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数据结构实验指导书
数据结构实验指导书
实验一线性表及其应用
一、实验目的
1.熟悉C语言的上机环境,进一步掌握C语言的结构特点。
2.掌握线性表的顺序存储结构的定义及C语言实现。
3.掌握线性表的链式存储结构——单链表的定义及C语言实现。
4.掌握线性表在顺序存储结构即顺序表中的各种基本操作。
5.掌握线性表在链式存储结构——单链表中的各种基本操作。
二、实验内容
1.顺序线性表的建立、插入及删除。
2.链式线性表的建立、插入及删除。
三、实验步骤
1.建立含n个数据元素的顺序表并输出该表中各元素的值及顺序表的长度。
2.利用前面的实验先建立一个顺序表L={21,23,14,5,56,17,31},然后在第i个位置插入元素68。
3.建立一个带头结点的单链表,结点的值域为整型数据。
要求将用户输入的数据按尾插入法来建立相应单链表。
四、实现提示
1.由于C语言的数组类型也有随机存取的特点,一维数组的机内表示就是顺序结构。
因此,可用C语言的一维数组实现线性表的顺序存储。
在此,我们利用C语言的结构体类型定义顺序表:
#defineMAXSIZE 1024
typedef int elemtype; /* 线性表中存放整型元素 */
typedefstruct
{elemtypevec[MAXSIZE];
intlen; /* 顺序表的长度 */
}sequenlist;
将此结构定义放在一个头文件sqlist.h里,可避免在后面的参考程序中代码重复书写,另外在该头文件里给出顺序表的建立及常量的定义。
2.注意如何取到第i个元素,在插入过程中注意溢出情况以及数组的下标与位序(顺序表中元素的次序)的区别。
3.单链表的结点结构除数据域外,还含有一个指针域。
用C语言描述结点结构如下:
typedefintelemtype;
typedefstructnode
{elemtypedata; //数据域
structnode*next;//指针域
}linklist;
注意结点的建立方法及构造新结点时指针的变化。
构造一个结点需用到C语言的标准函数malloc(),如给指针变量p分配一个结点的地址:
p=(linklist*)malloc(sizeof(linklist));该语句的功能是申请分配一个类型为linklist的结点的地址空间,并将首地址存入指针变量p中。
当结点不需要时可以用标准函数free(p)释放结点存储空间,这时p为空值(NULL)。
五、思考与提高
1.如果按由表尾至表头的次序输入数据元素,应如何建立顺序表。
2.在main函数里如果去掉L=&a语句,会出现什么结果?
六、完整参考程序
1.顺序线性表的建立、插入及删除。
#include
#include
#defineMAX30//定义线性表的最大长度
enumBOOL{False,True};//定义BOOL型
typedefstruct{
charelem[MAX];//线性表
intlast;//last指示当前线性表的长度
}sqlist;
voidinitial(sqlist&);//初始化线性表
BOOLinsert(sqlist&,int,char);//在线性表中插入元素
BOOLdel(sqlist&,int,char&);//在线性表中删除元素
intlocate(sqlist,char);//在线性表中定位元素
voidprint(sqlist);//显示线性表中所有元素
voidmain()
{sqlistS;//S为一线性表
intloc,flag=1;
charj,ch;
BOOLtemp;
printf("本程序用来实现顺序结构的线性表。
\n");
printf("可以实现查找、插入、删除等操作。
\n");
initial(S);//初始化线性表
while(flag)
{printf("请选择:
\n");
printf("1.显示所有元素\n");
printf("2.插入一个元素\n");
printf("3.删除一个元素\n");
printf("4.查找一个元素\n");
printf("5.退出程序\n");
scanf("%c",&j);
switch(j)
{case'1':
print(S);break;//显示所有元素
case'2':
{printf("请输入要插入的元素(一个字符)和插入位置:
\n");
printf("格式:
字符,位置;例如:
a,2\n");
scanf("%c,%d",&ch,&loc);//输入要插入的元素和插入的位置
temp=insert(S,loc,ch);//插入
if(temp==False)printf("插入失败!
\n");//插入失败
else{printf("插入成功!
\n");print(S);}//插入成功
break;
}
case'3':
{printf("请输入要删除元素的位置:
");
scanf("%d",&loc);//输入要删除的元素的位置
temp=del(S,loc,ch);//删除
if(temp==True)printf("删除了一个元素:
%c\n",ch);//删除成功
elseprintf("该元素不存在!
\n");//删除失败
print(S);
break;
}
case'4':
{printf("请输入要查找的元素:
");
scanf("%c",&ch);//输入要查找的元素
loc=locate(S,ch);//定位
if(loc!
=-1)printf("该元素所在位置:
%d\n",loc+1);//显示该元素位置
elseprintf("%c不存在!
\n",ch);//当前元素不存在
break;
}
default:
flag=0;printf("程序结束,按任意键退出!
\n");
}
}
getch();
}
voidinitial(sqlist&v)
{//初始化线性表
inti;
printf("请输入初始线性表长度:
n=");//输入线性表初始化时的长度
scanf("%d",&v.last);
printf("请输入从1到%d的各元素(字符),例如:
abcdefg\n",v.last);
getchar();
for(i=0;i } BOOLinsert(sqlist&v,intloc,charch) {//插入一个元素,成功返回True,失败返回False inti; if((loc<1)||(loc>v.last+1)) {printf("插入位置不合理! \n");//位置不合理 returnFalse; } elseif(v.last>=MAX)//线性表已满 {printf("线性表已满! \n"); returnFalse; } else{for(i=v.last-1;i>=loc-1;i--)v.elem[i+1]=v.elem[i];//其后元素依次后移 v.elem[loc-1]=ch;//插入元素 v.last++;//线性表长度加一 returnTrue; } } BOOLdel(sqlist&v,intloc,char&ch) {//删除一个元素,成功返回True,并用ch返回该元素值,失败返回False intj; if(loc<1||loc>v.last)//删除位置不合理 returnFalse; else{ch=v.elem[loc-1];//ch取得该元素值 for(j=loc-1;j v.last--;//线性表长度减一 returnTrue; } } intlocate(sqlistv,charch) {//在线性表中查找ch的位置,成功返回其位置,失败返回-1 inti=0; while(i =ch)i++;//当前位置后移,直到找到为止 if(v.elem[i]==ch)//找到当前元素 returni; elsereturn(-1); } voidprint(sqlistv)//显示当前线性表所有元素 {inti; for(i=0;i printf("\n"); } 2.链式线性表的建立、插入及删除。 #include #include #include #defineLENsizeof(LNode)//定义LEN为一个节点的长度 enumBOOL{False,True};//定义BOOL型 typedefstructnode {chardata;//数据域 structnode*next;//指向下一个节点的指针 }LNode,*LinkList; voidCreatList(LinkList&,int);//生成一个单链表 BOOLListInsert(LinkList&,int,char);//在单链表中插入一个元素 BOOLListDelete(LinkList&,int,char&);//在单链表中删除一个元素 BOOLListFind_keyword(LinkList,char,int&);//按关键字查找一个元素 BOOLListFind_order(LinkList,char&,int);//按序号查找一个元素 voidListPrint(LinkList);//显示单链表所有元素 voidmain() {LinkListL; BOOLtemp; intnum,loc,flag=1; charj,ch; printf("本程序实现链式结构的线性表的操作。 \n"); printf("可以进行插入,删除,定位,查找等操作。 \n"); printf("请输入初始时链表长度: ");//输入生成单链表时的元素个数 scanf("%d",&num); CreatList(L,num);//生成单链表 ListPrint(L); while(flag) {printf("请选择: \n"); printf("1.显示所有元素\n");//显示链表元素 printf("2.插入一个元素\n");//插入链表元素 printf("3.删除一个元素\n");//删除链表元素 printf("4.按关键字查找元素\n");//按关键字查找 printf("5.按序号查找元素\n");//按序号查找 printf("6.退出程序\n");//退出 scanf("%c",&j); switch(j) {case'1': ListPrint(L);break; case'2': {printf("请输入元素(一个字符)和要插入的位置: \n"); printf("格式: 字符,位置;例如: a,3\n"); scanf("%c,%d",&ch,&loc);//输入要插入的元素和要插入的位置 temp=ListInsert(L,loc,ch);//插入 if(temp==False)printf("插入失败! \n");//插入失败 elseprintf("插入成功! \n");//成功插入 ListPrint(L); break; } case'3': printf("请输入要删除的元素所在位置: "); scanf("%d",&loc);//输入要删除的节点的位置 temp=ListDelete(L,loc,ch);//删除 if(temp==False)printf("删除失败! \n");//删除失败 elseprintf("成功删除了一个元素: %c\n",ch);//删除成功,显示该元素 ListPrint(L); break; case'4': if(L->next==NULL)//链表为空 printf("链表为空! \n"); else{printf("请输入要查找的元素(一个字符): "); scanf("%c",&ch);//输入要查找的元素 temp=ListFind_keyword(L,ch,loc);//按关键字查找 if(temp==False)printf("没有找到该元素! \n");//查找失败 elseprintf("该元素在链表的第%d个位置。 \n",loc); //成功查找,显示该元素位置 } break; case'5': if(L->next==NULL)//链表为空 printf("链表为空! \n"); else{printf("请输入要查找的位置: "); scanf("%d",&loc);//输入要查找的元素的位置 temp=ListFind_order(L,ch,loc);//按序号查找 if(temp==False)printf("该位置不存在! \n");//查找失败 elseprintf("第%d个元素是: %c\n",loc,ch); //成功查找,显示该元素 } break; default: flag=0;printf("程序结束,按任意键退出! \n"); } } getch(); } voidCreatList(LinkList&v,intn) {//生成一个带头结点的有n个元素的单链表 inti; LinkListp; v=(LinkList)malloc(LEN);//生成头结点 v->next=NULL; printf("请输入%d个字符: 例如: abcdefg\n",n); getchar(); for(i=n;i>0;--i) {p=(LinkList)malloc(LEN);//生成新结点 scanf("%c",&p->data); p->next=v->next; v->next=p; } } BOOLListInsert(LinkList&v,inti,chare) {//在单链表的第i各位置插入元素e,成功返回True,失败返回False LinkListp,s; intj=0; p=v; while(p&&j if(! p||j>i-1)returnFalse;//没有找到 s=(LinkList)malloc(LEN);//生成一个新结点 s->data=e; s->next=p->next;//将新结点插入到单链表中 p->next=s; returnTrue; } BOOLListDelete(LinkList&v,inti,char&e) {//在单链表中删除第i个元素,成功删除返回True,并用e返回该元素值,失败返回False LinkListp,q; intj=0; p=v; while(p->next&&j {p=p->next;++j;} if(! (p->next)||j>i-1)returnFalse;//查找失败 q=p->next;p->next=q->next;//删除该元素 e=q->data;//e取得该元素值 free(q);//释放该元素空间 returnTrue; } BOOLListFind_keyword(LinkListv,chare,int&i) {//在单链表中查找关键字为e的元素,成功返回True,并用i返回该元素位置, //失败返回False i=1; LinkListp; p=v->next; while((p->data! =e)&&(p->next! =NULL))//p指针指向下一个,直到 {p=p->next;i++;}//找到或到链表尾为止 if(p->data! =e)//该元素在链表中不存在 returnFalse; elsereturnTrue; } BOOLListFind_order(LinkListv,char&e,inti) {//在单链表中查找第i个元素,成功返回True,并用e返回该元素值, //失败返回False LinkListp; intj=0; p=v; while(p->next&&j {p=p->next;++j;} if(j! =i)returnFalse;//查找失败 else{e=p->data;//查找成功,用e取得该元素值 returnTrue; } } voidListPrint(LinkListv) {//显示链表所有元素 LinkListq; q=v->next; printf("链表所有元素: "); while(q! =NULL) {printf("%c",q->data);q=q->next;} printf("\n"); } 实验二栈和队列 一、实验目的 1.掌握栈的顺序表示和实现 2.掌握队列的链式表示和实现 二、实验内容 1.编写一个程序实现顺序栈的各种基本运算。 2.实现队列的链式表示和实现。 三、实验步骤 1.初始化顺序栈 2.插入元素 3.删除栈顶元素 4.取栈顶元素 5.遍历顺序栈 6.置空顺序栈 7.初始化并建立链队列 8.入链队列 9.出链队列 10.遍历链队列 四、实现提示 1./*定义顺序栈的存储结构*/ typedefstruct{ ElemTypestack[MAXNUM]; inttop; }SqStack; /*初始化顺序栈函数*/ voidInitStack(SqStack*p) {q=(SqStack*)malloc(sizeof(SqStack)/*申请空间*/) /*入栈函数*/ voidPush(SqStack*p,ElemTypex) {if(p->top {p->top=p->top+1; /*栈顶+1*/ p->stack[p->top]=x;} /*数据入栈*/ } /*出栈函数*/ ElemTypePop(SqStack*p) {x=p->stack[p->top];/*将栈顶元素赋给x*/ p->top=p->top-1;}/*栈顶-1*/ /*获取栈顶元素函数*/ ElemTypeGetTop(SqStack*p) {x=p->stack[p->top];} /*遍历顺序栈函数*/ voidOutStack(SqStack*p) {for(i=p->top;i>=0;i--) printf("第%d个数据元素是: %6d\n",i,p->stack[i]);} /*置空顺序栈函数*/ voidsetEmpty(SqStack*p) {p->top=-1;} 2./*定义链队列*/ typedefstructQnode { ElemTypedata; structQnode*next; }Qnodetype; typedefstruct { Qnodetype*front; Qnodetype*rear; }Lqueue; /*初始化并建立链队列函数*/ voidcreat(Lqueue*q) { h=(Qnodetype*)malloc(sizeof(Qnodetype));/*初始化申请空间*/ h->next=NULL; q->front=h; q->rear=h; for(i=1;i<=n;i++)*利用循环快速输入数据*/ { scanf("%d",&x); Lappend(q,x);} /*利用入链队列函数快速输入数据*/ } /*入链队列函数*/ voidLappend(Lqueue*q,intx) {s->data=x; s->next=NULL; q->rear->next=s; q->rear=s;} /*出链队列函数*/ ElemTypeLdelete(Lqueue*q) {p=q->front->next; q->front->next=p->next; if(p->next==NULL) q->rear=q->front; x=p->data; free(p);}/*释放空间*/ /*遍历链队列函数*/ voiddisplay(Lqueue*q) {while(p! =NULL) /*利用条件判断是否到队尾*/ { printf("%d-->",p->data); p=p->next; } } 五、思考与提高 1.读栈顶元素的算法与退栈顶元素的算法有何区别? 2.如果一个程序中要用到两个栈,为了不发生上溢错误,就必须给每个栈预先分配一个足够大的存储空间。 若每个栈都预分配过大的存储空间,势必会造成系统空间紧张。 如何解决这个问题? (1)链栈只有一个top指针,对于链队列,为什么要设计一个头指针和一个尾指针? (2)一个程序中如果要用到两个栈时,可通过两个栈共享一维数组来实现。 即双向栈共享邻接空间。 如果一个程序中要用到两个队列,能否实现? 如何实现? 六、完整参考程序 1.栈的顺序表示和实现 #include #include #include #defineTRUE1 #de
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