[信息與通信]貴州大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)1-線性表及應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)一線性表及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .復(fù)習(xí)C語言的上機(jī)環(huán)境，掌握C語言的基本結(jié)構(gòu)2 .會定義線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈表的存儲結(jié)構(gòu)3 .熟悉對順序表的一些基本操作和具體的函數(shù)定義。4 .掌握順序表和單鏈表的存儲結(jié)構(gòu)及相關(guān)運(yùn)算5 .掌握順序表和單鏈表的基本應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)硬軟件環(huán)境硬件環(huán)境：賽揚(yáng)433以上CPU, 10GB以上硬盤，64MB以上內(nèi)存軟件環(huán)境：DOS+Turbo C 2.0 或 Borland C+ 3.1 以上Windowx 9X+VC+ 5.0 以上三、實(shí)驗(yàn)要求1 .認(rèn)真閱讀和掌握本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所給的全部程序。2 .保存和打印出程序運(yùn)行結(jié)果，并結(jié)合程序進(jìn)行分析。3 .按照你對順序表操作的需

2、要，屏幕考貝運(yùn)行結(jié)果到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。4 .撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并準(zhǔn)時上交四、注意事項(xiàng)在做第一次“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程實(shí)驗(yàn)之前，要在硬盤上建立好自己的 工作目錄， 專門用來存儲你所做的實(shí)驗(yàn)程序及相關(guān)信息，以后每次做實(shí)驗(yàn)都采用這個目錄。工作目錄建議如下建立，最后注明實(shí)驗(yàn)作者（張三）：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)（張三）|+-實(shí)驗(yàn)一|+-實(shí)驗(yàn)二|.+-實(shí)驗(yàn)九實(shí)驗(yàn)一至九的有關(guān)材料請同學(xué)在網(wǎng)上下載（下載網(wǎng)址：.crn）,本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完全由老師設(shè)計(jì)，版權(quán)限本班同學(xué)使用，勿外傳。實(shí)驗(yàn)材料下載到本機(jī)后，請用winrar軟件釋放到你的電腦磁盤的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)（張三）”文件夾中，形成如上圖的文件夾結(jié)構(gòu)。上交實(shí)驗(yàn)

3、報(bào)告時，請把“實(shí)驗(yàn)一”的所有內(nèi)容（含實(shí)驗(yàn)報(bào)告）用 winrar打包 成.rar文件后一并交上來。上傳名字為“實(shí)驗(yàn)一（張三）.rar”五、基本理論線性表：線性表（linear list ）是這樣的數(shù)據(jù)對象，其實(shí)例形式為：（el , e2， en ）,其中n是有窮自然數(shù)。e是表中的元素，n是表的長度。元素 可以被視為原子，因?yàn)樗鼈儽旧淼慕Y(jié)構(gòu)與線性表的結(jié)構(gòu)無關(guān)。當(dāng) n = 0時，表為 空；當(dāng)n 0時，ei是第一個元素，en是最后一個元素，可以認(rèn)為e優(yōu)先于e2, e2優(yōu)先于e3,如此等等。除了這種優(yōu)先關(guān)系之外，在線性表中不再有其他的結(jié)構(gòu)。基本操作：?創(chuàng)建一個線性表。?確定線性表是否為空。?確定線性表的

4、長度。?查找第k個元素。?查找指定的元素。?刪除第k個元素。?在第k個元素之后/之前插入一個新元素。線性表ADT （圖1）：抽象數(shù)據(jù)類型上也取此如（實(shí)例。成多卜元素的有序集合探作Clears 0：創(chuàng)建一個空線ft去Destroy （）:刪除去七Eh里中0如果去為空則返阿任期返回血能5a 0：返回去的大?。慈ブ性貍€數(shù)）用松（匕0:尋找去中第上個元素卜并把它保存到工中；如果不存在，則返回囿耀SWGTh （即返同元素K在表中的位置；如果工不在去中，則返網(wǎng)0D皿加代工）:珊際去中第k個元素，并把它保存到式中、函數(shù)返同修改后的茂件去 加門依。在第個元素之后插入函數(shù)返PI修改后的線性去OiitVliT

5、 （OUt）.雙線性去放入球出流。迎之中圖1線性表抽象數(shù)據(jù)類型順序表：采用數(shù)組來表示一個對象的實(shí)例，數(shù)組中的每個位置被稱之為單元（ cell ） 或節(jié)點(diǎn)（node）,每個數(shù)組單元應(yīng)該足夠大，以便能夠容納數(shù)據(jù)對象實(shí)例中的任 意一個元素。在某些情況下，每個實(shí)例可分別用一個獨(dú)立的數(shù)組來描述，而在其他情況下，可能要使用一個數(shù)組來描述幾個實(shí)例。實(shí)例中每個元素在數(shù)組中的位 置可以用一個數(shù)學(xué)公式來指明。假定使用一個數(shù)組來描述表，需要把表中的每個元素映射到數(shù)組的具體位置 上。第一個元素在什么地方？第二個元素在什么地方？在公式化描述中，可用一個數(shù)學(xué)公式來確定每個元素的位置。一個簡單的映射公式如下：locatio

6、n （i）= i - 1（式 1-1）式1-1表明第i個元素的存儲位置在數(shù)組的第i-1個位置；如果每個元素的長度為 m,則可以通過公式計(jì)算第i個元素的存儲地址：Address(i)=Address(1)+(i-1)*m (式 1-2)Address(1)為第1個元素的址，即數(shù)組的首地址。特別要記住的是第1個元素保存在數(shù)組的第0個位置。element (0 1 2 3 4,Maxsize-1I 5 I 2 ： 4 | 8 |口二二| |length = 5a)element 0 I 2 3 4MaxSize-1I 51418 i n r -1 I length = 4b)圖2表性表實(shí)例簡而言之，

7、順序表就是把線性表的元素存儲在數(shù)組中，元素之間的關(guān)系直接 通過相鄰元素的位置來表達(dá)。優(yōu)點(diǎn)：簡單，數(shù)據(jù)元素的提取速度快；缺點(diǎn)：(1)靜態(tài)存儲，無法預(yù)知問題規(guī)模的大小，可能空間不足，或浪費(fèi)存 儲空間；(2)插入元素和刪除元素時間復(fù)雜度高一一O (n)鏈表：在存儲線性表List中的每個元素e時，同時存儲元素的下一個元素的首地址 (指針)Address(i+1),通過這種方法建立起元素之間的關(guān)系，從“邏輯”上看所 有元素構(gòu)成了圖3所示的“鏈”，所以稱為鏈表。first圖3 一個單鏈表從圖3可以看出元素之間的 鏈接關(guān)系，為了 “訪問”每個元素e的，必須知 道e的首地址，而這個首地址存儲在其“直接前驅(qū)”結(jié)

8、點(diǎn)ei-i中，按此規(guī) 律，可以回推到元素ei的首地址。即要訪問List中任一元素e,都必須從第一個 元素ei開始，所以，必須保存首元素 ei的地址在一個變量中first),有的書使用 Head作為變量名。圖3的單鏈表的首元素的地址在 巾rst中，我們可以直接用嚇irst” 稱呼此單鏈表。List中所有元素可以占用連續(xù)的存儲空間，也可以占用不連續(xù)的存儲空間。 但是從“邏輯”上來看所有元素仍然滿足“一對一”的關(guān)系，即：(1)首元素沒有“直接前驅(qū)”，尾元素沒有“直接后繼”。（2）中間元素有且僅有一個直接前驅(qū)”和“直接后繼為了實(shí)現(xiàn)這種存儲結(jié)構(gòu)，可以使用 C語言作如下定義:typedef struct

9、Lnode DataType data;struct Lnode *next;/*遞歸定義，保存下一個元素的首地址 */LinkNode;關(guān)鍵字“typedef”的作用把結(jié)構(gòu)體類型定義成一種新的類型LinkNode,即鏈表中的一個結(jié)點(diǎn)類型（用以存儲一個數(shù)據(jù)元素，這樣可以定義一個結(jié)點(diǎn)變量存儲一個 數(shù)據(jù)元素：LinkNode a;也可定義一個“結(jié)點(diǎn)”指針保存某個結(jié)點(diǎn)的首地址：LinkNode *p;對于其它可能不支持動態(tài)存儲分配的高級語言來說，上述LinkNode類型定義 時就內(nèi)部就不能使用地址，但是我們可以利用數(shù)組“ 模擬”鏈表的功能，這種鏈 表可以這樣定義：typedef strut node

10、DataType data;int next;LinkNode;“指針”域用一個整型變量（next）來表示，用于存儲下一個元素位于數(shù)組中的“位置”，這樣定義的鏈表如圖4所示：data linknode10node(5 node24；圖4靜態(tài)鏈表鏈表還有“循環(huán)鏈表”（圖5）和“雙鏈表”（圖6）,無論多么復(fù)雜的鏈表， 其基礎(chǔ)都是單鏈表，因此，完全掌握單鏈表后，學(xué)習(xí)其它有關(guān)鏈接存儲將會變得 簡單得多，這是本章我們的重點(diǎn)任務(wù)。循環(huán)單鏈表，實(shí)際上是利用鏈表的“尾結(jié)點(diǎn)”的空指針來指向鏈表的首結(jié)點(diǎn)。 有循環(huán)鏈表后，只要知道鏈表中任一結(jié)點(diǎn)的地址，就可以訪問鏈表中所所有結(jié)點(diǎn)。 注意圖5b引入了一 “頭結(jié)點(diǎn)”，目

11、的是讓空鏈表與非空鏈表統(tǒng)一，方便操作實(shí)現(xiàn)。圖5循環(huán)單鏈表雙鏈表是在單鏈表的基礎(chǔ)上，在數(shù)據(jù)元素中再增加一個 冗余項(xiàng)，用以保存結(jié)點(diǎn) 的“直接前驅(qū)”結(jié)點(diǎn)的地址，這樣結(jié)點(diǎn)既可以指向“直接后繼”，也可以指向“直 接前驅(qū)”，實(shí)現(xiàn)鏈表的雙向查找。01：31 j4liIfLeftEndRight End圖6雙向鏈表鏈表最大的優(yōu)點(diǎn)是在某個元素之后插入結(jié)點(diǎn)或刪除結(jié)點(diǎn)非常方便，時間復(fù)雜度為常數(shù)O (1)。缺點(diǎn)是空間利用率低，存取指定元素效率低O (n)。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與過程本實(shí)驗(yàn)用到的文件有(在文件夾“實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)材料”中)Lineast.h、Lineast.cpp LineastTest.cpp、Link.h、Lin

12、k.cpp、LinkTest.cpp 前三個文件保存在 子目錄“SqList”中，后三個保存在 子目錄“Link”中 后綴有“Test”的文件用以測試順序表和鏈表的各項(xiàng)操作的正確性，里面包含了主函數(shù)“ main”。*h文件中包含了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，對應(yīng)的同名 cpp文件包 含了對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的各種操作的實(shí)現(xiàn)。請按以下提示完成所有實(shí)驗(yàn)。(一)文件Lineast.cpp是順序表的實(shí)現(xiàn)，其中有三個函數(shù)沒有完全實(shí)現(xiàn)，請 同學(xué)認(rèn)真閱讀整個程序，然后根據(jù)所學(xué)的知識完善，完善后編譯Lineast.cpp,然后運(yùn)行LineastText.CPP屏幕出現(xiàn)菜單：Lineast.CPP中需要補(bǔ)充的代碼如下：int I

13、nsertElem(SqList *L,int i, ElemType *e) /* 在第 i 個位置插入元素，插入成功 返回1*/int j;/*請?jiān)谝韵虏糠植迦氤绦虼a*/if(GetLength(L)=LINEASTMAXSIZE|iGetLength(L)+1|iLength+1;ji;j-)L-dataj=L-dataj-1;L-Length+;L-datai=*e;/*插入代碼結(jié)束*/return 1;int DeleteElem(SqList *L,int i) /*刪除第i個元素刪除成功返回1*/ int j;int n=GetLength(L);/*請?jiān)谝韵虏糠植迦氤绦虼a*

14、/if(n=0|in)printf(error);return 0; elsefor(j=i;jLength;j+)L-dataj=L-dataj+1;L-Length-;/*插入代碼結(jié)束*/return 1;,.int SearchElem(SqList *L,ElemType *e) /*查找元素*e 的位置 j,找到返回，失敗 返回-1 */int j;int n=GetLength(L);/*請?jiān)谙旅娌迦肽愕拇a*/j=GetLength(L)+1;for(int m=1;mdatam=*e)j=m;break;elsecontinue;/*插入代碼結(jié)束*/return jebugli

15、nk.EXFour List isIS 2039 4R 5。66?0 Hg1CreateList寺piny Lit3Delete 日 Eliainent4. Insc-rt & Ele-ncrnt5. Pisplav List 工心ngtii， Change 5/m七 Element uhIue7. Gc t i, st EIe non t Ualue8lC124即 第ur* Lit0-Exit ny pres gran?3Flcasc Enter a Hd of Elcnrenit vou waiinit to de leteT 1203040 St GM 70901.CrBateList2

16、.Display List3 Delete a ElsnentHI-Insert a Elcncnt5.Di&pgy Li&t length&,Cliang*; i* st Element!7.Get i. st Elsment Ualnol-xClcF ybur List0dExit; ny progfrant屏顯:(4)輸入3,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入 3,回車C:UsersAdnni nistratorXOocumeritsWisual Studio 2Q10Projed:sJinkDebijgyiink.exe20 3B 40506070 SB 9011 .CieateList2 .D

17、i.splay List3 .Delete a Element4 - Ln-sert a Element 5Lit length G.Change i*st Elcnent value 7*Get 1Jst Element UaluB8-Clcflr your ListDm Exit ny pFOqHdZ 3Pleasb Enter a Ho of Elspent 叩u want to delstof 32030 SO 6070 S0 9S1 .CxatLi$t.2 .Display List3 .Dhlete a Element4 . Iner a Element5 .Display Lis

18、t lengftlib.Change i* at Elenent yaluc7 .Get 1Jst Element Ualue0-Clear yomr List0.Exit ny pr*口qiain1!屏顯:(5)輸入3,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入 7,回車 CAU$er$AdmKi1a2iQoscrt a ElciracntP - Display List lencrtlkPaChange ist Element u&lup?BGe-t苣inuirtt U.ue .Clear- yowr List . Exit iray pyoiam!日，沖263050&070 B0.GreatsList L

19、iet .Dti lete a E le ne nt . I nisert a EJ*?PieFt .Display List longth ,Change ist Element ualite .Ge t厚上 EleiraEnt Udlue.Clear your List .Exit him program!屏顯:日白腫片口 m20305Q9769l-CreteLit. IB is play Lm土土：3 a Di- lete a Elene nt-nsc-rt a Element5 .Di”Id歲 List langth6 . Chanssie iJ t Elams nt value7a

20、Get i1* st Elene nt Ulue19 - ClediF yaur List j?xlt Fly piMiigr-a.ra?;；Please Enter a No of Elcncnt you -1典mintto de Ie t e!日臚X口 m2030581 一 C 爐e at 剪 LiiwE. display ListJ .11r：d Elcvirznt：4.1 nstrt a Elciment5.Display List lengtliB.Change iJ st Elameinit value 7,UeC i1st ElARant Ulue6 . Cl6diF 典uF L

21、lfitAl- Exit viiy piNigpani*7683口 一豐原因：此表是從1開始的，不存在-1(9)輸入4,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入:35 3,回車 QUsef5AdministratorIDcumentsVisDal Studio 2010iPrajectslinkDebugl ink.exe70屏顯:1 . CaKia k e Li s t2 . DisulaiLj1 List3 -a Elene Fit.Inherit a Elcnont 5.Dplay Li鑿t length &. Changeat Element: v.aluc?sQet srt Elengnit Ual

22、ue H.Clear yom ListaExitmy pt*ogriamtEntet a Elennet value sndPo?it ion ljou Mill . DiSjpiliy L*t l&ng19-i .Change st Element v-alue ?aG&t ip st Elngnt Ualuei：.Clear your ListExit my pf&gramt(10)輸入4,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入:10 1,回車C：U seEfiSAdiTiinistfateirXDaeu mentsViLjal Studio 201ffProjece二匚y：工2030355660 7B

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24、lftv List 3-Delete q Element 4.neert a Element S -Di&pla9 Lis；t length EiCHang 包 iJ s t Elemnt ua Iue 7.Get iF St Elernn-nt Ualue 8.rClcr ynur List H.Exit： my pTOgram?(11)輸入4,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入：5 0,回車屏顯:原因：插入元素必須為在1到L-length+1之間(12)輸入4,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入：5 -1,回車屏顯:屏顯:(13)輸入4,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入：90 9,回車輸入4,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入

25、：95 10,回車原因：插入元素必須為在1到L-length+1之間 (13)屏顯:(14)輸入4,回車后，根據(jù)屏幕提示輸入：100 12,回車C:UsersAdm n istratorDocu mentsVisua I Studio 2OlOProjectslinklebLglinLex010口9 3560 7R 期自 90951 .GreateList2 .Display List3 a Elsment;471 iisg-r-t & ElbmKnlt5 .Pispla.y Li5C lengthG .Cliaihiye i* St Elen&nt krluE7 .Get ist Eleme

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27、因：插入元素必須為在1到L-length+1之間 (15)輸入5,回車屏顯：(16)UJWB12ferrr-10230355B1 .CreateListb .Pisplai/ List3 r&c Icte 飆 ElementM-t Inscr-t 0 Elementp -Display List length6 Charite i st Ele-nent value7 .Get st Element UbiIuic8 rClear i/our ListRhExiit ny p及。軻即品 mlELength of List is： 10709B95a rCrctcLi&tp _ DSp lay。

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30、ent Insei4t a Elenent5 . Display List lengt!ifc . Chftngfc i* st Elencnt value7 .Gtit i-st fl&nenit Value8 Lisi;(17)輸入6,回車后，根據(jù)屏幕提入示輸入：5 0,回車7WStudio 201 iJrcjectshnDcbLigXIinkira(19)輸入6,回車后，根據(jù)屏幕提入示輸入：110 11,回車10 ZM 3U 7H5 修6 修 70 SU?Sh. .Crc ante Listb -Displaiij List b.Dcl&tE ii Elcmcitt4.nscrt a E

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40、 1? st Elcpicrkt yaluc7-Get ist Elenient ValueS.CleAr your ListB.Exit my program! 原因：第10號元素存在，并且為 95(23)輸入8,回車1 .CreateLit空三 Display List：3 . De lete a Elemenit4 .Insert a Element5 .Dsplmy List length6 . Cangb i 3 Create Licit B Di&plav List De Lctc a Element 4. nsert a. Element .Display List Itn卬1t

41、hb. Ghangie i - st Elene mt value7,Get V st Element ValueS,Clear your ListH Exit my progpanT1 st ElemBrit value7B Get iJ st ElenKiot Ualue8.Clear your Li隼tB.Exit my programJ8Hgu, iou List lias no e leiniEMit f f 1.CreateListZ.Display List3. De lete a E lente nt4.1 insert a Element5 4 Display List le

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43、u臚 List is Lineast is Emptj/?T!屏顯:原因:L-length 被清 0進(jìn)一步思考并回答：(1)步驟1、2分別用來干什么？答：初始化一個順序表(2)步驟2-8用來干什么？其中步驟5-8有什么用？答：2到8是用來刪除一個元素，5到8是用來驗(yàn)證當(dāng)刪除條件不滿足時是否能 執(zhí)行刪除。(3)步驟9-14用來干什么？其中11、12、13、14的目的是什么？答：9到14是用來加入一個元素，11到14是用來驗(yàn)證當(dāng)插入條件不滿足時是否 能進(jìn)行插入。(4)步驟16-19作用是什么?答：是用來改變一個表內(nèi)元素的值。（5）步驟20-21作用是什么？答：是用來驗(yàn)證當(dāng)改變條件不滿足時，是否能改

44、變一個表內(nèi)元素的值。（二）單鏈表的操作實(shí)現(xiàn)放在Link.CPP中，其中有幾個函數(shù)未完成（如下），請 同學(xué)們認(rèn)真這個文件中的所有操作的實(shí)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)牡胤窖a(bǔ)充完成本實(shí)驗(yàn)：LKList FindElem(LKList *L,int i) /*查找第i個元素的操作，近到返回元素地址, 找不到返回空*/LKList p=*L;int j=0;/*以下補(bǔ)充代碼*/if(*L=NULL) return NULL;int n=GetLength(L);if(in)return NULL;if(i=1) return p;for(j=0;jnext;elsebreak;/*代碼補(bǔ)充結(jié)束*/ return p;int InsertElem(LKList *L,int i, ElemType *e)/*在第 i 個位置插入元素 */LKList p=FindElem(L,i-1);LNode *s;/*構(gòu)造待插入的結(jié)點(diǎn)*/s=(LNode*)malloc(sizeof(LNode);s-data=*e;s-next=NULL;/*以下補(bǔ)充代碼*/if (i=1) s-next=*L;*L=s;return 1;if