数据结构实验讲义

1、信息学院本科实验教学讲义（实验）课程名称：数据结构贵州财经学院教务处制2015 年 6 月目 录实验项目一 线性表实验3一、实验内容、目标及要求3二、实验准备3三、实验基本操作流程及说明4实验项目二 栈和队列实验12一、实验内容、目标及要求12二、实验准备12三、实验基本操作流程及说明13实验项目三 数组和串实验17一、实验内容、目标及要求17二、实验准备18三、实验基本操作流程及说明18四、实验测评与考核24实验项目四 树和二叉树实验25一、实验内容、目标及要求25二、实验准备25三、实验基本操作流程及说明26实验项目五 图实验29一、实验内容、目标及要求29二、实验准备30三、实验基本操作

2、流程及说明30实验项目六 查找实验41一、实验内容、目标及要求41二、实验准备42三、实验基本操作流程及说明42实验项目七排序实验47一、实验内容、目标及要求47二、实验准备48三、实验基本操作流程及说明48实验项目八 综合实验53一、实验内容、目标及要求53二、实验准备53三、实验基本操作流程及说明54实验测评与考核58实验项目一 线性表实验一、实验内容、目标及要求（一）实验内容线性表的顺序存储结构和线性表的链式结构、基本操和应用。（二）实验目标1使学生对线性表的顺序存储结构、基本操作和应用，能通过实验达到掌握和应用的目的。使学生对线性表的线性表的链式结构、基本操作和应用，能通过实验达到掌握

3、和应用的目的。（三）实验要求实验前认真预习实验内容。实验时自觉遵守课堂纪律，严格按操作规程操作，既要独立操作又要与其他同学配合，在实验过程中必须按照实验内容认真做完实验，并认真填写相关实验报告。二、实验准备（一）运行环境说明PC计算机，Windows 2000(或Windows XP) 及以上版本，C（二）基础数据设置及说明计算机，Windows 2000(或Windows XP) 及以上版本，C均能正常运行。说明以下概念1、线性表：2、顺序表：3、链表：三、实验基本操作流程及说明（一）系统界面及说明 常用程序设计语言C与C+的上机调试环境为：Microsoft Visual C+6.0。为了

4、详细说明Microsoft Visual C+6.0的使用以及如何在该环境下调试C语言程序，下面通过一个非常简单的示例程序来介绍。 （二）操作步骤1、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。#include#include#define ERROR 0#define OK 1#define INIT_SIZE 5 /*初始分配的顺序表长度*/#define INCREM 5 /*溢出时，顺序表长度的增量*/typedef int ElemType; /*定义表元素的类型*/typedef struct SqlistElemType *slist; /*存储空间的基地址*

5、/int length; /*顺序表的当前长度*/int listsize; /*当前分配的存储空间*/Sqlist;int InitList_sq(Sqlist *L); /* */int CreateList_sq(Sqlist *L,int n); /* */int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e);/* */int PrintList_sq(Sqlist *L); /*输出顺序表的元素*/int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i); /*删除第i个元素*/int ListLocate(Sqlist *L,Ele

6、mType e); /*查找值为e的元素*/int InitList_sq(Sqlist *L) L-slist=(ElemType*)malloc(INIT_SIZE*sizeof(ElemType); if(!L-slist) return ERROR; L-length=0; L-listsize=INIT_SIZE; return OK; /*InitList*/int CreateList_sq(Sqlist *L,int n) ElemType e; int i; for(i=0;in;i+) printf(input data %d,i+1); scanf(%d,&e); if(

7、!ListInsert_sq(L,i+1,e) return ERROR; return OK;/*CreateList*/*输出顺序表中的元素*/int PrintList_sq(Sqlist *L) int i; for(i=1;ilength;i+) printf(%5d,L-slisti-1); return OK;/*PrintList*/int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e) int k;if(iL-length+1) return ERROR; if(L-length=L-listsize) L-slist=(ElemType*

8、)realloc(L-slist,(INIT_SIZE+INCREM)*sizeof(ElemType); if(!L-slist) return ERROR; L-listsize+=INCREM; for(k=L-length-1;k=i-1;k-) L-slistk+1= L-slistk; L-slisti-1=e; L-length+; return OK;/*ListInsert*/*在顺序表中删除第i个元素*/int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i)/*在顺序表中查找指定值元素，返回其序号*/int ListLocate(Sqlist *L,ElemT

9、ype e) int main() Sqlist sl; int n,m,k; printf(please input n:); /*输入顺序表的元素个数*/ scanf(%d,&n); if(n0) printf(n1-Create Sqlist:n); InitList_sq(&sl); CreateList_sq(&sl,n); printf(n2-Print Sqlist:n); PrintList_sq(&sl); printf(nplease input insert location and data:(location,data)n); scanf(%d,%d,&m,&k);

10、ListInsert_sq(&sl,m,k); printf(n3-Print Sqlist:n); PrintList_sq(&sl); printf(n); else printf(ERROR); return 0;l 运行结果l 算法分析2、为第1题补充删除和查找功能函数，并在主函数中补充代码验证算法的正确性。删除算法代码：l 运行结果l 算法分析查找算法代码：l 运行结果l 算法分析3、阅读下面程序，在横线处填写函数的基本功能。并运行程序，写出结果。#include#include#define ERROR 0#define OK 1typedef int ElemType; /*定义

11、表元素的类型*/typedef struct LNode /*线性表的单链表存储*/ ElemType data; struct LNode *next;LNode,*LinkList;LinkList CreateList(int n); /* */void PrintList(LinkList L); /*输出带头结点单链表的所有元素*/int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e); /* */LinkList CreateList(int n) LNode *p,*q,*head; int i; head=(LinkList)malloc(sizeo

12、f(LNode); head-next=NULL; p=head; for(i=0;idata); /*输入元素值*/ q-next=NULL; /*结点指针域置空*/ p-next=q; /*新结点连在表末尾*/ p=q; return head;/*CreateList*/void PrintList(LinkList L) LNode *p; p=L-next; /*p指向单链表的第1个元素*/ while(p!=NULL) printf(%5d,p-data); p=p-next; /*PrintList*/int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *

13、e) LNode *p;int j=1; p=L-next; while(p&jnext;j+; if(!p|ji) return ERROR; *e=p-data; return OK;/*GetElem*/int main() int n,i;ElemType e; LinkList L=NULL; /*定义指向单链表的指针*/ printf(please input n:); /*输入单链表的元素个数*/ scanf(%d,&n); if(n0) printf(n1-Create LinkList:n); L=CreateList(n); printf(n2-Print LinkList

14、:n); PrintList(L); printf(n3-GetElem from LinkList:n); printf(input i=); scanf(%d,&i); if(GetElem(L,i,&e) printf(No%i is %d,i,e); else printf(not exists); else printf(ERROR); return 0;l 运行结果l 算法分析4、为第3题补充插入功能函数和删除功能函数。并在主函数中补充代码验证算法的正确性。插入算法代码：l 运行结果l 算法分析删除算法代码：l 运行结果l 算法分析四、实验测评与考核学生实验报告撰写要求：1、考核实

15、验项目概念考核学生所须掌握实验项目的相关概念。 202、考核实验项目设计考核学生按实验项目规定的内容编写可执行源代码的能力。40% 3、考核实验结果考核学生能否根据实验项目完成后，设计的思路是否合理。20考核学生实验项目所编写的执行源代码是否是独立完成。20%学生实验成绩评定规则及方法：1、实验报告格式要求学生须按实验报告格式要求逐项填写。评分为：20分2、实验项目的设计学生须按实验项目规定的内容编写实验室的原理；程序流程图；可执行的源代码，评分为：40分3、实验结果运行结果，以屏幕拷贝形式填入实验报告中的实验结果栏内。 评分为：20分4、实验项目结果是独立完成。评分为：20分其他说明：1、对

16、于实验中的设计内容，学生最好在实验课前做一些设计工作2、实验报告按规范格式书写，在下次上课时交实验项目二 栈和队列实验一、实验内容、目标及要求（一）实验内容栈和队列的顺序存储结构和链式结构、基本操作和应用。（二）实验目标使学生对栈和队列的顺序存储结构和链式结构、基本操作和应用，能通过实验达到掌握和应用的目的。要求学生对栈和队列的顺序存储结构和链式结构的基本操作均作验证性实验，对栈和列的应用各作一个设计性实验，并写出实验报告。（三）实验要求实验前认真预习实验内容，实验时自觉遵守课堂纪律，严格按操作规程操作，既要独立操作又要与其他同学配合，在实验过程中必须按照实验内容认真做完实验，并认真填写相关实

17、验报告。二、实验准备（一）运行环境说明见实验项目一的运行环境说明。（二）基础数据设置及说明见实验项目一的基础数据设置及说明。说明一下概念1、顺序栈：2、链栈：3、循环队列：4、链队三、实验基本操作流程及说明（一）系统界面及说明见实验项目一的系统界面及说明。（二）操作步骤1、阅读下面程序，将函数Push和函数Pop补充完整。要求输入元素序列1 2 3 4 5 e，运行结果如下所示。#include#include#define ERROR 0#define OK 1#define STACK_INT_SIZE 10 /*存储空间初始分配量*/#define STACKINCREMENT 5 /*

18、存储空间分配增量*/typedef int ElemType; /*定义元素的类型*/typedef struct ElemType *base; ElemType *top; int stacksize; /*当前已分配的存储空间*/SqStack;int InitStack(SqStack *S); /*构造空栈*/int push(SqStack *S,ElemType e); /*入栈*/int Pop(SqStack *S,ElemType *e); /*出栈*/int CreateStack(SqStack *S); /*创建栈*/void PrintStack(SqStack *

19、S); /*出栈并输出栈中元素*/int InitStack(SqStack *S) S-base=(ElemType *)malloc(STACK_INT_SIZE *sizeof(ElemType); if(!S-base) return ERROR; S-top=S-base; S-stacksize=STACK_INT_SIZE; return OK;/*InitStack*/int Push(SqStack *S,ElemType e) /*Push*/int Pop(SqStack *S,ElemType *e) /*Pop*/int CreateStack(SqStack *S)

20、 int e; if(InitStack(S) printf(Init Success!n); else printf(Init Fail!n); return ERROR; printf(input data:(Terminated by inputing a character)n); while(scanf(%d,&e) Push(S,e); return OK;/*CreateStack*/void PrintStack(SqStack *S) ElemType e; while(Pop(S,&e) printf(%3d,e);/*Pop_and_Print*/int main() S

21、qStack ss; printf(n1-createStackn); CreateStack(&ss); printf(n2-Pop&Printn); PrintStack(&ss); return 0; l 算法分析：输入元素序列1 2 3 4 5，为什么输出序列为5 4 3 2 1？体现了栈的什么特性？2、在第1题的程序中，编写一个十进制转换为二进制的数制转换算法函数（要求利用栈来实现），并验证其正确性。l 实现代码l 验证3、阅读并运行程序，并分析程序功能。#include#include#include#define M 20#define elemtype chartypedef

22、struct elemtype stackM; int top;stacknode;void init(stacknode *st);void push(stacknode *st,elemtype x);void pop(stacknode *st);void init(stacknode *st) st-top=0;void push(stacknode *st,elemtype x) if(st-top=M) printf(the stack is overflow!n); else st-top=st-top+1; st-stackst-top=x; void pop(stacknod

23、e *st)if(st-top0) st-top-; else printf(“Stack is Empty!n”);int main() char sM; int i; stacknode *sp; printf(create a empty stack!n); sp=(stacknode *)malloc(sizeof(stacknode); init(sp); printf(input a expression:n); gets(s); for(i=0;itop=0) printf(match)!n); else printf(not match)!n); return 0;l 输入：2

24、+(c-d)*6-(f-7)*a)/6l 运行结果：l 输入：a-(c-d)*6-(s/3-x)/2l 运行结果：l 程序的基本功能：四、实验测评与考核学生实验报告撰写要求：1、考核实验项目概念考核学生所须掌握实验项目的相关概念。 202、考核实验项目设计考核学生按实验项目规定的内容编写可执行源代码的能力。40% 3、考核实验结果考核学生能否根据实验项目完成后，设计的思路是否合理。20考核学生实验项目所编写的执行源代码是否是独立完成。20%学生实验成绩评定规则及方法：1、实验报告格式要求学生须按实验报告格式要求逐项填写。评分为：20分2、实验项目的设计学生须按实验项目规定的内容编写实验室的原理

25、；程序流程图；可执行的源代码，评分为：40分3、实验结果运行结果，以屏幕拷贝形式填入实验报告中的实验结果栏内。 评分为：20分4、实验项目结果是独立完成。评分为：20分其他说明：1、对于实验中的设计内容，学生最好在实验课前做一些设计工作2、实验报告按规范格式书写，在下次上课时交实验项目三 数组和串实验一、实验内容、目标及要求（一）实验内容数组的使用、串的模式匹配算法（二）实验目标使学生对数组运算和应用，能通过实验达到掌握和应用的目的。使学生对串的模式匹配算法和应用，能通过实验达到掌握和应用的目的。（三）实验要求实验前认真预习实验内容，实验时自觉遵守课堂纪律，严格按操作规程操作，既要独立操作又要

26、与其他同学配合，在实验过程中必须按照实验内容认真做完实验，并认真填写相关实验报告。二、实验准备（一）运行环境说明见实验项目一的运行环境说明。（二）基础数据设置及说明见实验项目一的基础数据设置及说明。三、实验基本操作流程及说明（一）系统界面及说明见实验项目一的系统界面及说明。（二）操作步骤1、运行下列程序，通过修改N的值，说明函数功能。并和教材P89程序3-24函数功能进行比较，说明比较结构。/*求1000!的值，值中2的个数，阶乘值的位数 大数的阶乘 分析：阶乘的定义就是n! = (n-1)!*n，但是有基本的初始条件的，即0! = 1 因此1! = 1*0! = 1 * 1 = 1; 2!

27、= 2*1! = 2 * 1 = 2; 依次类推，但是当n足够大时，整型根本无法装下n的阶乘，如果用C+语言的整型或浮点型变量来实现的话，根本不可能，会产生溢出阶乘也无非是乘法和加法罢了，如4!= 24;可以用数组来存各位，数组的起始长度是1，每当遇到超过长度时，就自加1，不过这里要稍微处理下的，以倒过来存，以便做乘法的，可以这样来存。 4! 存 4 2 此时4!的长度为24的长度2 5! = 5 * 4!，可以用5去乘以4等于20，20取余20%10=0，如果大于10则需向高位进位5*4/10，下一位的结果就等于下一位乘以5*2加上刚才的进位得12，12对10余2保存，12整除10得1 最后

28、移位反过来存0 2 1 5! 存 0 2 1 此时5!的长度为120的长度3 6! =6*5! 6*0=0 在对10取余的0 保存，无进位，然后6*2=12，12对10整除=1作为进位数，12对10取余=2保存，最后6*1+1（上一次的进位）=7保存 最后保存0 2 7 6! 存 0 2 7 此时5!的长度为720的长度3 .依次类推 1000!=1000*999! */#include using namespace std; #define N 1000 / 所需求的N的阶乘static int aN*3; / 保存阶乘的各位，从a1开始存储，方向存放阶乘值，输出时倒序输出int main

29、() int i,j; /循环控制变量 int len = 1; /阶乘值的位数 int tem,carry; /tem为乘积加进位值，carry为上次乘积的进位值 int count_2=0;/记录阶乘值中2的个数 a1 = 1; /1的阶乘 for (i = 2;i=N;i+) /求阶乘的方法 carry = 0; /新一轮乘积要将进位重新置0 for (j=1;j=1;i-) /输出各位，逆序输出 coutai; if(ai=2) count_2+; coutendl; coutN的阶乘共 len位endl; coutN!中2的个数为：count_2endl; return 0; 2、#

30、include#include#define MAXSIZE 100typedef structchar dataMAXSIZE;int length;SqString;int strCompare(SqString *s1,SqString *s2); /*串的比较*/void show_strCompare();void strSub(SqString *s,int start,int sublen,SqString *sub); /*求子串*/void show_subString();int strCompare(SqString *s1,SqString *s2)int i;for(

31、i=0;ilength&ilength;i+)if(s1-datai!=s2-datai)return s1-datai-s2-datai;return s1-length-s2-length;void show_strCompare() SqString s1,s2; int k; printf(n*show Compare*n); printf(input string s1:); gets(s1.data); s1.length=strlen(s1.data); printf(input string s2:); gets(s2.data); s2.length=strlen(s2.da

32、ta); if(k=strCompare(&s1,&s2)=0) printf(s1=s2n); else if(k0) printf(s1s2n); printf(n*show over*n);void strSub(SqString *s,int start,int sublen,SqString *sub)int i;if(starts-length|sublens-length-start+1)sub-length=0;for(i=0;idatai=s-datastart+i-1;sub-length=sublen;void show_subString() SqString s,su

33、b; int start,sublen,i; printf(n*show subString*n); printf(input string s:); gets(s.data); s.length=strlen(s.data); printf(input start:); scanf(%d,&start); printf(input sublen:); scanf(%d,&sublen); strSub(&s,start,sublen,&sub); if(sub.length=0) printf(ERROR!n); else printf(subString is :); for(i=0;is

34、ublen;i+) printf(%c,sub.datai); printf(n*show over*n);int main() int n; do printf(n-String-n); printf(1. strComparen); printf(2. subStringn); printf(0. EXITn); printf(ninput choice:); scanf(%d,&n); getchar(); switch(n) case 1:show_strCompare();break; case 2:show_subString();break; default:n=0;break;

35、 while(n); return 0;l 运行程序输入：1studentstudents2Computer Data Stuctures104运行结果：3、（选做题）实现串的模式匹配算法。补充下面程序，实现串的BF和KMP算法。#include#include#define MAXSIZE 100typedef structchar dataMAXSIZE;int length;SqString;int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start);void getNext(SqString *t,int next);int index_kmp(Sq

36、String *s,SqString *t,int start,int next);void show_index();int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start)补充代码.void getNext(SqString *t,int next)int i=0,j=-1;next0=-1;while(ilength)if(j=-1)|(t-datai=t-dataj)i+;j+;nexti=j;elsej=nextj; int index_kmp(SqString *s,SqString *t,int start,int next)补充代码.voi

37、d show_index() SqString s,t; int k,nextMAXSIZE=0,i; printf(n*show index*n); printf(input string s:); gets(s.data); s.length=strlen(s.data); printf(input string t:); gets(t.data); t.length=strlen(t.data); printf(input start position:); scanf(%d,&k); printf(BF:nthe result of BF is %dn,index_bf(&s,&t,k

38、); getNext(&t,next); printf(KMP:n); printf(next:); for(i=0;it.length;i+) printf(%3d,nexti); printf(n); printf(the result of KMP is %dn,index_kmp(&s,&t,k,next); printf(n*show over*n);int main()show_index();return 0;输入：abcaabbabcabaacbacbaabcabaa1运行结果：四、实验测评与考核学生实验报告撰写要求：1、考核实验项目概念考核学生所须掌握实验项目的相关概念。 2

39、02、考核实验项目设计考核学生按实验项目规定的内容编写可执行源代码的能力。40% 3、考核实验结果考核学生能否根据实验项目完成后，设计的思路是否合理。20考核学生实验项目所编写的执行源代码是否是独立完成。20%学生实验成绩评定规则及方法：1、实验报告格式要求学生须按实验报告格式要求逐项填写。评分为：20分2、实验项目的设计学生须按实验项目规定的内容编写实验室的原理；程序流程图；可执行的源代码，评分为：40分3、实验结果运行结果，以屏幕拷贝形式填入实验报告中的实验结果栏内。 评分为：20分4、实验项目结果是独立完成。评分为：20分其他说明：1、对于实验中的设计内容，学生最好在实验课前做一些设计工

40、作2、实验报告按规范格式书写，在下次上课时交实验项目四 树和二叉树实验一、实验内容、目标及要求（一）实验内容树的先序遍历、中序遍历、后序遍历、层次遍历算法。线索化二叉树生成和遍历算法。（二）实验目标使学生 对二叉树的先序遍历、中序遍历、后序遍历、层次遍历算法应用，能通过实验达到掌握和应用的目的。使学生 对线索化二叉树生成和遍历算法、哈夫曼树的构造算法，能通过实验达到掌握和应用的目的。（三）实验要求实验前认真预习实验内容，实验时自觉遵守课堂纪律，严格按操作规程操作，既要独立操作又要与其他同学配合，在实验过程中必须按照实验内容认真做完实验，并认真填写相关实验报告。二、实验准备（一）运行环境说明见实

41、验项目一的运行环境说明。（二）基础数据设置及说明见实验项目一的基础数据设置及说明。1、二叉树：2、递归遍历：3、非递归遍历：4、层序遍历：三、实验基本操作流程及说明（一）系统界面及说明见实验项目一的系统界面及说明。（二）操作步骤1、阅读并运行下面程序，根据输入写出运行结果，并画出二叉树的形态。#include#include#include#define MAX 20typedef struct BTNode /*节点结构声明*/char data ; /*节点数据*/struct BTNode *lchild;struct BTNode *rchild ; /*指针*/*BiTree;voi

42、d createBiTree(BiTree *t) /* 先序遍历创建二叉树*/char s;BiTree q;printf(nplease input data:(exit for #);s=getche();if(s=#)*t=NULL; return;q=(BiTree)malloc(sizeof(struct BTNode);if(q=NULL)printf(Memory alloc failure!); exit(0);q-data=s;*t=q;createBiTree(&q-lchild); /*递归建立左子树*/createBiTree(&q-rchild); /*递归建立右子

43、树*/void PreOrder(BiTree p) /* 先序遍历二叉树*/ if ( p!= NULL ) printf(%c, p-data); PreOrder( p-lchild ) ; PreOrder( p-rchild) ; void InOrder(BiTree p) /* 中序遍历二叉树*/ if( p!= NULL ) InOrder( p-lchild ) ; printf(%c, p-data); InOrder( p-rchild) ; void PostOrder(BiTree p) /* 后序遍历二叉树*/ if ( p!= NULL ) PostOrder( p-lchild