算法与数据结构c语言描述实验指导书.docx

算法与数据结构c语言描述实验指导书.docx

《算法与数据结构c语言描述实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《算法与数据结构c语言描述实验指导书.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

算法与数据结构c语言描述实验指导书

《数据结构》实验指导书

计算机科学与工程学院

实验一、熟悉实验环境和单向链表……………………….……………………………..………3

实验二、多项式运算………….………..…………………………………………………………14

实验三、顺序栈的编写…...…………………………………………………………..………….17

实验四、栈的使用—括号匹配…………………..………………………………………………18

实验五、循环队列…………………………………………………..………………….…………19

实验六、二叉排序树…………………………………………………..…………………………20

实验七、图……………………………………………………..………………………………….21

实验八、排序…………………………………………………………..…………………………22

实验九、查找…………………………………………………………..…………………………23

实验一熟悉实验环境和单向链表

一、实验目的

熟悉VC6实验环境

掌握单链表的理论，并能根据需要编写相应的代码

二、实验内容

1、VC6编写控制台c程序指南和代码编写的一些规范

使用VC开发c语言程序，首先要熟悉VC的IDE环境。

IDE（IntegratedDevelopmentEnvironment），即集成开发环境。

编译器厂家将程序编辑器、编译程序、连接程序和调试程序集成在一个开发环境中，使得这个开发环境能完成所有的开发工作，这就是IDE。

当启动VC后，就可以看到它所提供的IDE环境。

如何在VC环境中用c语言编程，开发控制台应用程序。

主要的步骤分为：

1.新建项目

2.添加文件到新建的项目中

3.编写代码

4.编译链接生成可执行文件

其中，代码的调试也是一个很重要的过程。

（一）、新建工程

图1

注意，在图1中一定要选择Win32ConsoleApplication，这样才能编写控制台应用程序。

在图1的中的Projectname下面的文本框填写自己工程的名字，在Location中选择工程要存放的硬盘。

填好后，点击OK，进入下一步。

图2

在图2中，默认选择Anemptyproject，保持默认选项，点击Finish。

就建立了一个空白的控制台工程项目。

以后可以往这个空白的项目中添加现有文件（已经编写好的.c或者.h文件），或者是添加新的空白文件（已经编写好的.c或者.h文件），用于在其上编写自己的代码。

二、往工程中添加文件

应注意，刚选择的是新建一个空白的工程，因此，新建的工程中没有任何.c或者.h文件，现在需要往工程中添加代码文件。

在工程已建立的情况下，有两种方法往工程项目中添加代码，一种是添加空白的.c文件和.h文件，然后自己在这些空白的文件中编写代码，另一种是添加现有的.c文件和.h文件。

若要把添加到工程中的.c或者.h文件从工程中删除，只需要在workspace中选中相应的文件，按下键盘上的delete键，就可以了。

不过，注意，此时文件仅仅是被从工程中移除了，还在硬盘中存在，如果要彻底将文件删除，需要在硬盘上文件保存的地方进行删除。

1.添加空白的.c文件和.h文件

选择File菜单项中的New

（1）添加.c文件的方法如下：

图3

在图3的左边选择C++SourceFile，右边给这个文件取名，这里取名为Demo.c。

需要注意的是后缀一定要为.c，如果不填写，则默认为.cpp类型的文件。

（虽然有人说c是c++的子集，但是，二者还是有些区别的，当编译器把c程序认为是c++程序的话，会有些问题。

）填写后，点击OK按钮。

（2）添加.h文件的方法如下：

图4

图4中，选择C/C++HeaderFile，跟上面一样，可以添加头文件。

2.添加现存的.c文件和.h文件

需要在哪个文件夹下添加文件，直接在那个文件夹上点击右键，如图选择，就可以在随后弹出的对话框中选择相应的文件了。

三、VC的IDE界面的简单介绍

下面简单的介绍一下，VC的IDE界面

图5

如图5所示，VC的IDE界面和传统的Windows程序一样，包含有菜单条、工具条和状态条。

除了这些，主界面共分为三大部分，分别是Workspace窗口、工作区和输出窗口。

其中，Workspace窗口在图5的左半部分，包括FileView页面和ClassView页面，若是编写c程序，只涉及到FileView页面。

在FileView页面中，对加入工程中的文件（包括.h和.c文件）进行了组织，分为3个文件夹，其中，SourceFiles中存放的是.c文件，HeaderFiles中存放的是.h文件，ResourceFiles中存放的是资源文件，而这在现在简单的c程序编写中不会涉及到（若是使用win32API，编写windows程序，会涉及到），因此跟我们相关的只有两个文件夹，SourceFiles文件夹和HeaderFiles文件夹，这两个文件夹对源文件做了很好的组织。

如果你愿意或者说是为了满足编程的需要，也可以在其中新建新的文件夹，管理你的代码文件。

工作区，在窗口的右边，在其中能打开多个代码页面，可以方便的对代码进行编辑修改。

输出窗口在窗口的下部，这个窗口在对程序进行编译链接或者进行调试的时候会出现，显示一些信息。

四、编译链接运行程序

对编写好的程序进行编译链接，可以使用菜单项中的Build菜单，也可以使用工具条中的工具。

Build菜单是VC提供的辅助编程的主要菜单，用于对项目进行编译，连接并生成可执行文件。

其中几个子菜单简单介绍如下：

Compile：

编译当前激活的源文件或头文件

Build：

编译并链接当前激活的项目配置

RebuildAll：

对当前激活的项目配置先Clean，再Build

SetActiveConfiguration：

设置哪个项目配置被激活（其中，默认的是生成Debug版本）

工具条如下：

其中，第一个图标是Compile，第二个图标是Build，第三个是stopbuild，第四个是执行程序（如果新修改好的程序没有编译和链接的话，会有提示，先对程序重新编译链接，再执行），第五个是调试，第六个是设置或移除断点。

五、调试程序

调试程序很重要，有很多方法，比如，可以用printf语句输出中间结果进行调试。

VC6中集成了调试器，可以用vc6的调试器设置断点，进行调试，观察中间结果信息。

主要快捷键的解释如下：

F9：

设置断点

F5：

调试运行

F10：

单步执行，遇到函数不进入函数内部

F11：

单步执行，遇到函数进入函数内部

Shift+F11：

跳出函数

熟练运行快捷键，在调试时会感觉很方便。

在调试过程中会有各种窗口，对中间值进行观察，便于进行程序的调试;同时也会有一个调试的工具栏，如果没有出现调试工具栏，则可以用如下方法调出：

另外，注意一点，最好调试结果是输出窗口中显示的信息中警告也为0个，因为编译器在编译程序的时候，有时检查得不是会很准确的或者说也跟设置的警告的级别有关系，有些警告，在运行的时候就可能会产生问题。

因此，最好是编写的程序在编译链接的时候显示的错误和警告都是0个。

附录：

代码编写的一些规范

1.使用头文件

每个c++/c程序通常分为两个文件。

一个文件用于保存程序的声明（declaration），称为头文件。

另一个用于保存程序的实现（implementation），称为定义（definition）文件。

头文件中只存放“声明”而不存放“定义”。

要学会使用头文件，不要把所有的代码都编写到一个.c文件中，虽然在程序短小的时候，这样做也许也是一个不错的选择，但是，当程序的规模稍微大些的时候，应该学会使用头文件，并且不要把所有的代码都集中到一个.c文件中。

使用头文件的原因或作用如下：

（1）通过头文件来调用库功能。

在很多场合，源代码不便或不准向用户公布，只要向用户提供头文件和二进制的库即可。

用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库功能，而不必关心接口怎么实现。

编译器会从库中提取相应的代码。

（2）头文件能加强类型安全检查。

如果某个接口被实现或被使用时，其方式与头文件中的声明不一致，编译器就会指出错误，这一简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担。

在头文件中，为了防止头文件被重复引用，应当用ifndef/define/endif结构产生预处理块。

用#include格式来引用标准库的头文件（编译器将从标准库目录开始搜索）。

用#include“filename.h”格式来引用非标准库的头文件（编译器将从用户的工作目录开始搜索）。

一个头文件结构的例子如下：

头文件结构（graphics.h）

#ifndefGRAPHICS_H//防止graphics.h被重复引用

#defineGRAPHICS_H//其中GRAPHICS_H为预编译器常量

#include//引用标准库的头文件

…

#include“myheader.h”//引用非标准库的头文件

…

voidFunction1（…）;//全局函数声明

…

structBox//结构声明

{

…

};

#endif

2.程序的版式（可读性）

代码编写出来是给人看的，而不是给机器看的。

编写具有良好的可读性的代码，写上比较好的注释，这样方便自己以后的修改调试，也方便别人的阅读。

有良好的可读性的代码，需要在代码中有适当空行。

代码编写过程中，成对编码原则，也就是说，左右括号是一一对应的，写完左边的括号，最好马上写右边的括号，然后再在两个括号中间填写代码。

另外，内存的分配和释放也都要注意是成对出现的（这里还没有涉及到）。

添加适当的注释，比如函数接口说明，重要的代码段，主要的算法等等。

但是，注释不可以过多。

在VC6中，快速将混乱的代码转换成整齐的代码的方法：

选中需要格式化的代码段，然后按下Alt＋F8（或者选择Edit|Advanced|FormatSelection）

3.统一的命名规则

编写程序的时候要注意有一个统一的命名规则。

比如，变量和参数用小写字母开头的单词组合而成；常量全用大写的字母，用下划线分割单词；静态变量加前缀s_（表示static）；如果不得已需要全局变量，则使全局变量加前缀g_（表示global）等等。

给函数，变量命名的时候，需要起有意义的名字。

单向链表结点的插入和删除

下面有一个单向链表的部分代码，实现的功能为：

按任意顺序输入几个整数，构造一个排序的线性表，线性表中的元素是降序排列的。

主要函数有3个

插入结点：

通过插入结点的方式构造降序排列的链表

打印链表：

遍历链表中的元素，将其打印出来

删除结点：

根据用户需要删除链表中的结点

其中，插入结点函数，主函数给出，需要补充完整删除结点和打印链表函数，能实现删除链表中结点的功能。

注意：

（1）这里的链式存储结构的线性表中，头结点head也是分配了空间的

（2）如果全部的代码自己能编写出来，更好（自己编写代码的时候，可以给头指针不分配结点空间，仅仅是一个指针）

编写链式存储结构的线性表时候需要注意下面几点：

（1）链表的每个节点都要分配空间

（2）编写单向链表的时候，一定有一个头结点，而因为有这个头指针，根据是否为头指针分配一个实在的结点空间，有两种方法实现后续的链表结点的插入删除遍历等操作。

相对来说，给头指针分配一个实实在在的结点空间（这样这个结点的数据区域会被浪费）的做法利于后续的结点插入和删除操作的实现。

下面为部分代码，可以复制到VC环境中读懂后，编写删除链表结点的函数：

linckList.c

/*

降序链表的插入，删除，打印

*/

#include

#include

structtagNode

{

intdata;

structtagNode*pNext;

};

typedefstructtagNode*pNode;

//将结点插入到链表的适当位置，这是一个降序排列的链表

//

voidinsertList（pNodehead,//链表头结点

pNodepnode）//要插入的结点

{

pNodepPri=head;

while（pPri->pNext!

=NULL）

{

if（pPri->pNext->datadata）

{

pnode->pNext=pPri->pNext;

pPri->pNext=pnode;

break;

}

pPri=pPri->pNext;

}

if（pPri->pNext==NULL）//如果要插入的结点最小

{

pPri->pNext=pnode;

}

}

//输出链表

voidprintLinkedList（pNodehead）

{

pNodetemp=head->pNext;

while（temp!

=NULL）

{

printf（"%d",temp->data）;

temp=temp->pNext;

}

}

//从链表中删除结点

voiddelformList（pNodehead,intdata）

{

pNodetemp=head->pNext;

pNodepPri=head;

while（temp!

=NULL）

{

if（temp->data==data）

{

pPri->pNext=temp->pNext;

free（temp）;

break;

}

pPri=temp;

temp=temp->pNext;

}

}

voidmain（）

{

pNodehead=（pNode）malloc（sizeof（structtagNode））;//给头指针分配空间

pNodepTemp=NULL;

inttemp;

head->pNext=NULL;//比较好的习惯就是分配好空间，马上赋值

printf（"请输入要放入链表中的数据，以-1结尾：

"）;

//读入数据，以-1结尾，把数据插入链表中

scanf（"%d",&temp）;

while（temp!

=-1）

{

pTemp=（pNode）malloc（sizeof（structtagNode））;

pTemp->data=temp;

pTemp->pNext=NULL;

insertList（head,pTemp）;

scanf（"%d",&temp）;

}

printf（"降序排列的链表为：

\n"）;

printLinkedList（head）;

printf（"\n"）;

//下面的代码当删除函数编写成功后，可以取消注释，让其执行,主要是调用函数实现链表结点的删除

//printf（"请输入要删除数，以-1结尾：

"）;

//scanf（"%d",&temp）;

//while（temp!

=-1）

//{

//delformList（head,temp）;

//scanf（"%d",&temp）;

//}

//printf（"删除节点后，链表中剩余数据为：

"）;

//printLinkedList（head）;

//printf（"\n"）;

}

实验二多项式运算

一、实验目的

1、需要从简单的一个文件的C程序中转变过来，知道一个程序的哪些部分要放到.c文件中，哪些部分放到.h文件中，能清晰的组织多个文件进行编译链接，即学会多文件项目的组织

2、初步掌握在VC环境中进行代码的调试

3、掌握一元稀疏多项式的链式存储结构及其加法、减法运算的实现，进一步熟悉链表的插入、删除操作

二、实验内容

问题描述：

设计一个一元稀疏多项式简单的加减法计算器

实现要求：

一元稀疏多项式简单计算器的基本功能是：

（1）输入并建立多项式：

；

（2）输出多项式

（3）多项式A和B相加，建立多项式C＝A＋B，并输出相加的结果多项式C

（4）多项式A和B相减，建立多项式C＝A－B，并输出相加的结果多项式D

方法说明：

（1）多项式的输入与存储

用带表头结点的单链表存储多项式，链表中的每个节点分别存储多项式各项的系数和指数，即每从键盘输入多项式的一对数（系数，指数），可对应建立链表的一个结点。

每个节点的结构为：

建立两个链表，其中pa和pb分别为它们的头指针：

Pa

pb

结果链表

Pa（或者是Pc）

Pc

（2）多项式数据类型的定义

structtagNode

{

floatcoef;

intexp;

structtagNode*next;

};

typedefstructtagNodeNode;

typedefstructtagNode*pNode;

（3）主要算法

①创建两个链表，分别存放多项式1和多项式2，这两个链表中的节点是按指数降序或者升序排列的

②多项式相加或相减，下面给出多项式相加的部分实现

/*

下面的函数实现两个多项式的相加，要相加的链表分别由pa和pb指向（其中，pa，pb都是分配了空间的头结点）。

相加的结果直接由pa指向的链表保存，即使在pa链表中添加或删除（当系数因为相加为0的情况下）一些结点，构成结果。

这里要相加的链表中指数都是按从小到大的顺序排列好了的，是升序链表。

*/

voidadd_poly（Node*pa,Node*pb）

{

Node*p=pa->pNext;//链表1，将来的结果也放在此

Node*q=pb->pNext;//链表2

Node*pre=pa;

Node*u;//临时用

floatx;

while（p!

=NULL&&q!

=NULL）//当两个链表都不为空

{

if（p->expexp）//比较链表1跟链表2当前节点的指数大小，链表1也是存放结果的地方

{

pre=p;

p=p->pNext;//p指向要比较的下一个结点。

pre指向的是结果链表的最后一个结点。

}

elseif（p->exp==q->exp）//假如链表1和链表2的指数相等，就要系数相加

{

x=p->coef+q->coef;

if（x!

=0）//相加后的系数不为0，有必要保留一个结点就可以了

{

p->coef=x;

pre=p;

}

else//如果相加后，系数不是0，不需要保留任何一个结点，在这里删除链表1的结点，下面删除链表2的结点

{

pre->pNext=p->pNext;//保持链表1的连续性

free（p）;

}

p=pre->pNext;//p指向要比较的下一个结点

//下面的代码是进行链表2结点的删除工作，因为指数相等，仅仅需要保留一个结点就可以了

//而结果直接保存在链表1中，所以，删除链表2的结点。

u=q;

q=q->pNext;

free（u）;

}

else//如果链表2的当前节点指数小，那么要把链表2的当前节点加入到结果链表中（即是链表1）

{//相当于把结点插入到链表1中，用u作为临时变量，保存链表2的下一个当前节点的位置。

u=q->pNext;

q->pNext=p;

pre->pNext=q;

pre=q;

q=u;

}

}

if（q）//如果链表2比链表1长，那么需要把链表2多余的部分加入结果链表中。

链表1比链表2长，则什么都不用做。

{

pre->pNext=q;

}

free（pb）;

}

③输出结果多项式

实验三顺序栈的编写

一、实验目的

掌握顺序栈的编写和实现，并能用自己实现的栈实现相应的算法

二、实验内容

XX文库-让每个人平等地提升自我1.自己实现一个顺序栈（栈的成员函数至少必须包括①压栈②出栈③取栈顶元素④判断栈是否为空）

XX文库-让每个人平等地提升自我XX文库-让每个人平等地提升自我2.编写程序，实现功能为：

输入5个整数，然后将这些整数按与输入时相反的顺序输出。

注意：

（1）栈的结构为

typedefstructtagMyStack

{

intarray[MAX_NUM];//栈

intstackNum;//栈里面的元素个数

}myStack;

（2）程序编写的时候，在参数传递的时候要注意，如果改变了输入参数的值，那么要用指针

实验四栈的使用—括号匹配

一、实验目的

通过一个小程序，掌握和了解栈的使用

二、实验内容

从键盘上输入一算术表达式检验该算术表达式中括号是否配对

提示：

（1）配对的算术表达式中左右括号的数目应相等

例如：

表达式（a+b））和a+b）中的括号不配对

（2）对的算术表达式中每一个括号都一定有一个右括号与之匹配

例如：

表达式）a+b（+c和（b+a））+（c+d也属于不配对的情况

算法提示：

括号配对检查的原则是：

对表达式从左向右扫描。

当遇到左括号时，左括号入栈；而遇到右括号时，首先将栈中的栈顶元素弹出栈，再比较弹出元素是否与右括号匹配，如果两者匹配，则操作继续；否则，检查出错，打印“no”，并停止操作。

当表达式全部扫描完后，如果栈为空，说明括号作用层次嵌套正确，打印“yes”，并停止操作。

方式是先创建一个存放左括号的空栈，并将“#”作为栈底元素。

顺序扫描表达式，当遇到非括号时，继续扫描，遇到“（”时，进栈，而遇到“）”时，与栈等元素比较，如果括号匹配，栈顶元素退栈，继续扫描表达式，否则，报错退出。

这个算法实现中，栈的部分可以直接使用上次实验中自己编写好的栈。

不过，如果使用顺序栈，要明白，顺序栈中的元素个数是有限的。

而且要注意，如果使用的话，需要把栈里面存放数据的类型修改为字符型

实验五循环队列

一、实验目的

掌握循环队列的编写和实现，并能用自己实现的队列实现相应的算法

二、实验内容

1.自己实现一个循环队列（队列的成员函数至少必须包括①进队列②出队列③取队首元素值④判断队列是否为空）

2.编写程序，应用队列实现下述题目描述功能（下面包括题目的描述和说明）：

设有两个队列A和B，队列A中按次序存放五个大写字母，分别为A，B，C，D，E；队列B中按次序存放五个小写字母，分别为a，b，c，d，e。

要求每次都从A队列队头取出一个元素，从B队列队头取出一个元素，并列输出这取出的两个元素，直到两个队列为空为止。

使得最后输出为：

AaBbCcDdEe

注意：

（1）队列的结构为

#defineMAX_NUM10

typedefstructtagMyQueue

{

chararray[MAX_NUM];//队列

//这里通过浪费一个空间，来区别队列空还是满

//当front==rear时，队列空

intfront;//约定头指针指示队列头元素的前一个位置，注意这是