数据结构实验讲义2011-08

《数据结构》实验讲义信息学院王青松李晓光2011年8月前言数据结构是计算机程序设计的重要理论技术基础，它是计算机学科的核心课程。

通过实验帮助学生消化理解课程内容，提高自身编程能力，实验目的和任务是使实验者较全面地掌握各种常用的数据结构，为学习后续软件课程提供必要的基础，提高运用数据结构解决实际问题的能力，另外通过上机实验加深对课程内容的理解，增加感性认识，提高软件设计、编写及程序调试的能力。

我们要求所编制的程序能正确运行，并提交实验报告。

数据结构的内容具体包括：1、线性结构；2、树状结构；3、图状结构；4、查找；5、排序。

本实验讲义是针对数据结构中的操作编写，提出了上机实验的要求，介绍了程序调试和测试的基本知识，并且具体安排了8个实验（其中设计性题目5个，综合设计性题目2个，验证性实验1个），便于进行实验教学。

由于篇幅和课时的限制，在见教材和课堂讲授中只能介绍一些典型的例题。

建议同学们尽可能多做例题和习题，以掌握数据结构特点及编程思路，另外需要说明的是本讲义对学生上机仅提供一个参考，学生可不局限于讲义讲的那些操作，同学可以多做或是做自己感兴趣的操作。

本实验所依据的教材是：《数据结构》，严蔚敏等编著，清华大学出版社。

上机环境是C语言上机环境。

目录实验一…………………………………………………………………………4-6 实验二…………………………………………………………………………7-7 实验三…………………………………………………………………………8-9 实验四…………………………………………………………………………10-13 实验五…………………………………………………………………………14-16 实验六…………………………………………………………………………16-17 实验七…………………………………………………………………………18-21 实验八…………………………………………………………………………21-23[实验题目一] 顺序表的插入对于第一个实验，我们要求是用一次实验来完成，最后提交一个报告。

一、实验目的：1、掌握顺序表的结构特点。

2、主要掌握顺序表的插入算法。

3、学会分析算法的时间复杂度。

二、预习内容1、WinTC或VC++上机环境；2、教材2.2节线性表的顺序表示和实现。

三、实验内容：1、已知顺序表L，在第i个元素前插入元素e。

A、首先要定义顺序表的数据结构，可参考教材22页；B、定义一个函数能够初始化一个顺序表，可参考教材23页算法2.3；C、编写一个函数,例如：int ListInsert_Sq(SqList *L,int i,int e){//已知顺序表L，在第i个元素前插入元素e，已知空间足够大。

……}上边算法可参考教材24页算法2.4D、读懂F中函数（ListPrint），它能输出一个顺序表中的所有元素的值。

E、编写主函数(main)并多次调用ListInsert_Sq函数创建一个顺序表,并输出其结果,例如:（输入的是1，2，3，4，5），输出结果为：1 2 3 4 5F、程序编制上的部分提示，仅供参考：#include "stdio.h"#define N 10 //顺序表中最多N个数#define OK 1#define ERROR -1typedef struct{int *elem;int length;int listsize;}SqList;int Init(SqList *L){//因为L是指针，所以请注意->的使用，而不是L. L->elem=(int*)malloc(N*sizeof(int));if(!L->elem) return ERROR;L->length=0;L->listsize=N;return OK;}int ListInsert_Sq(SqList *L,int i,int e){//插入函数，在实验时，可暂不考虑空间不足的情况……}int ListPrint(SqList M){//能输出顺序表所有元素的值int *p;for(p=M.elem;p<=(M.elem+M.length-1);p++) printf("%d ",*p);printf("\n");}main(){int i,n=5,e;SqList M;Init(&M);printf("Input %d numbers, Please:\n",n);for(i=1;i<=n;i++){/*创建初始的顺序表，包含n个数，通过调用n次ListInsert_Sq函数实施插入*/scanf("%d",&e); //输入一个数ListInsert_Sq(&M,i,e); //在L中第i个前插入e}ListPrint(M);//输出顺序表中各元素的值ListInsert_Sq(&M,3,999); //在第三个元素前插入999printf("After insert:\n");ListPrint(M);//输出插入后顺序表的各元素的值getch();//如果环境是Win-Tc，getch()起到暂停作用以看程序输出结果}注：在上机编程时可不打注释（//后的文字），但是在写实验报告时要加适当的注释；有的函数返回类型是int,但是可以不返回任何类型，可以换成void。

2、编写函数实现在一个非递减的顺序表L(空间足够大)中，插入一个值为e的元素，要求插入后L仍然是非递减的。

（选做）void SortListInsert(SqList *L, int e){......}四、实验报告要求1、写好班级、姓名、学号和实验题目；2、写上程序源代码；3、写上程序测试的结果；4、写个实验小结。

对于第二个实验，我们要求是用一次实验来完成，最后提交一个报告。

一、实验目的：1、掌握顺序表的结构特点。

2、主要掌握顺序表的删除算法。

3、理解算法的高效性的追求目标。

二、预习内容1、WinTC或VC++上机环境；2、教材2.2节线性表的顺序删除算法。

三、实验内容：1、顺序表L，从第i个元素起连续删除k个元素。

A、在“实验一”的程序(main函数的上边)，增加编写一个函数,例如：int ListDel_Sq(SqList *L,int i,int k){//顺序表L，从第i个元素起连续删除k个元素。

……}//本算法可参考教材24页算法2.5B、扩充上边主函数(main) 对初始的顺序表L（含n个数）调用ListDel_Sq（L,2,3）函数，表示从L中第二个元素起连续删除3个数，并输出调用ListDel_Sq后的L中的元素的值。

提示：ListDel_Sq这个函数如果是高效的，那么它的时间复杂度应为O(n),如果时间复杂度为O(n2)，那么需要对算法进行改进。

2、在顺序表L中查找一个元素（选做）A、本算法可参考教材26页算法2.6四、实验报告要求1、写好班级、姓名、学号和实验题目；2、写上程序源代码；3、写上程序测试的结果和实验小结。

对于第三个实验，我们要求一次实验来完成，最后提交一个报告。

一、实验目的：1、理解单链表的结构特点。

2、重点掌握创建单链表的两种算法。

3、学会分析算法的时间复杂度。

二、预习内容1、教材2.3.1线性链表；三、实验内容：1、建立并输出两个递增单链表La和Lb。

A、首先要定义单链表的数据结构，可参考教材28页；B、编写一个函数使用“头插法”或“尾插法”创建一个单链表，例如：LinkList CreateList(LinkList L,int n){………}上边算法可参考教材31页算法2.11,注意本算法不要求对单链表排序C、编写主函数(main) ，调用函数CreateList（La,n）, CreateList（Lb,n）分别录入单链表La和Lb，注意手动录入时要保证La和Lb是递增的（如果是头插法，那么录入时要按从大到小录入，如：5 4 3 2 1）D、编写一个函数能够显示一个单链表中各结点的值，设La和Lb如下：La：1 3 7 8 15 20Lb：2 4 8 15 17 24 90E、程序编制上的提示，仅供参考：#include "stdio.h"typedef struct LNode{int data;struct LNode *next;}LNode,*LinkList;LinkList creatlist(LinkList L,int n){//使用头插法(算法2.11)，创建一个含有n个结点的带头结点的单链表 //也可以使用尾插法来创建L……return L;//因为链表是动态分配内存，所以创建后头指针需返回，在调用时接收}void show(LinkList L){//能够输出带头结点的单链表L中的各个结点的值……}main() {LinkList La,Lb;La=creatlist(La,6); //创建带头结点单链表La含6个结点show(La); //输出La中各结点的值Lb=creatlist(Lb,7);show(Lb);getch();}注：两种创建单链表的方法都分别实现，并体现在实验报告上。

四、实验报告要求1、写好班级、姓名、学号和实验题目；2、写上程序源代码；3、写上程序测试的结果；4、写个实验小结。

[实验题目四]单链表的合并对于第四个实验，我们要求一次实验来完成，最后提交一个报告。

一、实验目的：1、理解单链表的结构特点。

2、重点掌握两个单链表在集合上的并、交等运算，要求占用原来空间。

3、学会分析算法的时间复杂度。

二、预习内容1、教材2.3.1线性链表；2、集合的运算三、实验内容：1、在实验内容1的基础上，求La和Lb两集合的并运算，要求占用原来空间。

A、在实验内容1的main函数上边编写一个函数能够实现La和Lb两集合的并运算（合并后仍然是递增的），例如：void bing(LinkList La,LinkList Lb){//求La和Lb两集合的并运算,结果用La保存而无需使用LC//因为占用原来空间，所以需释放多余结点……}上边算法可参考教材31页算法2.12,注意本算法需考虑删除相同的元素，因为我们考虑的集合中没有重复元素。

B、在main函数中输入数据：(如果是头插法，输入数据时要倒着录)La：1 3 7 8 1520Lb：2 4 81517 24 90C、在主函数中调用bing（La,Lb）算法，并输出合并后的La结果：1 2 3 4 7 8 15 17 20 24 90D、主函数编制提示，仅供参考：main() {LinkList La,Lb;La=creatlist(La,6);//创建La要求递增show(La);Lb=creatlist(Lb,7); //创建Lb要求递增show(Lb);bing(La,Lb); //求并集，合并后的结果在La中，Lb就不存在了show(La);getch();}注：第二次实验完成以上内容即可，如有剩余时间，可以做下面的选做题。