数据结构实验指导书(2016.03.11)

《数据结构》实验指导书郑州轻工业学院2016.02.20目录前言 (3)实验01 顺序表的基本操作 (7)实验02 单链表的基本操作 (19)实验03 栈的基本操作 (32)实验04 队列的基本操作 (35)实验05 二叉树的基本操作 (38)实验06 哈夫曼编码 (40)实验07 图的两种存储和遍历 (42)实验08 最小生成树、拓扑排序和最短路径 (46)实验09 二叉排序树的基本操作 (48)实验10 哈希表的生成 (50)实验11 常用的内部排序算法 (52)附：实验报告模板 .......... 错误！未定义书签。

前言《数据结构》是计算机相关专业的一门核心基础课程，是编译原理、操作系统、数据库系统及其它系统程序和大型应用程序开发的重要基础，也是很多高校考研专业课之一。

它主要介绍线性结构、树型结构、图状结构三种逻辑结构的特点和在计算机内的存储方法，并在此基础上介绍一些典型算法及其时、空效率分析。

这门课程的主要任务是研究数据的逻辑关系以及这种逻辑关系在计算机中的表示、存储和运算，培养学生能够设计有效表达和简化算法的数据结构，从而提高其程序设计能力。

通过学习，要求学生能够掌握各种数据结构的特点、存储表示和典型算法的设计思想及程序实现，能够根据实际问题选取合适的数据表达和存储方案，设计出简洁、高效、实用的算法，为后续课程的学习及软件开发打下良好的基础。

另外本课程的学习过程也是进行复杂程序设计的训练过程，通过算法设计和上机实践的训练，能够培养学生的数据抽象能力和程序设计能力。

学习这门课程，习题和实验是两个关键环节。

学生理解算法，上机实验是最佳的途径之一。

因此，实验环节的好坏是学生能否学好《数据结构》的关键。

为了更好地配合学生实验，特编写实验指导书。

一、实验目的本课程实验主要是为了原理和应用的结合，通过实验一方面使学生更好的理解数据结构的概念和常用的几种数据结构在计算机中的存储和实现的方法，加强学生动手能力；另一方面培养学生从实际问题中抽象出对应的抽象数据类型，进而找到合适的计算机存储方法和算法，为以后课程的学习、大型软件的开发、实际工程问题打下良好的软件开发基础。

二、实验要求1、每次实验前学生必须根据实验内容认真准备实验程序及调试时所需的输入数据。

2、在指导教师的帮助下能够完成实验内容，得出正确的实验结果。

3、实验结束后总结实验内容、书写实验报告。

4、遵守实验室规章制度、不缺席、按时上、下机。

5、实验学时内必须做数据结构的有关内容，不允许上网聊天或玩游戏，如发现上述现象，取消本次上机资格，平时成绩扣10分。

6、实验报告有一次不合格，扣5分，两次以上不合格者，平时成绩以零分记。

三、实验环境VC++6.0或其他C++相关的编译环境。

四、说明1、本实验的所有算法中元素类型应根据实际需要合理选择。

2、实验题目中带＊者为较高要求，学生可自选；其余部分为基本内容，应尽量完成（至少完成70%，否则实验不合格）。

3、数据结构是很多高校的硕士研究生入学考试的专业课之一，希望有志于考研的学生能够在学习过程中注意各种算法的理解，以便为考研做一定的准备。

4、好的算法决定了好的程序，要有效地实现算法，就需要设计能够有效表达和简化算法的数据结构，因此数据结构是有效进行程序设计的基础，是每个程序员的必修课。

五、实验报告的书写要求1、明确实验的目的及要求。

2、记录实验的输入数据和输出结果。

3、说明实验中出现的问题和解决过程。

4、写出实验的体会和实验过程中没能解决的问题。

5、实验程序请构建为多文件程序，每一个算法对应的函数原型声明存放在头文件*.h中，对应的函数实现存放在源文件*.c中；main()函数存放在另一个源文件中，该文件包含头文件*.h即可。

六、成绩考评办法1、期末考试占70分，闭卷。

2、平时考评占30分。

其中实验环节占20分（实验准备、上机、报告、验收等）；平时占10分（出勤、作业、测验等）。

七、参考书目1、《数据结构》（Ｃ语言版）严蔚敏等清华大学出版社2、《数据结构题集》（C语言版）严蔚敏等清华大学出版社3、《数据结构与算法分析——C语言描述》，Mark Allen Weiss著，机械工业出版社，2012实验01 顺序表的基本操作实验学时：2学时实验类型：上机背景知识：顺序表的插入、删除及应用。

目的要求：1．掌握顺序存储结构的特点。

2．掌握顺序存储结构的常见算法。

实验内容：编写一个完整的程序，实现顺序表的生成、插入、删除、输出等基本运算。

（1）建立一个顺序表，含有n个数据元素。

（2）输出顺序表。

（3）在顺序表中删除值为x的结点或者删除给定位置i的结点。

（4）实现把该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。

（5）输入整型元素序列，利用有序表插入算法建立一个有序表。

（6）*利用算法5建立两个非递减有序表A和B，并把它们合并成一个非递减有序表C。

（7）在主函数中设计一个简单的菜单，分别测试上述算法。

（8）*综合训练：利用顺序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）。

实验说明：1．请构建多文件程序，算法1至算法6对应的函数原型声明存放在头文件SqList.h中，对应的函数实现存放在源文件SqList.c中；main()函数存放在另一个源文件中，该文件包含头文件SqList.h即可。

2．类型定义#define MAXSIZE 100 //表中元素的最大个数typedef int ElemType; //元素类型typedef struct{ElemType *elem; //线性表int length; //表的实际长度int listsize; //当前分配的存储容量}SqList; //顺序表的类型名3．建立顺序表时可利用随机函数自动产生数据。

注意问题：1、插入、删除时元素的移动原因、方向及先后顺序。

2、理解函数形参与实参的传递关系。

部分源代码：DS.h#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <math.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0typedef int Status;SqList.h#ifndef SQLIST_H_INCLUDED #define SQLIST_H_INCLUDED#include "DS.h"typedef int ElemType;typedef struct{ElemType *elem;int length;int listsize;}SqList;void menu();Status InitList_Sq(SqList &L, int n);/*初始化顺序表*/Status CreateList_Sq(SqList &L);/*建立顺序表*/void PrintList_Sq(SqList L);/*输出顺序表*/Status DeleteList_Sq(SqList &L,int i,ElemType &e);/*删除第i个元素*/Status DeleteListX_Sq(SqList &L,ElemType x);/*删除值为x的元素*/Status AdjustList_Sq(SqList &L);/*奇数排在偶数之前*/Status OrderList_sq(SqList &L, int n);/*插入法生成递增有序表*/void MergeList_Sq(SqList La, SqList Lb, SqList &Lc );/*两个非递减有序表A和B，并把它们合并成一个非递减有序表C*/#endif // SQLIST_H_INCLUDEDSqList.cpp#include "SqList.h"void menu(){printf("\t\t\t 顺序表基本操作\n\n");printf("\t\t\t1.建立顺序表\n");printf("\t\t\t2.遍历顺序表\n");printf("\t\t\t3.删除第i 个元素\n");printf("\t\t\t4.删除值为x 的元素\n");printf("\t\t\t5.奇数排在偶数之前\n");printf("\t\t\t6.插入法生成递增有序表\n");printf("\t\t\t7.两个非递减有序表La和Lb合并成非递减有序表Lc\n");printf("\t\t\t0.退出\n\n");}/*初始化顺序表*/Status InitList_Sq(SqList &L, int n){L.elem=(ElemType*)malloc(n*sizeof(ElemType));if(!L.elem) exit(OVERFLOW);L.length=0;L.listsize=n;return OK;}/*建立顺序表*/Status CreateList_Sq(SqList &L){int n, i;printf("请输入顺序表长度：");scanf("%d", &n);if(InitList_Sq(L, n)){printf("请输入%d个元素：", n);for(i = 0; i < n; i++){scanf("%d", &L.elem[i]);L.length++;}return OK;}elsereturn ERROR;}/*输出顺序表*/void PrintList_Sq(SqList L){int i;printf("顺序表中元素为：\n");for(i = 0; i < L.length; i++){printf("%d ", L.elem[i]);}printf("\n");}/*删除第i个元素*/Status DeleteList_Sq(SqList &L,int i,ElemType &e){ElemType *p, *q;if( (i<1) || (i>L.length) ) return ERROR;p = &(L.elem[i-1]);e = *p;q = L.elem+L.length-1;for(++p; p <= q; ++p) *(p-1) = *p;--L.length;return OK;}/*删除值为x的元素，删除成功返回OK，删除失败返回ERROR*/ Status DeleteListX_Sq(SqList &L,ElemType x){ElemType *p, *q;}/*奇数排在偶数之前*/Status AdjustList_Sq(SqList &L)ElemType *p, *q;int temp;return OK;}/*插入法生成递增有序表，有序表生成成功返回OK，失败返回ERROR*/ Status OrderList_sq(SqList &L, int n){int i, j, x; /*x表示每次待插入的元素*/}/*两个非递减有序表A和B，并把它们合并成一个非递减有序表C*/void MergeList_Sq(SqList La, SqList Lb, SqList &Lc ){ElemType *pa, *pb, *pc, *pa_last, *pb_last;pa = La.elem; pb = Lb.elem;Lc.listsize = Lc.length = La.length+Lb.length;pc = Lc.elem = (ElemType *)malloc(Lc.listsize * sizeof(ElemType));if (!Lc.elem) exit (OVERFLOW);pa_last = La.elem + La.length - 1;pb_last = Lb.elem + Lb.length - 1;while (pa <= pa_last && pb <= pb_last){if (*pa <= *pb) *pc++ = *pa++;else *pc++ = *pb++;}while(pa <= pa_last) *pc++ = *pa++;while(pb <= pb_last) *pc++ = *pb++;}main.cpp#include "SqList.h"int main(){int choice, n, i, x;SqList L, La, Lb, Lc;while(1){menu();printf("选择你的操作：");scanf("%d",&choice);switch(choice){case 1:if(CreateList_Sq(L))printf("顺序表创建成功\n");elseprintf("顺序表创建失败\n");break;case 2:PrintList_Sq(L);break;case 3:printf("请输入删除元素的位置：");scanf("%d", &i);if(DeleteList_Sq(L, i, x))printf("被删除元素值为：%d\n",x);elseprintf("删除失败\n");break;case 4:printf("请输入删除元素值：");scanf("%d", &x);if(DeleteListX_Sq(L, x))printf("删除成功\n");elseprintf("删除失败\n");PrintList_Sq(L);break;case 5:AdjustList_Sq(L);printf("新链表为：\n");PrintList_Sq(L);break;case 6:printf("请输入顺序表长度：");scanf("%d", &n);if(OrderList_sq(L, n)){printf("值有序顺序表为：\n");PrintList_Sq(L);}elseprintf("顺序表创建失败\n");break;case 7:printf("请输入顺序表La的长度：");scanf("%d", &n);OrderList_sq(La, n);printf("请输入顺序表Lb的长度：");scanf("%d", &n);OrderList_sq(Lb, n);MergeList_Sq(La, Lb, Lc);printf("合并后的顺序表为：\n");PrintList_Sq(Lc);break;case 0:return 0;default:printf("输入错误，请重新输入\n");}}}实验02 单链表的基本操作实验学时：2学时实验类型：上机背景知识：单链表的插入、删除及应用。