东北林业大学-数据结构实验指导书2013级

数据结构实验指导书(第2版)东北林业大学信息与计算机工程学院计算机科学与技术专业目录1实验目的与要求 (1)2实验环境 (1)3 实验一般步骤 (1)4实验时数 (2)5实验内容和要求 (3)实验一线性表的顺序存储结构 (3)实验二链式存储结构（一）单向链表的有关操作 (4)实验三链式存储结构（二）双向链表的有关操作 (5)实验四栈和队列的有关操作 (6)实验五二叉树的常见操作 (7)实验六图的有关操作 (8)实验七查找的有关操作 (9)实验八排序的有关操作 (10)1 实验目的与要求从以往的教学事先实习的经验来看，在初学阶段执行严格的实习步骤规范（包括上机操作规范），机时利用率会大大提高，有助于养成良好的程序编制风格，培养严谨、科学、高效的工作方式。

在以往的教学实践中，经常发现很多学生抱怨说，化了两个小时才找出一个错误，甚至一无所获。

他们不明白造成这种情况的原因，正是他们自己。

有的学生不屑于按实习步骤规范去做，甚至对于实习步骤的要求和建议看都不看一遍，认为那是浪费时间，这是及其害的。

实习步骤规范不但可以培养科学化的工作作风，而且还能有效地避免错误。

2 实验环境（1）计算机的硬件配置PC系列微机。

（2）计算机的软件配置DOS6.22或Windows 98、Windows xp、Windows 2000。

C语言的集成开发环境TurboC V3.0，或Visual C++6.0。

3 实验一般步骤⑴问题分析与系统的结构设计充分地分析和理解问题本身，弄清要求作什么，限制条件是什么。

按照以数据结构为中心的原则划分模块，即定义数据结构及其在这些结构之上的操作，使得对数据结构的存取通过这些操作加以实现。

在这个过程中，要综合考虑系统功能。

要考虑系统结构清晰、合理、简单并且易于调试。

最后写出每个子程序（过程或函数）的规格说明，列出它们之间的调用关系，可以使用调用关系图表示则更加清晰，这样便完成了系统结构设计。

⑵详细设计和编码详细设计的目的是对子程序（过程或函数）的进一步求精。

用IF、WHILE和赋值语句等，以及自然语言写出算法的框架。

利用自然语言的目的是避免陷入细节。

在编码是，可以对详细设计的结果进一步求精，用高级语言表示出来。

程序的每一行最好不超过60个字符。

每个子程序（或过程、函数）通常不要太长，以40行为宜。

子程序（或过程、函数）包含的程序行数太多，易于造成理解的困难。

控制IF、WHILE等语句的连续嵌套的深度。

程序的目的性必须明确。

对每一段程序完成的作用，除非常明显的除外（如：x=x+1;注释为x加1，没有什么意义），都应加以注释。

这会对程序的调试提供很多方便。

另外，根据情况可以设立若干调试点，即输出若干信息，用于验证和你的设想是否一致。

另外，对于输入输出语句，必须对它们的作用加以说明。

否则，在调试程序时，无法了解系统需要输入说明，系统输出的又是什么。

程序的书写，必须按照一定的规范，如保留字小写时涂黑，或者大写等等。

具体的要求可参看软件工程中的有关规定。

⑶上机准备和静态检查①高级语言文本②熟悉机器的用户手册，熟悉常用的命令。

③准备调试的工具，考虑调试方案。

如果机器上没有现成的调试工具可供利用，可以自己先设计一些以供使用。

④静态检查自己用一组数据手动执行程序；或同同学一起阅读自己的程序，以全面地了解该程序的逻辑。

⑷上机调试程序自底向上，先调试底层模块，再调试上层模块。

最后，整个程序进行联调。

调试正确后将源程序和运行结果加以列印输出。

⑸实习报告的整理①需求及规格说明问题描述，求解的问题是什么。

②设计：设计思想：存储结构、主要的算法思想。

设计表示：子程序（过程或函数）的规格说明，通过调用关系图表示它们之间的调用关系。

实现注释：详细设计表示：主要算法的框架。

③用户手册：使用说明。

④调试报告：问题是如何解决的，讨论与分析、改进设想、经验与体会、时空复杂度等。

⑤附录源程序清单和结果：源程序必须有注释，以及必要的测试数据和运行结果数据。

提倡用英文描述。

⑥实验报告要求：在程序开发过程中，逐步形成各种必要的文档及资料。

可以写在实验报告纸上，或以电子文档的形式进行书写。

4 实验时数总实验时数不得少于16学时。

5 实验内容和要求以下的实习题目配合课程的进度，请同学们自己务必完成。

为了锻炼自己的应用各种不同的数据结构的能力，尽可能的多作一些题目是非常必要的。

在完成各种不同题目的过程中，对各种算法的时、空复杂性的分析，将帮助您在更高的角度解决各种应用问题。

每次实验后要交实验报告，实验报告的内容应包括：（1）实验题目、班级、学号、姓名、完成日期；（2）简要的需求分析与概要设计；（3）详细的算法描述；（4）程序清单与运行结果；（5）收获与体会。

实验一线性表的顺序存储结构一、实验学时：2学时二、背景知识：顺序表的插入、删除及应用。

三、目的要求：⑴掌握顺序存储结构的特点。

⑵掌握顺序存储结构的常见算法。

四、实验内容：⑴输入一组整型元素序列，建立顺序表。

⑵实现该顺序表的遍历。

⑶在该顺序表中进行顺序查找某一元素，查找成功返回1，否则返回0。

⑷判断该顺序表中元素是否对称，对称返回1，否则返回0。

⑸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。

⑹输入整型元素序列利用有序表插入算法建立一个有序表。

⑺利用算法6建立两个非递减有序表并把它们合并成一个非递减有序表。

⑻编写一个主函数，调试上述算法。

*⑼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）五、实验说明：⑴算法1至算法7可以以头文件的方式存储，主函数实现该头文件的包含即可调用⑵存储定义#define MAXSIZE 100 //表中元素的最大个数typedef int ElemType；//元素类型typedef struct list{ElemType elem[MAXSIZE]；//静态线性表int length； //表的实际长度}SqList；//顺序表的类型名⑶建立顺序表时可利用随机函数自动产生数据。

六、注意问题：插入、删除时元素的移动原因、方向及先后顺序。

解不同的函数形参与实参的传递关系。

实验二链式存储结构（一）单向链表的有关操作一、实验学时：２学时二、背景知识：单向链表的插入、删除及应用。

三、目的要求：⑴掌握单向链表的存储特点及其实现。

⑵掌握单向链表的插入、删除算法及其应用算法的程序实现。

四、实验内容：⑴随机产生或键盘输入一组元素，建立一个带头结点的单向链表（无序）。

⑵遍历单向链表。

⑶把单向链表中元素逆置（不允许申请新的结点空间）。

⑷在单向链表中删除所有的偶数元素结点。

⑸编写在非递减有序链表中插入一个元素使链表元素仍有序的函数，并利用该函数建立一个非递减有序单向链表。

⑹利用算法5建立两个非递减有序单向链表，然后合并成一个非递增链表。

⑺利用算法5建立两个非递减有序单向链表，然后合并成一个非递减链表。

⑻利用算法1建立的链表，实现将其分解成两个链表，其中一个全部为奇数，另一个全部为偶数（尽量利用已知的存储空间）。

*⑼采用单向链表实现一元多项式的存储并实现两个多项式相加并输出结果。

⑽在主函数中设计一个简单的菜单，分别调试上述算法。

*⑾综合训练：利用链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，并能够实现将数据存储到文件中）五、实验说明：⑴类型定义#include <stdio.h>typedef int ElemType；//元素类型typedef struct LNode{ElemType data；struct LNode *next；}LNode，*LinkList；⑵为了算法实现简单，最好采用带头结点的单向链表。

六、注意问题：⑴重点理解链式存储的特点及指针的含义。

⑵注意比较顺序存储与链式存储的各自特点。

⑶注意比较带头结点、无头结点链表实现插入、删除算法时的区别。

⑷单向链表的操作是数据结构的基础，一定要注意对这部分的常见算法的理解。

实验三链式存储结构（二）双向链表的有关操作一、实验学时：２学时二、背景知识：双向链表的插入、删除及应用。

三、目的要求：⑴掌握双向链表的存储特点及其实现。

⑵掌握双向链表的插入、删除算法及其应用算法的程序实现。

四、实验内容：⑴利用尾插法建立一个双向链表。

⑵遍历双向链表。

⑶实现双向链表中删除一个指定元素。

⑷在非递减有序双向链表中实现插入元素e仍有序算法。

⑸判断双向链表中元素是否对称若对称返回1否则返回0。

⑹设元素为正整型，实现算法把所有奇数排列在偶数之前。

⑺在主函数中设计一个简单的菜单调试上述算法。

五、双向链表的类型定义：typedef int ElemType；//元素类型typedef struct DuLNode{ ElemType data；struct DuLNode *prior，*next；}DuLNode，*DuLinkList；六、注意问题：注意比较单向、双向链表的特点。

实验四栈和队列的有关操作一、实验学时：２学时二、背景知识：入栈、出栈，入队、出队。

三、目的要求：⑴掌握栈、队列的思想及其存储实现。

⑵掌握栈、队列的常见算法的程序实现。

四、实验内容：⑴采用链式存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。

⑵采用顺序存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。

⑶采用链式存储实现队列的初始化、入队、出队操作。

⑷采用顺序存储实现循环队列的初始化、入队、出队操作。

⑸在主函数中设计一个简单的菜单，分别测试上述算法。

*⑹综合训练：①利用栈实现表达式求值算法。

②利用栈实现迷宫求解。

五、实验说明：⑴基本要求：实现算法1、3或算法2、4即可。

⑵类型定义顺序栈示例#define MAX 100 //栈的最大值typedef struct{ ElemType *base；int top；}SqStack；顺序队列示例#define MAX 100 //队列的最大长度typedef struct{ ElemType *base；int front，rear；}SqQueue；⑶算法6的每个子功能尽可能写成函数形式。

六、注意问题：⑴重点理解栈、队列的算法思想，能够根据实际情况选择合适的存储结构。

⑵注意算法6的各个函数之间值的传递情况。

⑶栈、队列的算法是后续实验的基础（广义表、树、图、查找、排序等）。

实验五二叉树的常见操作一、实验学时：２学时二、背景知识：二叉树的存储、建立、遍历及其应用。

三、目的要求：⑴掌握二叉树的存储实现。

⑵掌握二叉树的遍历思想。

⑶掌握二叉树的常见算法的程序实现。

四、实验内容：⑴输入字符序列，建立二叉链表。

⑵中序遍历二叉树：递归算法。

⑶中序遍历二叉树：非递归算法。

（最好也能实现先序，后序非递归算法）⑷求二叉树的高度。

⑸求二叉树的叶子个数。