数据结构实验指导书-2013

数据结构实验指导书实验的目的、内容和要求一、实验目的与要求1. 通过上机实验加深对课程内容的理解，提高软件设计、编写及程序调试的能力。

2. 上机前要做好准备工作，包括程序框图、数据结构以及算法。

3. 按时实验。

4. 服从实验室老师的安排。

5. 独立实验，有问题可以讨论，但不得翻版。

6. 遵守实验室的各项纪律。

7. 要求所编的程序能正确运行，并提交实验报告。

二、实验内容1. 线性表基本操作：熟练掌握线性表的基本操作，及在两种存储结构上的实现。

要求顺序表的数据域是整型数值，完成顺序表的初始化、插入、删除等操作，插入时不允许重复的值插入表中。

要求单链表的数据域是字符串，完成单链表的初始化、插入、删除、逆向等操作。

2. 栈操作：采用顺序存储结构，完成建栈、数据元素入栈与出栈、判断栈空、判断栈满等操作。

3. 二叉树操作：采用二叉链表作为存储结构，完成二叉树的建立，先序、中序和后序以及按层次遍历的操作，求所有叶子及结点总数的操作等。

4. 图的遍历操作：可采用邻接矩阵或邻接表作为存储结构，完成有向图和无向图的DFS 和BFS操作。

5. 数据查找：实现顺序查找、折半查找及二叉排序树上的查找算法，比较它们的查找速度。

实验时所输入的数据可按有序和随机产生去组织。

6. 排序：实现直接插入、冒泡、直接选择、快速、堆、归并等排序算法，比较各种排序算法的速度。

三、实验安排第3，5，7，9，11，13，14，15周周二，实验楼0711四、实验报告要求（1）报告内容包括：实验名称实验目的实验内容问题描述问题分析函数说明程序流程图重要算法解释使用说明调试报告心得体会（2）实验报告的基本要求为：1. 需求分析：陈述程序设计的任务，强调程序要做什么，明确规定：①输入的形式和输入值的范围；②输出的形式；③程序所能达到的功能；④测试数据：包括正确的输入输出结果和错误的输入及其输出结果。

2. 概要设计：说明用到的数据结构定义、主程序的流程及各程序模块之间的调用关系。

3. 详细设计：提交带注释的源程序或者用伪代码写出每个操作所涉及的算法。

4. 调试分析：①调试过程中所遇到的问题及解决方法；②算法的时空分析；③经验与体会。

5. 用户使用说明：说明如何使用你的程序，详细列出每一步操作步骤。

6. 测试结果：列出对于给定的输入所产生的输出结果。

若可能，测试随输入规模的增长所用算法的实际运行时间的变化。

（3）必须打印。

实验1 线性表基本操作（4学时）实验目的1．掌握使用C++上机调试线性表的基本方法。

2．熟练掌握线性表的基本操作，及在两种存储结构上的实现。

3．熟悉顺序表的基本操作，完成顺序表的初始化、插入、删除等操作，插入时不允许重复的值插入表中。

4．熟悉对单链表的一些基本操作，完成单链表的初始化、插入、删除等操作。

实验内容1．实现顺序表的定义和操作。

该程序包括顺序表结构类型以及对顺序表操作的具体的函数定义。

/* 定义顺序表的最大长度为MAXSIZE */#define MAXSIZE 50/* 定义DataType为int类型*/typedef int DataType;/* 顺序表的类型*/typedef struct list{DataType vec[MAXSIZE];int len; //顺序表的长度} SeqList;将此结构定义放在一个头文件sqlist.h中，并在头文件中给出顺序表的函数及常量的定义。

/* 初始化顺序表*/SeqList* Create();/* 清除顺序表*/void Destroy(SeqList *L);/* 顺序表元素信息打印输出*/void Print(SeqList *L);/* 判断顺序表是否为空*/bool IsEmpty(SeqList *L);/* 判断顺序表是否为满*/bool IsFull(SeqList *L);/* 向顺序表中添加数据*/void Append(SeqList *L, DataType data);/*获取顺序表的长度*/int GetLength(SeqList *L);/*删除顺序表中指定位置的元素*/bool Delete(SeqList *L, int pos);/*在顺序表的指定位置中的添加元素*/bool Insert(SeqList *L, int pos, DataType data);//*VS C++ 函数定义void Create(const int &iMax);void Destroy();void Print();bool IsEmpty();bool IsFull();void Append(const T &data);int GetLength();int GetMax();bool Delete(const int &pos);bool Insert(const int &pos,const T &data);2．实现单链表的定义和操作。

该程序包括单链表结构类型以及对单链表操作的具体的函数定义。

程序中的单链表（带头结点）结点为结构类型，结点值为整型。

/* 定义DataType为int类型*/typedef int DataType;/* 单链表的结点类型*/typedef struct LNode{DataType data;struct LNode *next;} LinkedList;/* 初始化单链表*/LinkedList * LinkedListInit();/* 清空单链表*/void LinkedListClear(LinkedList *L);/* 检查单链表是否为空*/int LinkedListEmpty(LinkedList *L);/* 遍历单链表*/void LinkedListTraverse(LinkedList *L);/* 求单链表的长度*/int LinkedListLength(LinkedList *L);/* 从单链表表中查找元素*/LinkedList LinkedListGet(LinkedList *L，int i);/* 从单链表表中查找与给定元素值相同的元素在链表中的位置*/int LinkedListLocate(LinkedList *L， DataType x);/* 向单链表中插入元素*/void LinkedListInsert(LinkedList *L，int i，DataType x);/* 从单链表中删除元素*/void LinkedListDel(LinkedList *L，DataType x);/* 用尾插法建立单链表*/LinkedList LinkedListCreat( );* 3．约瑟夫环问题：编号为1，2，…，n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。

一开始任选一个正整数作为报数上限值m，从第一个人开始按顺时针方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。

报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向的下一个人开始重新从1顺序报数，如此下去，直到所有人全部出列为止。

例如N=10，K=3，则正确的出列顺序应为3，6，9，2，7，1，8，5，10，4。

利用单向循环链表存储结构模拟约瑟夫环过程，按照出列的顺序输出各个人的编号。

1．输入数据：输入m的初值，n ，输入每个人的密码，建立单循环链表。

2．写出算法，输出正确的序列。

关键代码typedef struct{ char data;struct lnode *next;}lnode，*linklist;linklist creatlist(){ linklist head，p;char ch;head=(linklist)malloc(sizeof(lnode));head->next=NULL;scanf("%c"，&ch);while(ch!='\n'){ p=(linklist)malloc(sizeof(lnode));p->data=ch;p->next=head->next;head->next=p;scanf("%c"，&ch); }return head;}linklist findlist(linklist head，int k){ linklist p=head;int m=0;while(p!=NULL&&m<k){ p=p->next;m++; }return p;}int length(linklist head){ int j=0;linklist p=head->next;while(p!=NULL){ p=p->next;j++; }return(j);}insertlist(linklist head，int i，char x){ linklist p，q;if(i<0||i>length(head)) printf("\nErr!");else{ p=findlist(head，i-1);q=(linklist)malloc(sizeof(lnode));q->data=x;q->next=p->next;p->next=q; }}deletelist(linklist head，int i){ linklist p，q;if(i<1||i>length(head)) printf("\nErr!"); p=findlist(head，i-1);q=p->next;p->next=q->next;free(q);}printlist(linklist head){ linklist p=head->next;printf("\nhead-->");while(p!=NULL){ printf("%c"，p->data);p=p->next; }printf("-->end");}实验2 堆栈与队列（2学时）实验目的1．定义顺序栈和链栈的结点类型。

2．掌握栈的插入和删除结点在操作上的特点。

3．熟悉对栈的一些基本操作和具体的函数定义。

4．定义顺序队列和链队列的结点类型。

实验内容堆栈的操作1．该程序的功能是实现顺序栈的定义和操作。

该程序包括定义的栈结构类型以及对每一种栈操作的具体的函数定义和主函数。

/* 定义DataType为int类型*/typedef int DataType;/* 栈的结点类型*/#define MAXSIZE 1024typedef struct{DataType data[MAXSIZE];int top;}SeqStack;/* 初始化顺序栈*/SeqStack SeqStackInit()/* 检查顺序栈是否为空*/int SeqStackEmpty(SeqStack S)/* 把S置为空栈*/void ClearStack(SeqStack *S)/* 把元素x压入栈，使其成为新的栈顶元素*/void SeqStackPush(SeqStack *S，DataType x)/* 把栈顶元素弹出*/DataType SeqStackPop(SeqStack *S)/* 取栈顶元素*/DataType SeqStackGetTop(SeqStack S)/*输出顺序栈中的元素*/void SeqStackPrint(SeqStack S)2．试利用堆栈将队列中的元素逆置。