北京交通大学数据结构上机实验5.docx

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北京交通大学数据结构上机实验5

数据结构上机实验五

实验内容:

查找表和内部排序的基本算法

实验要求:

1）基本操作要作为函数被调用，做到模块化.

2）基本上实现每个实验题目的要求.

分组要求：

可单独完成，也可两人一组。

实验目的:

1）熟悉C/C++基本编程,培养动手能力.

2）通过实验,加深对查找算法的理解.

评分标准：

1）只完成第一和第二题，根据情况得4，5-分；

2）完成前3题，根据情况得5，6分；

3）在2）基础上，选做四）中题目，根据情况得6，7分。

题目:

一）顺序表与有序表的查找

（1）建立一个顺序表，利用教材9.1.1的顺序查找算法进行查找；

#include"stdio.h"

#include"stdlib.h"

typedefstructnode{

intkey;

}keynode;

typedefstructNode{

keynoder[50];

intlength;

}list,*sqlist;

intCreatesqlist（sqlists）

{

inti;

printf（"请输入您要输入的数据的个数:

\n"）;

scanf（"%d",&（s->length））;

printf（"请输入您想输入的%d个数据;\n",s->length）;

for（i=0;ilength;i++）

scanf（"%d",&（s->r[i].key））;

printf（"\n"）;

printf（"您所输入的数据为:

\n\n"）;

for（i=0;ilength;i++）

printf（"%-5d",s->r[i].key）;

printf（"\n\n"）;

return1;

}

intsearchsqlist（sqlists,intk）

{

inti=0;

s->r[s->length].key=k;

while（s->r[i].key!

=k）

{

i++;

}

if（i==s->length）

{

printf（"该表中没有您要查找的数据！

\n"）;

return0;

}

else

returni+1;

}

sqlistInitlist（void）

{

sqlistp;

p=（sqlist）malloc（sizeof（list））;

if（p）

returnp;

else

returnNULL;

}

main（）

{

intkeyplace,keynum;//

sqlistT;//

T=Initlist（）;

Createsqlist（T）;

printf（"请输入您想要查找的数据的关键字:

\n\n"）;

scanf（"%d",&keynum）;

printf（"\n"）;

keyplace=searchsqlist（T,keynum）;

if（keyplace>0）

printf（"您要查找的数据的位置为:

\n\n%d\n\n",keyplace）;

return2;

}

（2）建立一个有序表，利用折半法进行查找；

#include"stdio.h"

#include"stdlib.h"

typedefstructnode{

intkey;

}keynode;

typedefstructNode{

keynoder[50];

intlength;

}list,*sqlist;

intCreatesqlist（sqlists）

{

inti;

printf（"请输入您要输入的数据的个数:

\n"）;

scanf（"%d",&（s->length））;

printf（"请由小到大输入%d个您想输入的个数据;\n\n",s->length）;

for（i=0;ilength;i++）

scanf（"%d",&（s->r[i].key））;

printf（"\n"）;

printf（"您所输入的数据为:

\n\n"）;

for（i=0;ilength;i++）

printf（"%-5d",s->r[i].key）;

printf（"\n\n"）;

return1;

}

intsearchsqlist（sqlists,intk）

{

intlow,mid,high;

low=0;

high=s->length-1;

while（low<=high）

{

mid=（low+high）/2;

if（s->r[mid].key==k）

returnmid+1;

elseif（s->r[mid].key>k）

high=mid-1;

else

low=mid+1;

}

printf（"该表中没有您要查找的数据!

\n"）;

return0;

}

sqlistInitlist（void）

{

sqlistp;

p=（sqlist）malloc（sizeof（list））;

if（p）

returnp;

else

returnNULL;

}

main（）

{

intkeyplace,keynum;//

sqlistT;//

T=Initlist（）;

Createsqlist（T）;

printf（"请输入您想要查找的数据的关键字:

\n\n"）;

scanf（"%d",&keynum）;

printf（"\n"）;

keyplace=searchsqlist（T,keynum）;

if（keyplace>0）

printf（"您要查找的数据的位置为:

\n\n%d\n\n",keyplace）;

}

（3）试将把

（2）中的折半法改用递归算法实现；

#include"stdio.h"

#include"stdlib.h"

typedefstructnode{

intkey;

}keynode;

typedefstructNode{

keynoder[50];

intlength;

}list,*sqlist;

intCreatesqlist（sqlistT）

{

inti;

printf（"请输入您要输入的数据的个数:

\n"）;

scanf（"%d",&（T->length））;

printf（"请由小到大输入%d个您想输入的个数据;\n\n",T->length）;

for（i=0;ilength;i++）

scanf（"%d",&（T->r[i].key））;

printf（"\n"）;

printf（"您所输入的数据为:

\n\n"）;

for（i=0;ilength;i++）

printf（"%-5d",T->r[i].key）;

printf（"\n\n"）;

return1;

}

intsearchsqlist（sqlistT,intkey,intlow,inthigh）

{

if（low>high）return0;//查找不到时返回0

intmid=（low+high）/2;

if（T->r[mid].key==key）

returnmid;

elseif（T->r[mid].key>key）

returnsearchsqlist（T,key,low,mid-1）;

else

returnsearchsqlist（T,key,mid+1,high）;

}

sqlistInitlist（void）

{

sqlistT;

T=（sqlist）malloc（sizeof（list））;

if（T）

returnT;

else

returnNULL;

}

main（）

{

intkeyplace;//

intkey,low,high;

sqlistT;//

T=Initlist（）;

Createsqlist（T）;

printf（"请输入您想要查找的数据的关键字:

\n\n"）;

scanf（"%d",&key）;

printf（"\n"）;

low=0;

high=T->length;

keyplace=searchsqlist（T,key,low,high）;

if（keyplace>0）

printf（"您要查找的数据的位置为:

\n\n%d\n\n",keyplace+1）;

elseprintf（"该表中没有您要查找的数据!

\n"）;

}

二）二叉排序树的一些基本操作

（1）利用二叉链表的存储形式，从键盘输入建立一棵二叉排序树；

（2）对

（1）中建立的二叉排序树进行中序遍历并打印；

#include

usingnamespacestd;

typedefintKeyType;

typedefstructNode{

KeyTypekey;

structNode*lchild,*rchild;

}BSTNode,*BSTree;

voidInsertBST（BSTree*bst,KeyTypekey）{

BSTrees;

if（*bst==NULL）/*递归结束条件*/

{

s=newBSTNode;

s->key=key;

s->lchild=NULL;

s->rchild=NULL;

*bst=s;

}

else

if（key<（*bst）->key）

InsertBST（&（（*bst）->lchild）,key）;/*将s插入左子树*/

else

if（key>（*bst）->key）

InsertBST（&（（*bst）->rchild）,key）;/*将s插入右子树*/

}

voidCreateBST（BSTree*bst）{

KeyTypekey;

*bst=NULL;

scanf（"%d",&key）;

while（key!

=0）

{

InsertBST（bst,key）;

scanf（"%d",&key）;

}

}

voidInOrder（BSTreeroot）{

if（root!

=NULL）

{

InOrder（root->lchild）;

printf（"%d",root->key）;

InOrder（root->rchild）;

}

}

BSTNode*DelBST（BSTreeT,KeyTypex）{

BSTNode*p,*f,*s,*q;

p=T;

f=NULL;

while（p）/*查找关键字为x的待删结点p*/

{

if（p->key==x）break;

f=p;/*f指向p结点的双亲结点*/

if（p->key>x）

p=p->lchild;

else

p=p->rchild;

}

if（p==NULL）returnT;/*若找不到，返回原来的二叉排序树*/

if（p->lchild==NULL）/*p无左子树*/

{

if（f==NULL）

T=p->rchild;

else

if（f->lchild==p）

f->lchild=p->rchild;

else

f->rchild=p->rchild;

deletep;

}

else/*p有左子树*/

{

q=p;

s=p->lchild;

while（s->rchild）/*在p的左子树中查找最右下结点*/

{

q=s;

s=s->rchild;

}

if（q==p）

q->lchild=s->lchild;/*将s的左子树链到q上*/

else

q->rchild=s->lchild;

p->key=s->key;

deletes;

}

returnT;

}

voidmain（）{

BSTreeT;

intx;

BSTreeresult;

printf（"建立二叉排序树，请输入序列L:

\n"）;

CreateBST（&T）;

printf（"中序遍历输出序列为:

"）;

InOrder（T）;

cin>>x;

result=DelBST（T,x）;

if（result!

=NULL）{

InOrder（result）;

}

else

printf（"无x\n"）;

}

（3）编写算法，判断一棵二叉树是否为二叉排序树。

#include

#include

#definemax10

typedefstructnode{

intdata;

node*lchild,*rchild;

}Bitree;

Bitree*B[max];

inttemp=0;

intBtree[max];

Bitree*Creatree（）{//建立二叉树

Bitree*T,*S;

intch;

intfront,rear,sign;

sign=0;

front=0;

rear=-1;

T=NULL;

printf（"建立二叉树（1表示虚结点,0表示输入结束）:

\n"）;

scanf（"%d",&ch）;

while（ch!

=0）{

if（ch!

=1）{//输入结点不是虚结点

S=（Bitree*）malloc（sizeof（Bitree））;

S->data=ch;

S->lchild=S->rchild=NULL;

rear++;

B[rear]=S;

if（rear==front）{

T=S;

sign++;

}

else{

if（sign%2==1）//寻找父结点

B[front]->lchild=S;

if（sign%2==0）{

B[front]->rchild=S;

front++;

}

sign++;

}

}

else{//输入结点为虚结点

if（sign%2==0）

front++;

sign++;

}

scanf（"%d",&ch）;

}

returnT;

}

voidInorder（Bitree*T）{//中序遍历二叉树，并将每个结点数据存入数组中

if（T!

=NULL）{

Inorder（T->lchild）;

printf（"%d\t",T->data）;

Btree[temp]=T->data;

temp++;

Inorder（T->rchild）;

}

}

intJudgesort_bitree（intBtree[]）{//判断是否是二叉树

inti,sign=1;

for（i=0;i

if（Btree[i]>Btree[i+1]）{

sign=0;

break;

}

}

returnsign;

}

voidJudgeout（inta）{//判断输出

if（a==1）

printf（"给定二叉树是二叉排序树!

\n"）;

if（a==0）

printf（"给定二叉树不是二叉排序树!

\n"）;

}

voidmain（）{

Bitree*T;

T=Creatree（）;

printf（"中序遍历:

\n"）;

Inorder（T）;

printf（"\n"）;

Judgeout（Judgesort_bitree（Btree））;

}

（4）在

（1）建立的二叉排序树中，查找一个树中不存在的关键字后并插入，之后打印该树；

#include

usingnamespacestd;

typedefintKeyType;

typedefstructtree//声明树的结构

{

structtree*left;//存放左子树的指针

structtree*right;//存放又子树的指针

KeyTypekey;//存放节点的内容

}BSTNode,*BSTree;//声明二叉树的链表

BSTreeinsertBST（BSTreetptr,KeyTypekey）//在二叉排序树中插入结点

{//若二叉排序树tptr中没有关键字为key的结点，则插入，否则直接返回

BSTreef,p=tptr;//p的初值指向根结点

while（p）//查找插入位置，循环结束时，p是空指针，f指向待插入结点的双亲

{

if（p->key==key）//树中已有key，无须插入

returntptr;

f=p;//f保存当前查找的结点，即f是p的双亲

p=（keykey）?

p->left:

p->right;

}

p=（BSTree）malloc（sizeof（BSTNode））;//生成新结点

p->key=key;p->left=p->right=NULL;

if（tptr==NULL）//原树为空，新插入的结点为新的根

tptr=p;

else

if（keykey）

f->left=p;

else

f->right=p;

returntptr;

}

BSTreecreateBST（）//建立二叉树

{

BSTreet=NULL;//根结点

KeyTypekey;

cin>>key;

while（key!

=-1）

{

t=insertBST（t,key）;

cin>>key;

}

returnt;

}

voidinorder_btree（BSTreeroot）//中序遍历打印二叉排序树

{

BSTreep=root;

if（p!

=NULL）{

inorder_btree（p->left）;

cout<<""<key<<"";

inorder_btree（p->right）;

}

}

intmain（）

{

KeyTypekey;

intflag,test;

charcmd;

BSTreeroot;

do

{

cout<<"C.创建一棵二叉排序树\n";

cout<<"E.结束本程序\n";

flag=0;

do

{

if（flag!

=0）

cout<<"选择操作错误！

请重新选择！

\n";

fflush（stdin）;

cin>>cmd;

flag++;

}while（cmd!

='c'&&cmd!

='C'&&cmd!

='a'&&cmd!

='A'）;

if（cmd=='c'||cmd=='C'）

{

cout<<"请输入你所要创建的二叉树的结点的值，以-1结束：

\n";

root=createBST（）;

do

{

flag=0;

cout<<"\n\n中序遍历二叉树：

"<

inorder_btree（root）;

cout<<"\n"<

cout<<"请选择你要对这棵二叉树所做的操作:

"<

cout<<"I......插入你想要插入的结点"<

cout<<"Q......结束对这棵二叉树的操作"<

do{

if（flag!

=0）

cout<<"选择操作错误！

请重新选择！

\n";

fflush（stdin）;

scanf（"%c",&cmd）;

flag++;

}while（cmd!

='i'&&cmd!

='I'&&cmd!

='q'&&cmd!

='Q'）;

switch（cmd）

{

case'i':

case'I':

cout<<"请输入你要插入结点的关键字：

\n";

cin>>key;

root=insertBST（root,key）;//注意必须将值传回根

break;

}

}while（cmd!

='q'&&cmd!

='Q'）;

}

}while（cmd!

='e'&&cmd!

='E'）;

return0;

}

三）排序

（1）插入排序——已知序列{17，18，60，40，7，32，73，65，85}

建立一个顺序表，采用插入排序算法的实现升序排序，打印排序结果；

#include

#include

typedefintKeyType;

typedefintOtherType;

typedefstruct

{

KeyTypekey;

OtherTypeother_data;

}RecordType;

voidInsSort（RecordTyper[],intlength）

/*对记录数组r做直接插入排序，length为数组中待排序记录的数目*/

{

inti,j;

for（i=2;i<=length;i++）

{

r[0]=r[i];/*将待插入记录存放到监视哨r[0]中*/

j=i-1;

while（r[0].key

{

r[j+1]=r[j];

j=j-1;

}

r[j+1]=r[0];/*将待插入记录插入到已排序的序列中*/

}

}/*InsSort*/

voidmain（）

{

inti,j;

RecordTyper[20];

intlen;

printf（"请输入待排序记录的长度:

"）;

scanf（"%d",&len）;

for（i=1;i<=len;i++）

{

printf（"请输入第%d个