数据结构C语言版严蔚敏著数据结构实验指导.doc

《数据结构》实验指导及报告书
（2012）
/ 学年 第 学期

姓 名：______________
学 号：______________
班 级：______________
指导教师：______________

信息科学与工程学院
2012
预备实验 C语言的函数数组指针结构体知识
一、实验目的
1、复习C语言中函数、数组、指针、结构体与共用体等的概念。
2、熟悉利用C语言进行程序设计的一般方法。

二、实验预习
说明以下C语言中的概念
1、 函数：

2、 数组：

3、指针：

4、结构体

5、共用体

三、实验内容和要求
1、调试程序：输出100以内所有的素数（用函数实现）。
#include<stdio.h>
int isprime(int n){ /*判断一个数是否为素数*/
int m;
for(m=2;m*m<=n;m++)
if(n%m==0) return 0;
return 1;
}

int main(){ /*输出100以内所有素数*/
int i; printf("\n");
for(i=2;i<100;i++)
if(isprime(i)==1) printf("%4d",i);
return 0;
}
运行结果：

2、 调试程序：对一维数组中的元素进行逆序排列。
#include<stdio.h>
#define N 10
int main(){
int a[N]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},i,temp;
printf("\nthe original Array is:\n ");
for(i=0;i<N;i++)
printf("%4d",a[i]);
for(i=0;i<N/2;i++){ /*交换数组元素使之逆序*/
temp=a[i];
a[i]=a[N-i-1];
a[N-i-1]=temp;
}
printf("\nthe changed Array is:\n");
for(i=0;i<N;i++)
printf("%4d",a[i]);
return 0;
}
运行结果：

3、 调试程序：在二维数组中，若某一位置上的元素在该行中最大，而在该列中最小，则该元素即为该二维数组的一个鞍点。要求从键盘上输入一个二维数组，当鞍点存在时，把鞍点找出来。
#include<stdio.h>
#define M 3
#define N 4
int main(){
int a[M][N],i,j,k;
printf("\n请输入二维数组的数据：\n");
for(i=0;i<M;i++)
for(j=0;j<N;j++)
scanf("%d",&a[i][j]);
for(i=0;i<M;i++){ /*输出矩阵*/
for(j=0;j<N;j++)
printf("%4d",a[i][j]);
printf("\n");
}
for(i=0;i<M;i++){
k=0;
for(j=1;j<N;j++) /*找出第i行的最大值*/
if(a[i][j]>a[i][k])
k=j;
for(j=0;j<M;j++) /*判断第i行的最大值是否为该列的最小值*/
if(a[j][k]<a[i][k])
break;
if(j==M) /*在第i行找到鞍点*/
printf("%d,%d,%d\n",a[i][k],i,k);
}
return 0;
}
运行结果：

4、 调试程序：利用指针输出二维数组的元素。
#include<stdio.h>
int main(){
int a[3][4]={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23};
int *p;
for(p=a[0];p<a[0]+12;p++){
if((p-a[0])%4==0) printf("\n");
printf("%4d",*p);
}
return 0;
}
运行结果：

5、 调试程序：设有一个教师与学生通用的表格，教师的数据有姓名、年龄、职业、教研室四项，学生有姓名、年龄、专业、班级四项，编程输入人员的数据，再以表格输出。
#include <stdio.h>
#define N 10
struct student{
char name[8]; /*姓名*/
int age; /*年龄*/
char job; /*职业或专业，用s或t表示学生或教师*/
union {
int class; /*班级*/
char office[10]; /*教研室*/
}depa;
}stu[N];
int main(){
int i; int n;
printf(“\n请输入人员数(<10):\n”);
scanf(“%d”,&n);
for(i=0;i<n;i++){ /*输入n个人员的信息*/
printf("\n请输入第%d人员的信息：(name age job class/office)\n",i+1);
scanf("%s,%d,%c",stu[i].name, &stu[i].age, &stu[i].job);
if(stu[i].job==’s’)
scanf("%d",&stu[i].depa.class);
else
scanf("%s",stu[i].depa.office);
}
printf(“name age job class/office”);
for(i=0;i<n;i++){ /*输出*/
if(stu[i].job==’s’)
printf("%s %3d %3c %d\n",stu[i].name, stu[i].age, stu[i].job, stu[i].depa.class);
else
printf("%s %3d %3c %s\n",stu[i].name, stu[i].age, stu[i].job, stu[i].depa.office);
}
}
输入的数据：2
Wang 19 s 99061
Li 36 t computer
运行结果：

四、实验小结

五、教师评语

实验一 顺序表与链表
一、实验目的
1、掌握线性表中元素的前驱、后续的概念。
2、掌握顺序表与链表的建立、插入元素、删除表中某元素的算法。
3、对线性表相应算法的时间复杂度进行分析。
4、理解顺序表、链表数据结构的特点（优缺点）。

二、实验预习
说明以下概念
1、线性表：

2、顺序表：

3、链表：

三、实验内容和要求
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<stdio.h>
#include<malloc.h>
#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 Sqlist{
ElemType *slist; /*存储空间的基地址*/
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,ElemType 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;i<n;i++){
printf("input data %d",i+1);
scanf("%d",&e);
if(!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;i<=L->length;i++)
printf("%5d",L->slist[i-1]);
return OK;
}/*PrintList*/

int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e){
int k;
if(i<1||i>L->length+1)
return ERROR;
if(L->length>=L->listsize){
L->slist=(ElemType*)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->slist[k+1]= L->slist[k];
}
L->slist[i-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,ElemType 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(n>0){
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);
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<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef int ElemType; /*定义表元素的类型*/
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(sizeof(LNode)); head->next=NULL;
p=head;
for(i=0;i<n;i++){
q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); printf("input data %i:",i+1);
scanf("%d",&q->data); /*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 *e){
LNode *p;int j=1;
p=L->next;
while(p&&j<i){
p=p->next;j++;
}
if(!p||j>i)
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(n>0){
printf("\n1-Create LinkList:\n");
L=CreateList(n);
printf("\n2-Print LinkList:\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

以下为选做实验：
5、循环链表的应用（约瑟夫回环问题）
n个数据元素构成一个环，从环中任意位置开始计数，计到m将该元素从表中取出，重复上述过程，直至表中只剩下一个元素。
提示：用一个无头结点的循环单链表来实现n个元素的存储。
l 算法代码

6、设一带头结点的单链表，设计算法将表中值相同的元素仅保留一个结点。
提示：指针p从链表的第一个元素开始，利用指针q从指针p位置开始向后搜索整个链表，删除与之值相同的元素；指针p继续指向下一个元素，开始下一轮的删除，直至p＝＝null为至，既完成了对整个链表元素的删除相同值。
l 算法代码

四、实验小结

五、教师评语

实验二 栈和队列
一、实验目的
1、掌握栈的结构特性及其入栈，出栈操作；
2、掌握队列的结构特性及其入队、出队的操作，掌握循环队列的特点及其操作。

二、实验预习
说明以下概念
1、顺序栈：

2、链栈：

3、循环队列：

4、链队

三、实验内容和要求
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<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define STACK_INT_SIZE 10 /*存储空间初始分配量*/
#define STACKINCREMENT 5 /*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 *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){
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(){
SqStack ss;
printf("\n1-createStack\n");
CreateStack(&ss);
printf("\n2-Pop&Print\n");
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<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#define M 20
#define elemtype char
typedef struct
{
elemtype stack[M];
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->stack[st->top]=x;
}
}

void pop(stacknode *st)
{
if(st->top>0) st->top--;
else printf(“Stack is Empty!\n”);
}

int main()
{
char s[M];
int i;
stacknode *sp;
printf("create a empty stack!\n");
sp=malloc(sizeof(stacknode));
init(sp);
printf("input a expression:\n");
gets(s);
for(i=0;i<strlen(s);i++)
{
if(s[i]=='(')
push(sp,s[i]);
if(s[i]==')')
pop(sp);
}
if(sp->top==0)
printf("'('match')'!\n");
else
printf("'('not match')'!\n");
return 0;
}

l 输入：2+((c-d)*6-(f-7)*a)/6
l 运行结果：
l 输入：a-((c-d)*6-(s/3-x)/2
l 运行结果：
l 程序的基本功能：

以下为选做实验：
4、设计算法，将一个表达式转换为后缀表达式，并按照后缀表达式进行计算，得出表达式得结果。
l 实现代码

5、假设以带头结点的循环链表表示队列，并且只设一个指针指向队尾结点（不设队头指针），试编写相应的置空队列、入队列、出队列的算法。
实现代码：

四、实验小结

五、教师评语

实验三 串的模式匹配
一、实验目的
1、了解串的基本概念
2、掌握串的模式匹配算法的实现

二、实验预习
说明以下概念
1、模式匹配：

2、BF算法：

3、KMP算法：

三、实验内容和要求
1、阅读并运行下面程序，根据输入写出运行结果。
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define MAXSIZE 100
typedef struct{
char data[MAXSIZE];
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(i=0;i<s1->length&&i<s2->length;i++)
if(s1->data[i]!=s2->data[i])
return s1->data[i]-s2->data[i];
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.data);
if((k=strCompare(&s1,&s2))==0)
printf("s1=s2\n");
else if(k<0)
printf("s1<s2\n");
else
printf("s1>s2\n");
printf("\n***show over***\n");
}

void strSub(SqString *s,int start,int sublen,SqString *sub){
int i;
if(start<1||start>s->length||sublen>s->length-start+1){
sub->length=0;
}
for(i=0;i<sublen;i++)
sub->data[i]=s->data[start+i-1];
sub->length=sublen;
}
void show_subString(){
SqString s,sub;
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;i<sublen;i++)
printf("%c",sub.data[i]);
}
printf("\n***show over***\n");
}

int main(){
int n;
do {
printf("\n---String---\n");
printf("1. strCompare\n");
printf("2. subString\n");
printf("0. EXIT\n");
printf("\ninput choice:");
scanf("%d",&n);
getchar();
switch(n){
case 1:show_strCompare();break;
case 2:show_subString();break;
default:n=0;break;
}
}while(n);
return 0;
}
l 运行程序
输入：
1
student
students
2
Computer Data Stuctures
10
4
运行结果：

2、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<stdio.h>
#include<string.h>
#define MAXSIZE 100
typedef struct{
char data[MAXSIZE];
int length;
}SqString;

int index_bf(SqString *s,SqString *t,int start);
void getNext(SqString *t,int next[]);
int index_kmp(SqString *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;
next[0]=-1;
while(i<t->length){
if((j==-1)||(t->data[i]==t->data[j])){
i++;j++;next[i]=j;
}else
j=next[j];
}
}

int index_kmp(SqString *s,SqString *t,int start,int next[]){
补充代码.....

}

void show_index(){
SqString s,t;
int k,next[MAXSIZE]={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.dat