《数据结构与算法》实验指导书16.docx
- 文档编号:8250581
- 上传时间:2023-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:43.73KB
《数据结构与算法》实验指导书16.docx
《《数据结构与算法》实验指导书16.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《数据结构与算法》实验指导书16.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
《数据结构与算法》实验指导书16
《算法与数据结构》实验指导书.
其中实验一、实验二选择其中一题完成,实验三、实验四选择其中一题完成。
第一部分算法与数据结构课程实验概述
一.实验目的
《算法与数据结构》是计算机专业的主干课程和必修课程之一,其目的是让大家学习、分析和研究数据对象特征,掌握数据组织方法和计算机的表示方法,以便选择合适的数据逻辑结构和存储结构,设计相应的运算操作,把现实世界中的问题转化为计算机内部的表示与处理的方法,要求掌握算法的时间、空间复杂度分析基本技术,培养良好的程序设计风格,掌握进行复杂程序设计的技能。
在计算机科学领域,尤其是在系统软件和应用软件的设计和应用中要用到各种数据结构,因此,掌握数据结构对提高软件设计和程序编制水平有很大的帮助。
二.实验要求
2.1实验步骤
设计步骤的规范不但可以培养学生科学的工作方法和作风,而且还能有效地减少错误,提高工作效率。
因此必须严格执行良好的实验步骤规范(包括上机操作规范)。
本课程实验的基本步骤是:
2.1.1问题分析
充分地分析和理解问题本身,明确问题要求做什么。
对问题的描述应避开算法和所涉及的数据类型,而是对所需完成的任务作出明确的回答。
例如;输入、输出数据的类型、值的范围以及形式等。
同时为调试程序准备好测试数据,包含合法的输入数据和非法形式输入的数据。
2.1.2设计和编码
设计即是对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型,定义主程序模块和各抽象数据类型;定义相应的存储结构并写出各过程和函数的伪码算法。
在这个过程中,要综合考虑系统功能,使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试。
编码即把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序,写出源程序。
对程序中的疑问应作出记号,以便上机时注意解决。
每个明确的功能模块程序一般不超过60行,程序的每一行不得超过60个字符,否则要进一步划分。
2.1.3上机前程序静态检查
上机前程序静态检查可有效提高调试效率,减少上机调试程序时的无谓错误。
静态检查主要有两种途径:
用一组测试数据手工执行程序;通过阅读或给别人讲解自己的程序而深入全面地理解程序逻辑。
把程序中的明显错误事先排除。
2.1.4上机调试程序
上机实验时要带上《C语言》教材、《数据结构》教材、《数据结构上机实验指导书》,调试最好分模块进行,自底向下,即先调试低层过程或函数。
调试过程中应多动手确定疑点,通过修改程序来证明。
调试正确后,认真整理源程序及其注释,写出或打印出带有完整注释的且格式良好的源程序清单和结果。
2.1.5完成上机实验报告
2.2实验报告格式
见附录。
第二部分上机实验内容
实验一迷宫问题
[实验目的]
1.熟悉栈用法;
2.掌握回朔法及试探法程序设计技能;
[预习要求]
1.认真阅读教材或参考书,掌握栈和回朔法;
2.写出求解本实验的程序;
3.设计好相应的测试用例。
[实验提示]
设迷宫中数组的元素为1表示该点道路主的阻塞,为0表示可通。
设maze[1][1]为入口,maze[m][n]为出口。
在maze[1][1]和maze[m][n]的元素值必为0。
在任意时刻,老鼠在迷宫中的位置可以用所在点的行下标与列下标(i,j)来表示,这样,老鼠在迷宫中的某点maze[i][j]时,其可能的运动方向有八个。
下图
表示某时刻老鼠所在的位置(i,j),相邻的八个位置分别标以N、NE、E、SE、S、SW、W、NW(分别代表
点的北、东北、东、东南、南、西南、西、西北方向);同时,相对于(i,j),这八个相邻位置的坐标的值都可以计算出来。
但是,并非迷宫中的每一个点都有八个方向可走,四个角上就只有三个方向可供选择,边上只有五个方向可供选择。
为了不在算法中每次都去检查这些边界条件,在迷宫外面套上一圈,其元素值均为1。
[实验步骤]
1.先设计好迷宫,并测试你的程序,直至正确为止;
2.将你的程序和实录的界面存盘备用。
[实验报告要求]
1.阐述实验目的和实验内容;
2.提交模块化的实验程序源代码;
3.简述程序的测试过程,提交实录的输入、输出文件;
[思考与练习]
写出用队列求解迷宫问题的算法。
实验二锦标赛问题
[实验目的]
1.基本掌握分治算法的原理.
2.能用程序设计语言求解锦标赛等问题的算法;
[预习要求]
1.认真阅读数据结构教材和算法设计教材,了解分治算法原理;
2.设计用分治算法求解背包问题的数据结构与程序代码.
[实验题]
【问题描述】设有n=2k个运动员要进行网球循环赛。
现要设计一个满足以下要求的比赛日程表:
(1)每个选手必须与其他n-1个选手各赛一次;
(2)每个选手一天只能参赛一次;
(3)循环赛在n-1天内结束。
请按此要求将比赛日程表设计成有n行和n-1列的一个表。
在表中的第i行,第j列处填入第i个选手在第j天所遇到的选手。
其中1≤i≤n,1≤j≤n-1。
[实验提示]
我们可以按分治策略将所有的选手分为两半,则n个选手的比赛日程表可以通过n/2个选手的比赛日程表来决定。
递归地用这种一分为二的策略对选手进行划分,直到只剩下两个选手时,比赛日程表的制定就变得很简单。
这时只要让这两个选手进行比赛就可以了。
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
8
2
1
4
3
6
7
8
5
3
4
1
2
7
8
5
6
1
2
3
4
3
2
1
8
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
8
1
4
3
2
1
2
1
4
3
6
5
8
7
2
1
4
3
1
2
3
4
1
2
7
8
5
6
3
2
1
4
2
1
4
3
2
1
8
7
6
5
4
3
2
1
(1)
(2)(3)
图12个、4个和8个选手的比赛日程表
图1所列出的正方形表(3)是8个选手的比赛日程表。
其中左上角与左下角的两小块分别为选手1至选手4和选手5至选手8前3天的比赛日程。
据此,将左上角小块中的所有数字按其相对位置抄到右下角,又将左下角小块中的所有数字按其相对位置抄到右上角,这样我们就分别安排好了选手1至选手4和选手5至选手8在后4天的比赛日程。
依此思想容易将这个比赛日程表推广到具有任意多个选手的情形。
[实验步骤]
1.设计并实现算法并准备测试用例,修改并调试程序,直至正确为止;
2.应用设计的算法和程序求锦标赛问题;
3.去掉测试程序,将你的程序整理成功能模块存盘备用.
[实验报告要求]
1.阐述实验目的和实验内容;
2.阐述分治算法原理;
3.提交实验程序的功能模块;
4.记录最终测试数据和测试结果。
[思考与练习]
考虑n(n>0,为任意自然数)个运动员要进行网球循环赛的问题实现。
实验三Kruskal算法的设计
[实验目的]
1.根据算法设计需要,掌握连通网的灵活表示方法;
2.掌握最小生成树的Kruskal算法;
3.基本掌握贪心算法的一般设计方法;
4.进一步掌握集合的表示与操作算法的应用.
[预习要求]
1.认真阅读算法设计教材和数据结构教材内容,熟习连通网的不同表示方法和最小生成树算法;
2.设计Kruskal算法实验程序.
[实验步骤]
1.设计测试问题,修改并调试程序,输出最小生成树的各条边,直至正确为止;
2.待各功能子程序调试完毕,去掉测试程序,将你的程序整理成功能模块存盘备用.
[实验报告要求]
1.阐述实验目的和实验内容;
2.阐述Kruskal算法的原理方法;
3.提交实验程序的功能模块;
4.提供测试数据和相应的最小生成树.
[思考与练习]
用C语言实现Prim算法.
实验四哈夫曼编码
[实验目的]
1.根据算法设计需要,掌握哈夫曼编码的二叉树结构表示方法;
2.编程实现哈夫曼编译码器;
3.掌握贪心算法的一般设计方法。
[预习要求]
1.认真阅读数据结构教材和算法设计教材内容,熟悉哈夫曼编码的原理;
2.设计和编制哈夫曼编译码器。
[实验步骤]
1.设计SetTree的测试方案和程序,输入测试数据,修改并调试程序,直至正确为止;
2.设计EnCode的测试方案和程序,输入测试数据,修改并调试程序,直至正确为止;
3.设计DeCode的测试方案和程序,输入测试数据,修改并调试程序,直至正确为止;
4.将你的程序整理成功能模块存盘备用。
[实验报告要求]
1.阐述实验目的和实验内容;
2.提交实验程序的功能模块;
3.记录最终测试数据和测试结果。
[思考题]
1.试证明哈夫曼问题具有贪心选择性质;
2.试证明哈夫曼问题具有最优子结构性质。
实验五树和二叉树
一、实验目的
1.掌握二叉树,二叉树排序数的概念及存储方法。
2.掌握二叉树的遍历算法。
3.熟练掌握编写实现树的各种运算的算法。
4.熟悉图的各种存储方法。
5.掌握遍历图的递归和非递归的算法。
6.理解图的有关算法。
二、实验内容
1.用二叉树表示代数表达式并输出代数表达式的前缀式和后缀式
[要求及提示]:
编写一个程序,用二叉树来表示代数表达式,树的每个结点包括一个运算符,代数表达式由输入得到(其中只包含=,+,-,*,/和用一个字母表示的数且没有错误,并且按照先乘除后加减的原则),试编写程序输出表达式的前缀式和后缀式。
[实验数据]:
X:
=(-b+(b^2-4*a*c)^0.5)/(2*a)
2.求二叉树中从根结点到叶子节点的路径
[要求及提示]
对于1中的代数表达式二叉树,分别用递归和非递归的方法编写程序完成如下功能:
1.输出所有的叶子结点的数据项值。
2.输出所有从叶子节点到根结点的路径
3.实现图的邻接矩阵和邻接表存储
[要求及提示]
对于下图所示的有向图G,编写一个程序完成如下功能:
1.建立G的邻接表存储结构
2.输出下图的拓扑排序序列
3.编写一个程序输出从顶点A开始的深度优先遍历序列(递归算法)和广度优先遍历序列(非递归算法)。
A
B
E
C
F
实验六查找和排序
[实验目的]
1.掌握顺序查找,二分法查找,分块查找的算法。
2.掌握各种排序算法及其性能的比较
[实验内容]
1.编写一个程序输出在顺序表{13,22,35,43,54,68,71,82,98,1005}中采用顺序方法和折半方法查找某个关键字的过程。
2.编写一个程序实现直接插入排序过程,并输出{94,28,57,66,35,84,63,42,71,10}的排序过程
3.编写一个程序实现快速排序算法,并输出{94,28,57,66,35,84,63,42,71,10}的排序过程。
[实验报告要求]
1.阐述实验目的和实验内容;
2.提交实验程序的功能模块;
3.记录最终测试数据和测试结果。
附:
实验(设计)报告封面
信息科学与工程学院
实验报告
系别
专业
年级
姓名
学号
指导教师
学年第学期
附:
实验(设计)报告参考格式
设计一
题目
一、设计目的
二、设计内容
1.任务描述
2.问题的表示方案
3.主要数据类型与变量
typedefNodeNumberint;/*节点编号*/
typedefCostTypeint;/*成本值类型*/
(必要时,可对数据类型和变量进一步解释或说明,增加可读性)
4.算法或程序模块
intFindForward(CostType*cost[n],NodeNumberi,NodeNumbercur)
功能:
(必要时,可对算法或程序模块进一步解释或说明,增加可读性)
三、测试
1.方案
描述测试方案、测试模块、测试数据实例(文字数据、图或表等形式)……
2.结果
结合测试数据实例描述测试过程和测试结果,最好给出表示测试过程和结果的抓图,对测试结果进行分析并得出结论。
四、总结与讨论
可针对本设计谈体会、谈改进、谈设想等,展示你的概括、归纳和创新思维能力,看重的不是你的对与错,而是鼓励你的想象和创新思维。
附:
程序模块的源代码
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数据结构与算法 数据结构 算法 实验 指导书 16
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)