桂电数据结构实验报告

实验二栈和队列及应用
一、实验目的
1.掌握用c语言实现队列和栈的方法
2.了解栈和队列的使用
二、实验内容
实验题目一
在许多语言现象中，常见到一种形如abcba的文字，这种文字从左到右读和从右到左读结果是一样的，这种文字就是常说的回文。

设计一个程序可以判断给定的一个文字是否是回文。

注意：在本实验中，要求在实现上面的题目时，必须使用如下算法：
考虑到栈的先进后出以及队列的后进先出，可以结合这两种结构来实现需要的功能，即将文字分别入队和入栈，然后依次通过出队和出栈输出判断是否有不相同的字符，一旦发现就证明文字不是一个回文。

实验步骤：
第一步：编写程序，实现栈，该栈可以用数组实现，也可以用链表实现
第二步：编写程序，实现队列，该队列可以为循环队列，也可以用链表实现
第三步：编写主算法，使用自己编写的栈和队列实现回文判断问题（通过键盘输入一个以＃结束的字符串，进行判断）
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
struct Node;
typedef struct Node * PNode;
struct Node
{
char info;
PNode link;
};
struct LinkStack //定义栈
{
PNode top;
};
typedef struct LinkStack * PLinkStack;
struct LinkQuene //定义队列
{
PNode f;
PNode r;
};
typedef struct LinkQuene *PLink;
PLinkStack CreateStackLink () //创建空栈
{
PLinkStack ptop;
ptop=(PLinkStack)malloc(sizeof(struct LinkStack));
if (ptop==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit(-1);
}
ptop->top=NULL;
return ptop;
}
PLink CreateLink () //创建空队列{
PLink pl;
pl=(PLink)malloc(sizeof(struct LinkQuene));
if (pl==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit (-1);
}
pl->f=NULL;
pl->r=NULL;
return pl;
}
void PushLink (PLinkStack pl,char c)//进栈
{
PNode p;
p=(PNode)malloc(sizeof(struct Node));
if (p==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit(-1);
}
p->info=c;
p->link=pl->top;
pl->top=p;
}
void PushQuene (PLink pl,char c) //进队列{
PNode p;
p=(PNode)malloc(sizeof(struct Node));
if (p==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit (-1);
}
p->info=c;
p->link=NULL;
if (pl->f==NULL)
pl->f=p;
else
pl->r->link=p;
pl->r=p;
}
void GetLink (PLinkStack pl) //出栈
{
PNode p;
p=(PNode)malloc(sizeof(struct Node));
if (pl->top==NULL)
{
printf ("空栈！\n");
exit(-1);
}
if (p==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit(-1);
}
p=pl->top;
pl->top=pl->top->link;
free (p);
}
void GetQuene (PLink pl) //出队列{
PNode p;
p=(PNode)malloc(sizeof(struct Node));
if (pl->f==NULL)
{
printf ("空队列！\n");
exit(-1);
}
if (p==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit(-1);
}
p=pl->f;
pl->f=p->link;
free (p);
}
char GetLinkData (PLinkStack pl) //获得栈顶数值
{
if (pl->top==NULL)
{
printf ("空栈！\n");
exit(-1);
}
return pl->top->info;
}
char GetQueneData (PLink pl) //获得队列头部数值{
if (pl->f==NULL)
{
printf ("空队列！\n");
exit(-1);
}
return pl->f->info;
}
void PrintLink (PLinkStack pl) //打印栈
{
PNode p;
p=(PNode)malloc(sizeof(struct Node));
if (p==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit(-1);
}
p=pl->top;
while (p->link!=NULL)
{
printf ("%c=>",p->info);
p=p->link;
}
printf ("%c\n",p->info);
}
void PrintQuene (PLink pl) //打印队列{
PNode p;
p=(PNode)malloc(sizeof(struct Node));
if (p==NULL)
{
printf ("申请空间失败！\n");
exit (-1);
}
p=pl->f;
while (p->link!=pl->r->link)
{
printf ("%c=>",p->info);
p=p->link;
}
printf ("%c\n",p->info);
}
int main ()
{
//char ch[]="abcdcba";
int i;
char s1,s2,x;
PLinkStack pl1;
PLink pl2;
pl1=CreateStackLink ();
pl2=CreateLink ();
printf ("请输入（以#结束）：\n");
for (i=0;i<50;i++)
{
scanf ("%c",&x);
if (x=='#')
break;
PushLink (pl1,x);
PushQuene (pl2,x);
}
printf ("栈输出为：");
PrintLink (pl1);
//s=GetLinkData (pl1);
//printf ("%c\n",s);
printf ("队列输出为：");
PrintQuene (pl2);
//s=GetQueneData (pl2);
//printf ("%c\n",s);
while (pl1->top!=NULL && pl2->f!=NULL) {
s1=GetLinkData (pl1);
s2=GetQueneData (pl2);
if (s1==s2)
{
GetLink (pl1);
GetQuene (pl2);
}
else
{
printf ("不是回文数！\n");
break;
}
}
if (pl2->f==NULL)
{
printf ("这是回文数！\n");
}
return 0;
}
实验三树及应用
一、实验目的
1、掌握简单的二叉树编程，掌握二叉树构造的一些方法
2、掌握二叉树的中序，前序，后序遍历方法
二、实验内容
实验题目一：
（1）从键盘输入任意二叉树的前根排序序列，用＃结束，当某节点的左子树或右子树为空时，用“@”代替，
例如对于如下图的二叉树，输入内容为：abd@@eh@@@cf@i@@g@@#
（2）分别用三种遍历方法输出遍历结果。

（3）键盘输入一个值x，要求在生成好的二叉排序树中查找这个值x，如果找到，则输出“找到了”，没有找到，则输出“没有找到”
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<stdlib.h>
#include<iostream.h>
typedef char DataType;
struct BinNode
{
DataType info;
BinNode* lchild;
BinNode* rchild;
};
typedef BinNode* BinTree;
void InitBinTree(BinTree &T);
void CreateBinTree(BinTree &T);
void DisplayBinTree_DLR(BinTree &T);
void DisplayBinTree_LRD(BinTree &T);
void DisplayBinTree_LDR(BinTree &T);
int ServechBinTree(DataType x,BinTree &T);
int main()
{
BinTree T;
printf("1 :初始化树\n2 :先根序列创建树\n3 :后根序列输出\n4 :中根序列输出\n5 :先根序列输出\n6: 查找\n");
for(;;)
{
//printf("1 :初始化树\n2 :先根序列创建树\n3 :后根序列输出\n4 :中根序列输出\n5 :先根序列输出\n6: 查找\n");
int i;
printf("请输入你的选择：\n");
cin>>i;
if(i==1)
InitBinTree(T);
else if(i==2)
CreateBinTree(T);
else if(i==3)
{
printf("后根序列输出:");
DisplayBinTree_LRD(T);
printf("\n");
}
else if(i==4)
{
printf("中根序列输出:");
DisplayBinTree_LDR(T);
printf("\n");
}
else if(i==5)
{
printf("先根序列输出:");
DisplayBinTree_DLR(T);
printf("\n");
}
else if(i==6)
{
DataType x;
printf("请输入要查找的元素：\n");
cin>>x;
if(ServechBinTree(x,T)==1)
printf("%c have find!!!\n",x);
else
printf("no find!!!\n");
}
}
return 0;
}
void InitBinTree(BinTree &T)
{
T=(BinTree)malloc(sizeof(struct BinNode));
if(T!=NULL)
printf("Init a tree successful!!\n");
else
printf("Init a tree failt!!!\n");
}
void CreateBinTree(BinTree &T)
{
DataType ch;
scanf("%c",&ch);
if(ch=='@')
T=NULL;
else
{
T=(BinTree)malloc(sizeof(struct BinNode));
if(T==NULL)
exit(0);
T->info=ch;
CreateBinTree(T->lchild);
CreateBinTree(T->rchild);
}
}
void DisplayBinTree_DLR(BinTree &T)//先根
{
if(T!=NULL)
{
printf("%c",T->info);
DisplayBinTree_DLR(T->lchild);
DisplayBinTree_DLR(T->rchild);
}
}
void DisplayBinTree_LRD(BinTree &T)//后根
{
if(T!=NULL)
{
DisplayBinTree_LRD(T->lchild);
DisplayBinTree_LRD(T->rchild);
printf("%c",T->info);
}
}
void DisplayBinTree_LDR(BinTree &T)//中根
{
if(T!=NULL)
{
DisplayBinTree_LDR(T->lchild);
printf("%c",T->info);
DisplayBinTree_LDR(T->rchild);
}
}
int ServechBinTree(DataType x,BinTree &T)
{
if(T!=NULL)
{
if(T->info==x)
return 1;
else
{
if(ServechBinTree(x,T->lchild)==1)
return 1;
else
return ServechBinTree(x,T->rchild);
}
}
}
实验四查找
一、实验目的
掌握折半查找法
二、实验内容
设一数组，存放有10个排好顺序的整数，要求键盘输入一个值，然后使用折半查找的方法在此排好顺序的数组中查找出该值，并输入该值的所在的数组下标。

要求：
（1）自己编写函数实现折半查找算法
（2）要实现完整的程序，包括输入输出
输入要查找的值，假如该值在数组中不存在，输出“没有找到”，否则输出该值在数组中的位置
#include <stdio.h>
int HalfSearch (int s,int *sum,int first,int last)
{
int mid;
mid=(first+last)/2;
if (first>last)
return -1;
else
{
if (sum[mid]==s)
return mid;
else if (s<sum[mid])
return HalfSearch (s,sum,first,mid-1);
else if (s>sum[mid])
return HalfSearch (s,sum,mid+1,last);
}
}
int main()
{
int sum[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
int s,r;
printf ("请输入一个数字进行查询：");
scanf ("%d",&s);
r=HalfSearch (s,sum,0,11);
if (r==-1)
printf ("没有查找到%d！",s);
else
printf ("%d在第%d个位置！",s,r);
return 0;
}
实验五排序
一、实验目的
掌握快速排序
二、实验要求
复习排序方法，掌握快速排序算法，并自己编写代码实现
三、实验内容
编写程序，实现快速排序。

从键盘上输入10个整数，存放在数组中，然后用快速排序法对其从小到大进行排序，并输出排序结果。

思考：书上已经有的部分快速排序程序，实际上对数据进行的是从小到大的排序，假如，需要将数据从大到小进行排序，该如何做？
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
typedef int KeyType;
typedef int DataType;
typedef struct {
KeyType key;
// DataType info;
}RecordNode;
typedef struct {
int n;
RecordNode *record;
}SortObject;
void Inser(SortObject *sj);
void QuickSort(SortObject *pvector,int l,int r);
SortObject* Init(int n);
void display(SortObject* pvector);
int main()
{
//int k;
//int i;
SortObject *sj=Init(10);
Inser(sj);
printf("befor sort :\n");
display(sj);
QuickSort(sj,0,9);
printf("\nafter sort :\n");
display(sj);
return 0;
}
void display(SortObject* pvector)
{
for(int i=0;i<10;i++)
{
printf("%d ",pvector->record[i].key);
}
}
SortObject* Init(int n)
{
SortObject* sj=(SortObject*)malloc(sizeof(SortObject));
sj->record=(RecordNode*)malloc(sizeof(RecordNode)*n);
sj->n=n;
return sj;
}
void Inser(SortObject *sj)
{
int i;
KeyType k;
//sj->record=(RecordNode*)malloc(sizeof(int)*sj->n);
//fflush(stdin);
for(i=0;i<sj->n;i++)
{
scanf("%d",&k);
sj->record[i].key=k;
}
}
void QuickSort(SortObject *pvector,int l,int r)
{
int i,j;
RecordNode temp;
if(l>=r)
return ;
i=l;
j=r;
temp=pvector->record[i];
while(i!=j)
{
while((i<j)&&pvector->record[j].key>temp.key)
j--;
if(i<j)
pvector->record[i++]=pvector->record[j];
while((i<j)&&pvector->record[i].key<temp.key)
i++;
if(i<j)
pvector->record[j--]=pvector->record[i];
}
pvector->record[i]=temp;
QuickSort(pvector,l,i-1);
QuickSort(pvector,i+1,r);
}
实验六图
一、实验目的
熟悉图的遍历操作
二、实验内容
采用邻接矩阵作为存储结构，完成无向图的深度优先遍历和广度优先遍历
具体的实验代码包括
1)读入图，保存为邻接矩阵的形式，为了方便，可以直接读入一个矩阵，也可以让用户输
入两条相连的边，或者读入相邻的两个结点
2)实现深度优先遍历的算法
3)输出深度优先遍历的结果
4)实现广度优先遍历的算法
5)输出广度优先遍历的结果
如上图：
从点1开始的深度遍历输出为：
1→2→4 →8 →5 →3→6 →7
从点1开始的广度遍历输出为：1→2→ 3 →4 →5 →6→7→8
//图的遍历算法程序
//图的遍历是指按某条搜索路径访问图中每个结点，使得每个结点均被访问一次，而且仅被
访问一次。

图的遍历有深度遍历算法和广度遍历算法，程序如下：#include <iostream>
//#include <malloc.h>
#define INFINITY 32767
#define MAX_VEX 20 //最大顶点个数
#define QUEUE_SIZE (MAX_VEX+1) //队列长度
using namespace std;
bool *visited; //访问标志数组
//图的邻接矩阵存储结构
typedef struct{
char *vexs; //顶点向量
int arcs[MAX_VEX][MAX_VEX]; //邻接矩阵
int vexnum,arcnum; //图的当前顶点数和弧数
}Graph;
//队列类
class Queue{
public:
void InitQueue(){
base=(int *)malloc(QUEUE_SIZE*sizeof(int));
front=rear=0;
}
void EnQueue(int e){
base[rear]=e;
rear=(rear+1)%QUEUE_SIZE;
}
void DeQueue(int &e){
e=base[front];
front=(front+1)%QUEUE_SIZE;
}
public:
int *base;
int front;
int rear;
};
//图G中查找元素c的位置
int Locate(Graph G,char c){
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(G.vexs[i]==c) return i;
return -1;
}
//创建无向网
void CreateUDN(Graph &G){
int i,j,w,s1,s2;
char a,b,temp;
printf("输入顶点数和弧数:");
scanf("%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum);
temp=getchar(); //接收回车
G.vexs=(char *)malloc(G.vexnum*sizeof(char)); //分配顶点数目printf("输入%d个顶点.\n",G.vexnum);
for(i=0;i<G.vexnum;i++){ //初始化顶点
printf("输入顶点%d:",i);
scanf("%c",&G.vexs[i]);
temp=getchar(); //接收回车
}
for(i=0;i<G.vexnum;i++) //初始化邻接矩阵
for(j=0;j<G.vexnum;j++)
G.arcs[i][j]=INFINITY;
printf("输入%d条弧.\n",G.arcnum);
for(i=0;i<G.arcnum;i++){ //初始化弧
printf("输入弧%d:",i);
scanf("%c %c %d",&a,&b,&w); //输入一条边依附的顶点和权值temp=getchar(); //接收回车
s1=Locate(G,a);
s2=Locate(G,b);
G.arcs[s1][s2]=G.arcs[s2][s1]=w;
}
}
//图G中顶点k的第一个邻接顶点
int FirstVex(Graph G,int k){
if(k>=0 && k<G.vexnum){ //k合理
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(G.arcs[k][i]!=INFINITY) return i;
}
return -1;
}
//图G中顶点i的第j个邻接顶点的下一个邻接顶点
int NextVex(Graph G,int i,int j){
if(i>=0 && i<G.vexnum && j>=0 && j<G.vexnum){ //i,j合理
for(int k=j+1;k<G.vexnum;k++)
if(G.arcs[i][k]!=INFINITY) return k;
}
return -1;
}
//深度优先遍历
void DFS(Graph G,int k){
int i;
if(k==-1){ //第一次执行DFS时,k为-1
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
if(!visited[i]) DFS(G,i); //对尚未访问的顶点调用DFS
}
else{
visited[k]=true;
printf("%c ",G.vexs[k]); //访问第k个顶点
for(i=FirstVex(G,k);i>=0;i=NextVex(G,k,i))
if(!visited[i]) DFS(G,i); //对k的尚未访问的邻接顶点i递归调用DFS }
}
//广度优先遍历
void BFS(Graph G){
int k;
Queue Q; //辅助队列Q
Q.InitQueue();
for(int i=0;i<G.vexnum;i++)
if(!visited[i]){ //i尚未访问
visited[i]=true;
printf("%c ",G.vexs[i]);
Q.EnQueue(i); //i入列
while(Q.front!=Q.rear){
Q.DeQueue(k); //队头元素出列并置为k
for(int w=FirstVex(G,k);w>=0;w=NextVex(G,k,w))
if(!visited[w]){ //w为k的尚未访问的邻接顶点
visited[w]=true;
printf("%c ",G.vexs[w]);
Q.EnQueue(w);
}
}
}
}
//主函数
void main(){
int i;
Graph G;
CreateUDN(G);
visited=(bool *)malloc(G.vexnum*sizeof(bool));
printf("\n广度优先遍历: ");
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i]=false;
DFS(G,-1);
printf("\n深度优先遍历: ");
for(i=0;i<G.vexnum;i++)
visited[i]=false;
BFS(G);
printf("\n程序结束.\n");
}
输出结果为（红色为键盘输入的数据，权值都置为1）：输入顶点数和弧数:8 9
输入8个顶点.
输入顶点0:a
输入顶点1:b
输入顶点2:c
输入顶点3:d
输入顶点4:e
输入顶点5:f
输入顶点6:g
输入顶点7:h
输入9条弧.
输入弧0:a b 1
输入弧1:b d 1
输入弧2:b e 1
输入弧3:d h 1
输入弧4:e h 1
输入弧5:a c 1
输入弧6:c f 1
输入弧7:c g 1
输入弧8:f g 1
广度优先遍历: a b d h e c f g
深度优先遍历: a b c d e f g h
程序结束.。