C++数据结构课程实验-------《基于不同策略的英文单词词频统计与查找》

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

一、实验目的

1、掌握基于线性表、二叉排序树和散列表不同存储结构的查找算法。

2、掌握不同检索策略对应的平均查找长度（ASL）的计算方法，明确不同检索策略的时间性能的差别。

二、设计内容

一篇英文文章存储在一个文本文件中，然后分别基于线性表、二叉排序树和哈希表不同的存储结构，完成单词词频的统计和单词的检索功能。同时计算不同检索策略下的平均查找长度ASL，通过比较ASL的大小，对不同检索策略的时间性能做出相应的比较分析（比较分析要写在实习报告中的“收获和体会”中）。

1. 读取一篇包括标点符号的英文文章（InFile.txt），假设文件中单词的个数最多不超过5000个。从文件中读取单词，过滤掉所有的标点。

2. 分别利用线性表（包括基于顺序表的顺序查找、基于链表的顺序查找、基于顺序表的折半查找）、二叉排序树和哈希表（包括基于开放地址法的哈希查找、基于链地址法的哈希查找）总计6种不同的检索策略构建单词的存储结构。

3. 不论采取哪种检索策略，完成功能均相同。

（1）词频统计

当读取一个单词后，若该单词还未出现，则在适当的位置上添加该单词，将其词频计为1；若该单词已经出现过，则将其词频增加1。统计结束后，将所有单词及其频率按照词典顺序写入文本文件中。其中，不同的检索策略分别写入6个不同的文件。

基于顺序表的顺序查找--- OutFile1.txt

基于链表的顺序查找--- OutFile2.txt

折半查找--- OutFile3.txt

基于二叉排序树的查找--- OutFile4.txt

基于开放地址法的哈希查找--- OutFile5.txt

基于链地址法的哈希查找--- OutFile6.txt

注：如果实现方法正确，6个文件的内容应该是一致的。

（2）单词检索

输入一个单词，如果查找成功，则输出该单词对应的频率，同时输出查找成功的平均查找长度ASL和输出查找所花费的时间。如果查找失败，则输出“查找失败”的提示。

实验提示：不同的检索策略所采取的数据结构不一样，算法实现的过程不一样，但查找结果是一样的。

三、测试数据

事先将一篇英文文章存储在文件InFile.txt中，例如下图所示：

四、源码 

#include<iostream>
#include<fstream>     
#include<cstring>    
#include<string>
#include<windows.h>
#include<conio.h>
#include<cmath>   
#include<time.h> 
using namespace std;
#define MAXN 5005
#define CLOCKS_PER_SEC 1000
int sum;
//调整时间精度的函数 
BOOL WINAPI QueryPerformanceFrequency(
  _Out_  LARGE_INTEGER *lpFrequency
);
BOOL WINAPI QueryPerformanceCounter(
  _Out_  LARGE_INTEGER *lpPerformanceCount
);
//时间类 
/*函数调用时间*/ 
class stop_watch
{
	public:
	    stop_watch()
	        : elapsed_(0)
	    {
	        QueryPerformanceFrequency(&freq_);    ///返回硬件支持的高精度计数器的频率 
	    }
	    ~stop_watch(){}    //时间停止，析构函数 
		
		/*时间开始函数*/ 
	    void start()
	    {
	        QueryPerformanceCounter(&begin_time_);    ///是返回定时器的频率 ，获取时间 
	    }
	    void stop()
	    {
	        LARGE_INTEGER end_time;
	        QueryPerformanceCounter(&end_time);                      //这里控制时间 ，获取时间 
	        elapsed_ += (end_time.QuadPart - begin_time_.QuadPart) * 10000000 / freq_.QuadPart;
	    }
	    void restart()
	    {
	        elapsed_ = 0;
	        start();
	    }
	    //微秒
	    double elapsed()
	    {
	        return static_cast<double>(elapsed_);
	    }
	    //毫秒
	    double elapsed_ms()
	    {
	        return elapsed_ / 1000.0;
	    }
	    //秒
	    double elapsed_second()
	    {
	        return elapsed_ / 1000000.0;
	    }
	private:
	    LARGE_INTEGER freq_;
	    LARGE_INTEGER begin_time_;
	    long long elapsed_;
};
typedef struct w{
	char ch[30];      //单词数组 
	int num;         //出现频率 
}word;
word words[MAXN];      //结构数组 
typedef struct ss{      //顺序表，哈希表 
	word *r;            //数据域 
	int len;             // 顺序表长度 
}SqList;
typedef struct LNode{     //链表，哈希表 
	word data;           //数据域 
	struct LNode *next;      //下一结点 
}LNode, *Linklist;
typedef struct BSTNode{    //二叉排序树 
	word data;           //数据域 
	struct BSTNode *lch, *rch;     //下一左节点， 下一右节点 
}BSTNode, *BSTree;
	void HomePage();                    // 主目录            //一级目录 
	void Linearlist();                  // /*线性表查找*/   //二级目录
	void SqSearch();                    // /*顺序表查询*/   //三级目录
	void BiSearch();                  //  /*折半查找*/  //四级目录
	void Sq_SqSearch();                //  基于顺序表的顺序查找
	void Link_SqSearch();              //  基于链表的顺序查找 
	void BisortTree();                    // 基于二叉排序树的查找
	void HashTable();                    // 基于哈希表的查找
	void Openad_Hash();                   // 基于开放地址法的哈希查找
	void Linkad_Hash();                    // 基于链地址法的哈希查找
	void readfile(char essay[]);             // 读取文件  
	void Insert(BSTree &T,word e);                  // 二叉树插入 
	void MTraverse(BSTree &T,FILE *fp);              // 中序遍历将二叉排序树从小到大输出 
	void Hash(SqList &H,char *key,int k);               // 哈希表，开放链地址
	void Hash2(Linklist H[],char *key,int k);               //   链地址法的数据插入 
	void WordSearch1();                              // 基于顺序表的顺序查找  单词查找
	void WordSearch2();                           // 基于链表的顺序查找  单词查找
	void WordSearch3();                          // 基于顺序表的折半查找  单词查找
	void WordSearch4();                              // 基于二叉排序树查找  单词查找 
	void WordSearch5();                                  // 基于开放地址法的哈希查找  单词查找
	void WordSearch6();                                   // 基于链地址法的哈希查找  单词查找 
	void WordfreStatistic1();              // 基于顺序表的顺序查找 词频统计
	void WordfreStatistic2();                      // 基于链表的顺序查找 词频统计
	void WordfreStatistic3();                     // 基于顺序表的折半查找 词频统计
	void WordfreStatistic4();                       // 基于二叉排序树的查找 词频统计
	void WordfreStatistic5();                         // 基于开放地址法的哈希查找 词频统计 
	void WordfreStatistic6();                             // 基于链地址法的哈希查找 词频统计 
	void QSort1(SqList &L,int low,int high);         // 顺序表排序 
	void QSort2(Linklist pbegin,Linklist pend);        //链表排序 
	void QSort3(SqList &H,int low,int high);                // 开放连地址法排序
	int Partition1(SqList &L,int low,int high);            // 排序 
	Linklist Partition2(Linklist pbegin,Linklist pend);         //排序 
	int Partition3(SqList &H,int low,int high);         // 排序 
	int Search_Seq(SqList &L,char c[]);             // /* 查找单词位置*/  顺序表
	LNode* Search_link(Linklist &L,char c[]);             // 基于链表查找 单词
	int Search_Bin(SqList &L,char c[]);            // 折半查找单词
	BSTree Search_BST(BSTree T,char c[]);               // 基于二叉树的查找单词
	int Search_openha