[计算机软件及应用]C++第七章习题解答.doc

31第七章 动态内存分配习题第七章 动态内存分配习题一、基本概念与基础知识自测题7.1 填空题7.1.1 C/C+定义了4个内存区间： （1） 、 （2） 、 （3） 和 （4） 。答案：（1）代码区，存放程序代码； （2）全局变量与静态变量区，存放全局变量或对象（包括静态）；（3）局部变量区即栈（stack）区，存放局部变量；（4）自由存储区（free store），即动态存储区或堆（heap）区。7.1.2 静态定义的变量和对象用标识符命名，称为 （1） ；而动态建立的称为 （2） ，动态建立对象的初始化是通过 （3） 实现 （4） 。答案：（1）命名对象（2）无名对象（3）初始化式(initializer) （4）显式初始化7.1.3 在用new运算符建立一个三维数组15*30*10时，使用了 （1） 个下标运算符，对应的用delete运算符注销这个三维数组时使用了 （2） 个下标运算符。new返回的指针是指向 （3） 的指针。答案：（1）3个（2）1个（3）30行10列的2位数组7.1.4 当动态分配失败，系统采用 （1） 来表示发生了异常。如果new返回的指针丢失，则所分配的自由存储区空间无法收回，称为 （2） 。这部分空间必须在 （3） 才能找回，这是因为无名对象的生命期 （4） 。答案：（1）返回一个空指针（NULL）（2）内存泄漏（3）重新启动计算机后（4）并不依赖于建立它的作用域7.1.5 按语义的默认复制构造函数和默认复制赋值操作符实现的复制称为 （1） ，假设类对象obj中有一个数据成员为指针，并为这个指针动态分配一个堆对象，如用obj1按成员语义拷贝了一个对象obj2，则obj2对应指针指向 （2） 。答案：（1）浅拷贝（2）同一个堆对象7.1.6 单链表的结点包含两个域： （1） 和 （2） 。使用链表的最大的优点是 （3） ，即使是动态数组也做不到这一点。答案：（1）数据域（2）指针域（3）用多少空间，开多少空间7.1.7 进入单链表必须通过单链表的 （1） ，如果它丢失则 （2） ，内存也 （3） ，在单链表中进行的查找只能是 （4） 。答案：（1）头指针（2）链表整个丢失（3）会发生泄漏（4）顺序查找7.1.8 对链栈，链的生成必须是向 （1） 生成，最新压栈的元素（结点），放在 （2） 位置，弹出时从 （3） 删除结点。对链队，采用向 （4） 生成，新入队的结点放在链的 （5） ，出队操作在 （6） 位置。答案：（1）向前（2）链表头的位置（3）链表头（4）向后（5）尾部（6）链表头7.1.9 在计算机中进行表达式的计算，为解决优先级和运算的结合性，必须使用 （1） 和 （2） 。在中缀表达式中，每个双目运算符放在 （3） 。答案：（1）数栈（2）运算符栈（3）它的两个运算符之间7.1.10 为了能重复利用一个队空间，要求把队说明成一个逻辑上的 （1） 。答案：（1）循环队列7.1.11 二叉树的特点是： （1） 和 （2） 。答案：（1）每个结点最多有两个孩子（2）子树有左右之分7.1.12 二叉树的遍历是按 （1） 分类，所谓中序遍历是 （2） 。答案：（1）访问子树根节点次序（2）先遍历该子树根结点的左子树回来后，接着再访问根结点，最后遍历右子树7.1.13 二叉排序树又称 （1） 或 （2） 。其左子树上的所有结点均小于根结点的数据值，而右子树上的所有结点均大于根结点的数据值时，采用 （3） 就可以得到一个 （4） 。答案：（1）二叉搜索树（2）树表（3）中序遍历（4）升序序列7.2 简答题7.2.1 new运算符为一个变量或对象分配存储空间和为一个数组分配存储空间，使用方法上有什么不同？对应的delete运算符使用有什么不同？答：为一个变量或对象分配存储空间其使用的格式如下：指针变量名=new 类型名(初始化式)；对于数组进行动态分配和撤销的格式为：指针变量名=new 类型名下标表达式;后者多一个下标表达式，同时不能进行初始化。对应的delete运算符使用分别为：delete 指针名;delete 指向该数组的指针变量名;后者多一个方括号，如果delete语句中少了方括号，因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的指针，会产生回收不彻底的问题（只回收了第一个元素所占空间），加了方括号后就转化为指向数组的指针，回收整个数组。delete 的方括号中不需要填数组元素数，系统自知。即使写了，编译器也忽略。7.2.2 用delete删除p所指向的无名对象时，p指针也同时被删除了，对不对？为什么？答：不对。注意这时释放了p所指向的无名对象占用的内存空间，也就是撤销了该无名对象，称动态内存释放（dynamic memory deallocation），但指针p本身并没有撤销，它仍然存在，该指针所占内存空间并未释放。7.2.3 为什么动态建立类对象数组时，类的定义一定要有缺省的构造函数？答：new后面类（class）类型也可以有参数。这些参数即构造函数的参数。但对创建数组，没有参数，只能调用缺省的构造函数。7.2.4 要实现深拷贝，自定义的拷贝构造函数应该怎样设计？答：如果类中有一个数据成员为指针，该类的一个对象中的这个指针p，指向了动态分配的一个堆对象。深拷贝时要给新建立的对象独立分配一个堆对象。这时拷贝的构造函数应该设计为：先拷贝对象主体，再为新建对象的指针分配一个堆对象，最后用原对象的堆对象拷贝新对象的堆对象。即分三步完成。7.2.5 在单链表模板中为什么要把List类说明成Node的友元类？答：为了直接访问结点的私有成员数据，以简化程序。7.2.6 双向链表与单向链表相比，操作上有什么优点?答：双向链表可以很方便地找到表结点的前驱和后继。单链表只能找后继。如要找前驱，必须从表头开始搜索，并一般要用两个工作指针。7.2.7 对比顺序栈与链栈各自的长处和短处。答：顺序栈可以随机访问其中的元素，而链栈只能顺序访问。顺序栈必须先开一定大小内存空间，执行起来简单，速度快，但可能溢出。链栈内存空间随用随开，不会溢出，但执行复杂（不断地动态分配），速度慢。7.2.8 写出二叉树的定义。答：二叉树是结点的一个有限集合，该集合或为空，或是由一个根结点及两棵分别称为左子树和右子树的（注意有左右之分）互不相交的二叉树组成，其中左右子树分别可以为空子树或均为空树。7.2.9 什么是二叉树的遍历？答：所谓二叉树的遍历（binary tree traversal），就是遵从某种次序，查巡二叉树的所有结点，每个结点都被访问一次，而且仅访问一次。所谓“访问”指对结点施行某些操作，但不破坏它原来的数据结构。二、编程与综合练习题7.3 给单链表类模板增加两个成员函数：删除链表中所有数据域为指定值的结点和取出链表中第K个元素（从1开始计数）。解：这两个成员函数添在单链表类模板中（ep7_3.h）本例数据域用了标准类string，也可以使用整数型。/ep7_3.h#includeusing namespace std;/首先看结点组织，采用结点类，凡与结点数据和指针操作有关函数作为成员函数templateclass List;templateclass NodeT info; /数据域Node *link; /指针域public:Node(); /生成头结点的构造函数Node(const T & data);/生成一般结点的构造函数void InsertAfter(Node* P); /在当前结点后插入一个结点Node* RemoveAfter(); /删除当前结点的后继结点，返回该结点备用T & Getinfo();/增加取数据域函数friend class List;/以List为友元类，List可直接访问Node的私有函数，与结构一样方便，但更安全;template Node:Node()link=NULL;template Node:Node(const T & data)info=data;link=NULL;templatevoid Node:InsertAfter(Node* p)p-link=link;link=p;templateNode* Node:RemoveAfter()Node* tempP=link;if(link=NULL) tempP=NULL; /已在链尾,后面无结点else link=tempP-link;return tempP;template T & Node:Getinfo()return info;/增加取数据域函数/再定义链表类，选择常用操作：包括建立有序链表、搜索遍历、插入、删除、取数据等templateclass ListNode *head,*tail;/链表头指针和尾指针public:List(); /构造函数，生成头结点(空链表)List(); /析构函数void MakeEmpty(); /清空一个链表，只余表头结点Node* Find(T data); /搜索数据域与data相同的结点，返回该结点的地址int Length(); /计算单链表长度void PrintList(); /打印链表的数据域 void InsertFront(Node* p); /可用来向前生成链表，在表头插入一个结点void InsertRear(Node* p); /可用来向后生成链表，在表尾添加一个结点void InsertOrder(Node *p); /按升序生成链表Node*CreatNode(T data); /创建一个结点(孤立结点)Node*DeleteNode(Node* p); /删除指定结点Node*RemoveAll(T &); /删除链表中所有数据域为指定值的结点Node*GetNode(int); /取出链表中第K个元素（从1开始计数）;templateList:List()head=tail=new Node();templateList:List()MakeEmpty();delete head;templatevoid List:MakeEmpty()Node *tempP;while(head-link!=NULL)tempP=head-link;head-link=tempP-link; /把头结点后的第一个节点从链中脱离delete tempP; /删除(释放)脱离下来的结点tail=head; /表头指针与表尾指针均指向表头结点，表示空链template Node* List:Find(T data)Node *tempP=head-link;while(tempP!=NULL&tempP-info!=data) tempP=tempP-link;return tempP; /搜索成功返回该结点地址，不成功返回NULLtemplateint List:Length()Node* tempP=head-link;int count=0;while(tempP!=NULL)tempP=tempP-link;count+;return count;templatevoid List:PrintList()Node* tempP=head-link;while(tempP!=NULL)coutinfolink;coutendl;templatevoid List:InsertFront(Node *p)p-link=head-link;head-link=p;if(tail=head) tail=p;templatevoid List:InsertRear(Node *p)p-link=tail-link;tail-link=p;tail=p;templatevoid List:InsertOrder(Node *p)Node *tempP=head-link,*tempQ=head; /tempQ指向tempP前面的一个节点while(tempP!=NULL)if(p-infoinfo)break; /找第一个比插入结点大的结点，由tempP指向tempQ=tempP;tempP=tempP-link;tempQ-InsertAfter(p); /插在tempP指向结点之前，tempQ之后if(tail=tempQ) tail=tempQ-link;templateNode* List:CreatNode(T data)/建立新节点Node*tempP=new Node(data);return tempP;templateNode* List:DeleteNode(Node* p)Node* tempP=head;while(tempP-link!=NULL&tempP-link!=p) tempP=tempP-link;if(tempP-link=tail) tail=tempP;return tempP-RemoveAfter(); /本函数所用方法可省一个工作指针template Node* List:RemoveAll(T &p)/利用已有的DeleteNode()Node*TempP=head-link,*TempR=NULL;while(TempP!=NULL) /也可以利用尾指针if(TempP-info=p)delete TempR; /释放上次找到的结点，第1次时因TempR为NULL不会出错TempR=DeleteNode(TempP);TempP=TempP-link;return TempR; /仅返回最后一次找到的结点template Node* List:GetNode(int i)/取出链表中第K个元素(从1计数)Node*TempP=head-link;int j=1;if(i0) return NULL;if(i=0) return head;while(TempP!=NULL&jlink;j+;return TempP;/ep7_3.cpp#includeep7_3.h#includeusing namespace std;int main()const int h=9;int i;List list1;Node *n1,*P1;string m(东南大学),sph=南京大学,东南大学,交通大学,清华大学,天津大学,东南大学,复旦大学,浙江大学,同济大学;cout按原始数据次序输出：endl;for(i=0;ih;i+) coutspit;coutendl;for(i=0;ih;i+)P1=list1.CreatNode(spi);list1.InsertFront(P1); /向前生成list1cout输出向前生成的链表：endl;list1.PrintList();n1=list1.RemoveAll(m);if(n1)cout删除所有含“Getinfo()”的结点。endl;delete n1;else cout无要删除的结点！endl;cout输出删除所有指定结点后的链表：endl;list1.PrintList();cout要求寻找第几个节点？i;n1=list1.GetNode(i);if(n1!=NULL)coutGetinfo()endl;elsecout链表出界！endl;return 0;7.4 为单链表类模板增加一个拷贝构造函数和拷贝赋值运算符（=）。解：为简单数据域使用整数型。注意：从7.3开始逐题完善单链表类模板，即前一题增加的成员函数在本题中全部保留。拷贝构造函数先建立一个头结点，再以原链表的各结点的数据域来构造新链表的各对应结点。如果看不懂拷贝构造函数请画一个空链表，逐步跟踪拷贝过程，只要跟踪几个结点就可以理解。/ep7_4.h#includeusing namespace std;/首先看结点组织，采用结点类，凡与结点数据和指针操作有关函数作为成员函数templateclass List;/templateclass Node略/再定义链表类，选择常用操作：包括建立有序链表、搜索遍历、插入、删除、取数据等templateclass ListNode *head,*tail;/链表头指针和尾指针public:List(); /构造函数，生成头结点(空链表)List(List &); /拷贝构造函数List(); /析构函数List& operator=(List&);void MakeEmpty(); /清空一个链表，只余表头结点Node* Find(T data); /搜索数据域与data相同的结点，返回该结点的地址int Length(); /计算单链表长度void PrintList(); /打印链表的数据域 void InsertFront(Node* p); /可用来向前生成链表，在表头插入一个结点void InsertRear(Node* p); /可用来向后生成链表，在表尾添加一个结点void InsertOrder(Node *p); /按升序生成链表Node*CreatNode(T data); /创建一个结点(孤立结点)Node*DeleteNode(Node* p); /删除指定结点Node*RemoveAll(T &);/删除链表中所有数据域为指定值的结点/Node*GetNode(int);/取出链表中第K个元素（从1开始计数）;templateList:List(List & ls) /拷贝构造函数Node* TempP=ls.head-link,*P1;head=tail=new Node();while(TempP!=NULL)P1=new Node(TempP-info);P1-link=tail-link;/向后生成list1tail-link=P1;tail=P1;TempP=TempP-link;templateList& List:operator=(List& ls)Node* TempP=ls.head-link,*P1;MakeEmpty();while(TempP!=NULL)P1=new Node(TempP-info);P1-link=tail-link;/向后生成list1tail-link=P1;tail=P1;TempP=TempP-link;return *this;/其它成员函数略/ep7_4.cpp#include ep7_4.hint main()Node * P1;List list1;int a16,i;cout请输入16个整数endl;for(i=0;iai; /随机输入16个整数for(i=0;i16;i+)P1=list1.CreatNode(ai);list1.InsertRear(P1); /向前生成list1cout输出list1：endl;list1.PrintList();List list2(list1),list3;list3=list1;list1.MakeEmpty(); /清空原链表，看是否深拷贝cout如无输出list1已清空：endl;list1.PrintList();cout输出list2：endl;list2.PrintList();cout输出list3：endl;list3.PrintList();return 0;7.5 试为单链表类模板设计一个将链表逆转的成员函数。要求不删除原结点，也不另建一个链表来取代，而是通过改变指针域的链接方向来逆转链表。解：逆转链表函数在ep7_5.h的最后。逆转链表的成员函数对空链表和单结点链表不处理。对多结点链表，用尾指针指向第一个结点，找到该尾链表最后一个结点重新链到原头结点后面；再找到该尾链表最后一个结点，并如此向后生成链表，就可以逆转链表。也可以用尾链表第一个结点重新链到原头结点后面，并如此向前生成链表，同样可以逆转链表。解1：/ep7_5.h#includeusing namespace std; /首先看结点组织，采用结点类，请参看习题7.3templateclass List;templateclass Node;/再定义链表类，凡是习题7.34中已给出的成员函数不再重复 templateclass ListNode *head,*tail;/链表头指针和尾指针public:List(); /构造函数，生成头结点(空链表)void Reverse();/翻转链表;template void List:Reverse()/链表翻转函数Node*p1,*tempP,*tempQ;if(head=tail|head-link=tail) return;/空链表和单结点链表不必处理p1=new Node();p1-link=head-link;/p1形成一个过渡带头结点的链表tail=head;head-link=NULL;while(p1-link!=NULL)/链表有头结点可以保证算法无特殊结点tempP=p1;while(tempP-link!=NULL)tempQ=tempP;tempP=tempP-link;/找到p1链的链尾tempP;tempQ-link=NULL;/p1结点后的第一个节点从链中脱离InsertRear(tempP);/脱离下来的结点重新向前生成翻转后的新链表/ep7_5.cpp#include ep7_5.hint main()Node * P1;List list1;int a16,i;cout请输入16个整数endl;for(i=0;iai; /随机输入16个整数,有重复的for(i=0;i16;i+)P1=list1.CreatNode(ai);list1.InsertRear(P1); /向前生成list1cout输出list1：endl;list1.PrintList();list1.Reverse();cout输出逆转后的list1：endl;list1.PrintList();return 0;解2：采用向前生成链表，此程序更简单。template void List:Reverse()/链表翻转函数Node*p1,*tempP;if(head=tail|head-link=tail) return;/空链表和单结点链表不必处理p1=head-link;/p1指针指向第一个元素,形成一个无头结点的过渡链表tail=head;head-link=NULL;while(p1!=NULL)tempP=p1;p1=tempP-link;/p1结点后的第一个节点从链中脱离InsertFront(tempP);/脱离下来的结点重新向前生成翻转后的新链表7.6 为单链表重载“+”运算符，实现两个单链表对象的连接，但要去除数据域相同的结点。可用友元函数。解：为了实现ls3=ls1+ls2,需重载=和+两个运算符。=运算符先清空左边的链表，再模仿拷贝构造函数的编法编程。+运算符先建立一个局部链表，拷入被加链表，再以加链表的数据域生成局部链表后面的结点，最后去除数据域相同的结点。注意：当采用友元函数重载+运算符时，尽管重载函数是List的友元，而List是Node的友类，但因为友元关系是不能传递的，还是不能访问Node的私有成员，必须通过Node的接口函数去间接访问。/ep7_6.h#includeusing namespace std; templateclass List;templateclass Nodepublic:Node*Getlink()return link;/取指针域;templateclass ListNode *head,*tail;/链表头指针和尾指针public:List(); /构造函数，生成头结点(空链表)List & operator=(List &); /重载=运算符friend List operator+(List & ,List & ); /重载+运算符;templateList & List:operator=(List & ls)/重载=运算符Node* TempP=ls.head-link,*P1;MakeEmpty(); /清空后tail= head while(TempP!=NULL)P1=new Node(TempP-info);P1-link=tail-link; /向后生成list1tail-link=P1;tail=P1;TempP=TempP-link;return *this;templateList operator+(List & ls1,List & ls2)/重载+运算符List ls(ls1); /新链表，生命期仅在本函数域中Node* P1=ls2.head-Getlink(),*P2,*P3,*P4;/虽然本函数是List的友元，而List是Node的友类，但还是不能访问Node的私有成员while(P1!=NULL)P2=ls.CreatNode(P1-Getinfo();ls.InsertRear(P2); /向后生成list1P1=P1-Getlink();P1=ls.head-Getlink();/删去重复的结点。while(P1!=NULL)P2=P1-Getlink();while(P2!=NULL)/与后面结点逐个比较if(P1-Getinfo()=P2-Getinfo()/有重复的就删去；P3=P2-Getlink();/删去后P2空悬P4=ls.DeleteNode(P2);delete P4;P2=P3;/已后移一个结点else P2=P2-Getlink();/到后面一个结点P1=P1-Getlink();/再用第二个./先用第一个结点，与后面结点逐个比较，有重复的就删去；再用第二个.return ls;/为保证返回时用拷贝构造函数复制一个链表返回，返回类型不能是引用，/ep7_6.cpp#include ep7_6.hint main()Node * P1;List list1,list2,list;int a16=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,i;for(i=0;i16;i+)P1=list1.CreatNode(ai);list1.InsertRear(P1);/向后生成list1cout输出list1：endl;list1.PrintList();for(i=0;i16;i+)P1=list2.CreatNode(ai+10);list2.InsertRear(P1);/向后生成list1cout输出list2：endl;list2.PrintList();list=list1+list2;cout输出合并成的list：endl;list.PrintList();return 0;7.7 将两个有序的双向链表合并为一个有序的双向链表，删去相同结点。解：算法类似6.6的归并。函数为：void Merge(DblList & ,DblList &); #includeusing namespace std;template class DblList;template class DblNode /结点类T info; /数据域DblNode *llink,*rlink; /前驱（左链）、后继（右链）指针public:DblNode(T data);DblNode();T Getinfo()return info;friend class DblList;template DblNode:DblNode()llink=rlink=NULL;template DblNode:DblNode(T data)info=data;llink=NULL;rlink=NULL;templateclass DblList /双链表类DblNode *head,*current;public:DblList();DblList();void Insert(const T & data);DblNode* Remove(DblNode* p);void Print();int Length(); /计算链表长度DblNode *Find(T data); /搜索数据与定值相同的结点void MakeEmpty(); /清空链表void Merge(DblList & ,DblList &); /归并/其它操作;template DblList:DblList() /建立表头结点head=new DblNode();head-rlink=head-llink=head;current=NULL;template DblList:DblList()MakeEmpty(); /清空链表delete head;template void DblList:MakeEmpty()DblNode *tempP;while(head-rlink!=head)tempP=head-rlink;head-rlink=tempP-rlink; /把头结点后的第一个节点从链中脱离tempP-rlink-llink=head; /处理左指针delete tempP; /删除(释放)脱离下来的结点current=NULL; /current指针恢复template void DblList:Insert(const T & data) /新节点在链尾current=new DblNode;current-info=data;current-rlink=head; /注意次序current-llink=head-llink;head-llink-rlink=current;head-llink=current; /最后做template DblNode* DblList:Remove(DblNode* p)current=head-rlink;while(current!=head¤t!=p) current=current-rlink;if(current=head) current=NULL;else /结点摘下p-llink-rlink=p-rlink;p-rlink-llink=p-llink;p-rlink=p-llink=NULL;return current;template DblNode* DblList:Find(T data)current=head-rlink;while(current!=head¤t-info!=data) current=current-rlink;if(current=head) current=NULL;return current;template void DblList:Print()current=head-rlink;while(current!=head)coutinforlink;coutendl;template int DblList:Length()int count=0;current=head-rlink;while(current!=head)count+;current=current-rlink;return count;templatevoid DblList:Merge(DblList & dbl1,DblList & dbl2)/归并DblNode *tdp1=dbl1.head-rlink,*tdp2=dbl2.head-rlink;while(tdp1!=dbl1.head&tdp2!=dbl2.head)if(tdp1-infoinfo)Insert(tdp1-info);tdp1=tdp1-rlink;elseInsert(tdp2-info)