本科课程【数据结构与算法】实验1——线性表的顺序表示及插入、删除操作(C++实现)

本文是本科课程【数据结构与算法】的实验报告,详细介绍了如何用C++实现线性表的顺序表示,包括线性表的插入和删除操作。实验目的是熟悉数据结构实验环境,掌握顺序表的概念,并提供了完整的C++源代码。

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近期会把自己本科阶段的一些课程设计、实验报告等分享出来,供大家参考,希望对大家有帮助。
博客更新至专栏【课程设计实验报告】:https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43598687/category_11640051.html

一、 实验目的

  1. 熟悉数据结构实验环境的基本使用方法
  2. 掌握顺序表的顺序表示
  3. 实现线性表的插入操作
  4. 实现线性表的删除操作

二、 实验内容

1. 实验任务

线性表的顺序表示及插入、删除操作

2. 程序设计

1) 数据输

实验1顺序表基本操作 实验目的 1.学会定义线性表顺序存储类型,实现C程序的基本结构,对线性表些基本操作和具体的函数定义。 2.掌握顺序表的基本操作实现顺序表插入删除、查找以及求并集等运算。 3.掌握对多函数程序的输入、编辑、调试和运行过程。 二、实验要求 1.预习C语言中结构体的定义基本操作方法。 2.对顺序表的每个基本操作用单独的函数实现。 3.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 4.整理并上交实验报告。 三、实验内容: 1.编写程序实现顺序表的下列基本操作(1)初始化顺序表La。 (2)将La置为空表。 (3)销毁La。 (4)在La中插入个新的元素。 (5)删除La中的某元素。 (6)在La中查找某元素,若找到,则返回它在La中第次出现的位置,否则返回0。 (7)打印输出La中的元素值。 2.编写程序完成下面的操作(1)构造两个顺序线性表La和Lb,其元素都按值非递减顺序排列。 (2)实现归并La和Lb得到新的顺序表Lc,Lc的元素也按值非递减顺序排列。 (3)假设两个顺序线性表La和Lb分别表示两个集合A和B,利用 union_Sq操作实现A=A∪B。 四、思考提高 假设两个顺序线性表La和Lb分别表示两个集合A和B,如何实现A=A ∩B ? 实验2:单链表基本操作 实验目的 1. 学会定义单链表的结点类型,实现对单链表的些基本操作和具体的函数定义,了解并掌握单链表的类定义以及成员函数的定义调用。 2. 掌握单链表基本操作及两个有序表归并、单链表逆置等操作实现。 二 、实验要求 1.预习C语言中结构体的定义基本操作方法。 2.对单链表的每个基本操作用单独的函数实现。 3.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 4.整理并上交实验报告。 三、实验内容 1.编写程序完成单链表的下列基本操作(1)初始化单链表La。 (2)在La中第i个元素之前插入个新结点。 (3)删除La中的第i个元素结点。 (4)在La中查找某结点并返回其位置。 (5)打印输出La中的结点元素值。 2 .构造两个带有表头结点的有序单链表La、Lb,编写程序实现将La、Lb合并成个有序单链表Lc。 合并思想是:程序需要3个指针:pa、pb、pc,其中pa,pb分别指向La表Lb表中当前待比较插入的结点,pc 指向Lc表中当前最后个结点。依次扫描La和Lb中的元素,比较当前元素的值,将较小者链接到*pc之后,如此重复直到La或Lb结束为止,再将另个链表余下的内容链接到pc所指的结点之后。 3.构造个单链表L,其头结点指针为head,编写程序实现将L逆置。(即最后个结点变成第个结点,原来倒数第二个结点变成第二个结点,如此等等。) 四、思考提高 1.如果上面实验内容2中合并的表内不允许有重复的数据该如何操作? 2.如何将个带头结点的单链表La分解成两个同样结构的单链表Lb,Lc,使得Lb中只含La表中奇数结点,Lc中含有La表的偶数结点? 实验3:循环队列基本操作 实验目的 1.熟悉并能实现循环队列的定义和基本操作。 2.了解用队列解决实际应用问题。 二、实验要求 1.进行队列的基本操作时要注意队列“先进先出”的特性。 2.复习关于队列操作的基础知识。 3.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 4.整理并上交实验报告。 三、实验内容 1.任意输入队列长度和队列中的元素值,构造顺序循环队列,对其进行清空、插入新元素、返回队头元素以及删除队头元素操作。 2.约瑟夫环的实现:设有n个人围坐在圆桌周围,现从某个位置 i 上的人开始报数,数到 m 的人就站出来。下个人,即原来的第m+1个位置上的人,又从1开始报数,再是数到m的人站出来。依次重复下去,直到全部的人都站出来,按出列的先后又可得到个新的序列。由于该问题是由古罗马著名的史学家Josephus提出的问题演变而来,所以通常称为Josephus 问题。 例如:当n=8,m=4,i=1时,得到的新序列为: 4,8,5,2,1,3,7,6 编写程序选择循环队列作为存储结构模拟整个过程,并依次输出出列的各人的编号。 实验4:矩阵的压缩存储及相关操作 (11周星期三7、8节) 实验目的 1.掌握下三角矩阵的输入、输出、转置算法。 2.理解稀疏矩阵的三元组表类型定义,掌握稀疏矩阵的输入、输出、转置算法。 二 、实验要求 1.认真阅读和掌握本实验算法思想。 2.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 三、实验内容 1.所谓上(下)三角矩阵是指矩阵的下(上)三角中的元素均为常数或零的n阶矩阵。此时除了存储上(下)三角矩阵中的元素之外再加个存储常数的空间即可。三角矩阵中的重复元素c可共享个存储空间,其余的元素正好有n×(n+1)/2个,因此,三角矩阵可压缩到向量Sa[0……n×(n+1)/2]中,其中c存放在向量的最后个分量中。用向量Sa[0……n×(n+1)/2]压缩存储下三角矩阵,编写程序任意输入个下三角矩阵,对其进行转置,输出转置后的矩阵。 2.用三元组顺序表压缩存储稀疏矩阵,编写程序任意输入个稀疏矩阵,对其进行转置,输出转置后的矩阵。 四、思考提高 如何计算个三元组表表示的稀疏矩阵对角线元素之和以及两个三元组表表示的稀疏矩阵的乘积? 实验5:二叉树的建立及遍历 (第十三周星期三7、8节) 实验目的 1.学会实现二叉树结点结构和对二叉树的基本操作。 2.掌握对二叉树每种操作的具体实现,学会利用递归方法编写对二叉树这种递归数据结构进行处理的算法。 二 、实验要求 1.认真阅读和掌握和本实验相关的教材内容。 2.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 3.整理并上交实验报告。 三、实验内容 1.编写程序任意输入二叉树的结点个数和结点值,构造棵二叉树,采用三种递归遍历算法(前序、中序、后序)对这棵二叉树进行遍历并计算出二叉树的高度。 2 .编写程序生成下面所示的二叉树,并采用中序遍历的非递归算法对此二叉树进行遍历 四、思考提高 1.如何计算二叉链表存储的二叉树中度数为1的结点数? 2.已知有—棵以二叉链表存储的二叉树,root指向根结点,p指向二叉树中任结点,如何求从根结点到p所指结点之间的路径? 实验6:二分查找、Hash查找算法的程序实现 (第十五三周星期三7、8节) 实验目的 1 .熟练掌握二分查找算法并能在有序表中进行查找操作。 2. 掌握Hash表的相关算法。 二 、实验要求 1.认真阅读和掌握和本实验相关的教材内容。 2.复习顺序表及二叉树的基本操作过程。 3.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 4.整理并上交实验报告。 三、实验内容 1.二分查找又称为折半查找,它要求要查找的顺序表必须是有序表,即表中结点按关键字有序.并且要用顺序存储结构。 基本思想是:首先将给定值key表中中间位置记录的关键字相比较,若二者相等,则查找成功,否则根据比较的结果确定下次查找的范围是在中间记录的前半部分还是后半部分,然后在新的查找范围内进行同样的查找,如此重复下去,直到在表中找到关键字给定值相等的记录,或者确定表中没有这样的记录。 编写程序构造个有序表La,从键盘接收个关键字key,用二分查找法在La 中查找key,若找到则提示查找成功并输出key所在的位置,否则提示没有找到信息。 2.编写程序实现Hash表的建立、删除插入以及查找操作。 程序应包含的主要功能函数有: Hash( ):计算哈希地址 InitialHash( ):初始化哈希表 SearchHash( ):在哈希表中查找关键字 InsertHash( ):向哈希表中插入关键字 DeleteHash( )删除哈希表中某关键字 PrintHash ( ):打印输出哈希表 四、思考提高 如何利用二分查找算法个有序表中插入个元素x,并保持表的有序性? 实验7:至少三种排序算法的程序实现 (第十六周星期三7、8节) 实验目的 1.掌握简单插入排序、冒泡排序、快速排序、堆排序以及归并排序的算法并加以应用。 2.对各种查找、排序技术的时间、空间复杂性有进步认识。 二 、实验要求 1.认真阅读和掌握和本实验相关的教材内容。 2.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 3.整理并上交实验报告。 三、实验内容 编写程序实现下述五种算法至少三种,并用以下无序序列加以验证: 49,38,65,97,76,13,27,49 1.简单插入排序 2.冒泡排序 3.快速排序 4.归并排序 5.堆排序 四、思考提高 1.设有1000个无序的元素,希望用最快的速度挑出其中前10个最大的元素,采用哪种排序方法最好?为什么? 2.如何构造种排序方法,使五个整数至多用七次比较就可以完成排序任务? 实验8:集成实验 实验目的 目的:扩大编程量,完成模块化程序设计的全过程。 二 、实验要求 1.认真阅读和掌握和本实验相关的教材内容。 2.编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。 3.整理并上交实验报告。 三、实验内容 将已经实现的模块装配在起,由菜单进行管理,形成个小型多功能软件。 while(1){ menuList(); scanf(&n); switch(n){ case 1:……;break; case 2:……;break; . . case 0:return; } } 如: • MenuSelect( ){ int select; SqList A , B , C ; MenuList( ); /* 打印菜单 */ scanf(“%d”,&select;); switch(select){ case 1: InitList_Sq( &A ); break; case 2: InitList_Sq( &B ); break; case 3: Insert(&A);break; case 4: Insert(&B );break; case 5: Union(&A ,B);break; ………….. default: printf(“\n ERROR\n”); } } 四、思考提高 1. 优化已完成的程序,使整个实验形成至少三级菜单管理; 2.美化输出界面,使得操作友好。
顺序存储的线性表 时数 2 性质 验证 内容:1、设线性表存放在向量A[arrsize]的前elenum个分量中,且递增有序。试设计算法,将x插入线性表的适当位置上,以保持线性表的有序性。 2、用向量作存储结构,试设计算法,仅用个辅助结点,实现线性表中的结点循环右移k位的运算。 3、用向量作存储结构,试设计算法,仅用个辅助结点,实现线性表逆置的运算。 要求:了解线性表的逻辑结构特征,熟练掌握线性表顺序存储结构的描述方法,及在其上实现各种基本运算的方法。 单链表上的操作 时数 2 性质 验证 内容:1、已知带头结点的动态单链表L中的结点是按整数值递增排序的,试写算法将值为x的结点插入到表L中,使L仍然有序。 2、设计算法,逆置带头结点的动态链表L。要求利用原表的结点空间,并要求用尽可能少的时间完成。 3、假设有两个按元素值递增有序的线性表A和B,均以单链表作存储结构,试编写算法将A表和B表归并成个按元素值递减有序的线性表C,并要求利用原表的空间存放C。 要求:熟练掌握线性表的单链式链接存储结构及在其上实现线性表的各种基本运算的方法。 循环链表和双链表 时数 2 性质 验证 内容:1、假设在长度大于1的单循环链表中,既无头结点也无头指针。s为指向某个结点的指针,试编写算法删除结点*s的直接前驱结点。 2、已知由单链表表示线性表中,含有三类字符的数据元素(如:字母、数字和其它字符),设计算法构造三个以循环链表示线性表,使每个表中只含同类的字符,且利用原表中的结点空间作为这三个表的空间。(头结点可以另辟空间) 3、有双链表,每个结点中除有prior、data和next域外,还有访问频度域freq,在链表被启用前,其值均初始化为零。每当在链表上进行次LOCATE(L,x)运算,元素值为x的结点中freq域的值增1,并使此链表中结点保持按freq递减的顺序排列,以便使频繁访问的结点总是靠近表头。设计满足上述要求的LOCATE算法。 要求:熟练掌握线性表的循环链式和双链式链接存储结构及在其上实现线性表的各种基本运算的方法。 栈和队列 时数 2 性质 验证 内容:1、设单链表中存放着n个字符,设计算法,判断该字符串中是否有中心对称关系。例如:xyzzyx、xyzyx都算是中心对称的字符串。 2、设计算法判断个算术表达式的圆括号是否配对。(提示:对表达式进行扫描,遇‘(’进栈,遇‘)’退掉栈顶的‘(’,表达式被扫描完毕,栈为空) 3、假设以带头结点的循环链表表示队列,并只设个指针指向队尾,编写相应的置队空、入队和出队算法。 要求:掌握栈和队列的数据结构的特点;熟练掌握在两种存储结构上实现栈和队列的基本运算;学会利用栈和队列解决些实际问题。 串运算的实现 时数 2 性质 验证 内容:1、若X和Y是用结点大小为1的单链表表示的串,设计算法找出X中第个不在Y中出现的字符。 2、设计算法,在顺序串上实现串的比较运算strcmp(S,T)。 3、若S和T是用结点大小为1的单链表存储的两个串,设计算法将S中首次T匹配的子串逆置。 要求:熟练掌握串的顺序和链接存储结构的实现方法;熟练掌握在两种存储结构上实现串的各种运算。 树的应用 时数 2 性质 验证 内容:1、以二叉链表作存储结构,设计求二叉树高度的算法。 2、棵n个结点的完全二叉树用向量作存储结构,用非递归算法实现对该二叉树进行前序遍历。 3、以二叉链表作存储结构,编写非递归的前序、中序、后序遍历算法。 要求:熟悉二叉树的各种存储结构的特点及适用范围;掌握建立二叉树的存储结构的方法;熟练掌握二叉树的前序、中序、后序遍历的递归及非递归算法;灵活运用递归的遍历算法实现二叉树的其它各种运算。
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