];int last;}SeqList；上面用typedef定义的数据类型SeqList我们可以理解成为是顺序表类型，即具有该类型的变量就是一个顺序表。

SeqList La；//此语句的含义可以理解为定义了一个顺序表La；顺序表La由两个部分构成：一个是数组L.elem，是用来存放数据的；另一个是整型变量st，用来标记顺序表的最后一个元素（表尾元素）在数组L.elem中的位置(下标)。

SeqList *L；// 定义了一个顺序表类型的指针变量L。

与其他类型的指针变量一样，//L只有在“有所指向”的前提下才能访问。

执行如下操作：L=&La；//指针变量L指向了顺序表变量La，我们可以通过L来引用La的成员如下：L->elem[i] //访问L所指向的顺序表的元素，与La.elem[i]同。

L->last // L所指向的顺序表的表尾位置，与st同。

在对顺序表(设为La)进行操作之前，必须保证顺序表在“可操作”状态，那么什么状态是“可操作”的状态呢？为了理解方便，我们来看几个图：图 2.1所示的顺序表有5个元素A，B，C，D，E：这些元素分别存储在数组La.elem[0]~La.elem[4]中，表尾元素是La.elem[4]，所以st的值等于4图2.1 有5个元素的顺序表图2.2所示的顺序表中有4个元素A，B，C，D，存储在数组La.elem[0]~La.elem[3]中，st的值等于3.图2.2 有4个元素的顺序表观察上面的图1和图2，容易看出：1）顺序表的元素从下标0开始依次存储在数组La.elem中；2）顺序表La的表尾元素就是La.elem[st]；此外，我们也可以发现，图2就是将图1中的元素E删除后的状态。

当删除的过程一直进行下去，表中只有1个元素的时候，如图2.3所示：图2.3 只有1个元素的顺序表那么当所有元素都删除后，顺序表La就是一个空表了，数组La.elem中没有存储元素，而st的值呢？很显然，st=-1。

所以我们判定一个表是否是空表的条件就是去看是否st==-1。

那么如何去判断一个表是否是满的呢？看图2.4。

图2.4 满顺序表一个顺序表是满表，就是数组st中的空间都已经存储了数据，没有空间可以村粗其他元素了，即是说La.elem[0]~La.elem[MAXSIZE-1]都存放了数据，所以表尾元素的位置st=MAXSIZE-1。

所以判断顺序表是否是满的条件就是去看是否st==MAXSIZE-1。

对于顺序表La而言，其表尾标志st的值是等于当前顺序表的表长n-1，其变换范围是-1≦st≦MAXSIZE-1，而对表进行有效操作时，表通常是三种状态中的一种：a）空表（st==-1）；b)非空非满表(-1<set<MAXSIZE-1)；c)满表(st==MAXSIZE-1)。

初始时，顺序表应该是一个空表，通过不断地插入元素，表的状态从a)变换到b)，当表满时状态转到c），此时不能够再执行插入操作，类似地，删除元素的过程也是如此，只不过删除的最终过程是表为空表。

上述的这几种状态都可称为“可操作状态”。

下面要开始具体算法的编写了。

第一个要编写的函数是初始化。

这个看似不起眼，语句也不多的算法，却起着非常大的作用，就如同参加田径比赛的时候，运动员在听到起跑命令前要做好起跑准备，蹲伏在起跑器一样。

在以后的所有数据结构的算法描述中，第一个要描述算法都是初始化，这个很重要哦！要记住！1．顺序表的初始化InitList（L）：初始化的过程就是设立一个空表的过程。

所谓空表就是没有元素的表，没有元素，那么最后一个元素的标志位置就应该<0。

因此，初始化的过程很简单：void InitList(SeqList *L){L->last=-1;//空表标志，也是一个起始位置}2．建表CreatList（L,n）。

建立一个顺序表La，表中有n个元素，分别存储在La.elem[0]~La.elem[n-1]中，建立过程如下：void CreatList(SeqList *L,int n)//创建一个表长为n的顺序表{int i;char c;for(i=0;i<n;i++){scanf("%c",&c); //假设线性表的元素为字符L->elem[i]=c;L->last++;}}3．输出Output（L）。

输出顺序表中元素：无论顺序表La的数组分量La.elem存储了多少元素，La的“有效”元素只存储在La.elem[0]~La.elem[st]中，将它们依次输出即可。