北邮数据结构实验四-链表排序
数据结构实验报告
实验名称：实验四——链表的排序
学生姓名：
班级：
班内序号：
学号：
日期：
1．实验要求
[内容要求]
使用链表实现下面各种排序算法，并进行比较。
排序算法：
1、插入排序
2、冒泡排序
3、快速排序
4、简单选择排序
5、其他
要求：
1、测试数据分成三类：正序、逆序、随机数据
2、对于这三类数据，比较上述排序算法中关键字的比较次数和移动次数（其
中关键字交换计为3次移动）。
3、对于这三类数据，比较上述排序算法中不同算法的执行时间，精确到微秒
（选作）
4、对2和3的结果进行分析，验证上述各种算法的时间复杂度
编写测试main()函数测试线性表的正确性
代码要求
1、必须要有异常处理，比如删除空链表时需要抛出异常；
2、保持良好的编程的风格：
代码段与段之间要有空行和缩近
标识符名称应该与其代表的意义一致
函数名之前应该添加注释说明该函数的功能
关键代码应说明其功能
3、递归程序注意调用的过程，防止栈溢出
2. 程序分析
2.1 存储结构
[内容要求]
存储结构：双链表
2.2 关键算法分析
[内容要求]
定义类：
template
class LinkList
{
public:
LinkList(){front = new Node
Node
LinkList(T a[],int n);
void BackLinkList(T a[]);//恢复原链表
~LinkList();//析构函数
void PrintList();//打印数列
void InsertSort();//插入排序
void BubbleSort();//冒泡排序
Node
void Qsort(Node
void SelectSort();//选择排序
Node
Node
};
成员函数包括：构造函数：单链表，打印单链表，插入排序，快速排序，冒泡排序，选择排序，析构函数
公有成员：头指针和尾指针
1、构造函数：
LinkList
{
front=new Node
rear=new Node
front->prior=NULL;front->next=rear;
rear->next=NULL;rear->prior=front;
Node
for (int i=n-1;i>=0;i--)
{
s=new Node
s->data=a[i];
s->next=front->next;
front->next=s;
s->prior=front;
s->next->prior=s;
}
}
2、析构函数
LinkList
{
Node
while(p->next!=NULL)
{
delete p->prior;
p=p->next;
}
delete rear;
front=NULL;
rear=NULL;
}
3、打印函数
template
void LinkList
{
Node
while(p->next!=NULL)
{
cout<
p=p->next;
}
cout< } 4、插入排序 template void LinkList { Node Node T temp; while (p->next!=NULL) { if (p->data { temp=p->data; MoveCount++; q=p->prior; while (temp { q->next->data=q->data; q=q->prior; CompareCount++; MoveCount++; } q->next->data=temp; MoveCount++; } CompareCount++; p=p->next; } } 将链表分为有序区和无序区，分别将无序区的每一个元素插入到有序区的相应位置。 每次首先都找到无序区中最小的链节，然后摘除链表，在新的位置插入。 时间复杂度：O(n^n) 空间复杂度：O(n) 5、冒泡排序 template void LinkList { Node Node T temp; Node Node while (pos!=NULL) { bound=pos; pos=NULL; q=front->next; p=front->next->next; while (q!=bound&&p->next!=NULL)//后半个条件很重要，处理一个元素和2个元素的情况 { if (q->data>p->data) { temp=p->data; p->data=temp; p->data=q->data; q->data=temp; pos=p->prior; MoveCount+=3; } CompareCount++; q=q->next; p=p->next; } } } 和数组实现是一样的，一共进行n-1趟，每一趟当前面的数据大于后面的数据，进行交换，一趟可以实现将这一趟的最大的放在最后面。 时间复杂度：O（N^2） 空间复杂度O(n) 6、快速排序 template Node { T pivot=i->data; while (i!=j) { while((i!=j)&&(j->data>=pivot)) {j=j->prior;CompareCount++;} i->data=j->data; MoveCount++; while((i!=j)&&(i->data<=pivot)) {i=i->next;CompareCount++;} j->data=i->data; MoveCount++; } i->data=pivot; MoveCount++; return i; } template void LinkList { if (i!=j&&i->prior!=j) { Node Qsort(i,pivotloc->prior); Qsort(pivotloc->next,j); } } 每一次将第一个作为轴值，交换一次使比他大的放在左面，比他小的放在右面。 接着递归将轴值左面的链表和右面的链表分别做相同操作直至只有一个链结为止。 时间复杂度：O（nlog n） 空间复杂度：调用栈空间O（log2n） 7、选择排序 template void LinkList { Node Node Node T temp; while (p->next->next!=NULL) { index=p; while (q->next!=NULL) { if (q->data { index=q; } q=q->next; CompareCount++; } if (index!=p) { temp=p->data; p->data=index->data; index->data=temp; MoveCount+=3; } p=p->next; q=p->next; } } 每一轮都是找到最小的数第i趟交换，交换n趟。是冒泡排序的优化了交换次数。 时间复杂度：O(n^2) 空间复杂度：O(n) 2.3 其他 使用微秒级的计数器： 调用 //计时的函数 void Timer(mem_fun ptr,LinkList { QueryPerformanceFrequency(&litmp); dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率(QuadPart是8字节整形数） QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值 if (ptr2!=NULL) for (double i=0;i<10000;i++) (A.*ptr2)(a); else if(ptr3!=NULL) for (double i=0;i<10000;i++) { A.BackLinkList(a); (A.*ptr3)(A.front->next,A.rear->prior); } else for (double i=0;i<10000;i++)//由于使用QueryPerformanceFrequency(&litmp)和QueryPerformanceCounter(&litmp)计时只精确到毫秒，因此循环10000次,忽略判断时间 { A.BackLinkList(a); (A.*ptr)(); } QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart2 = litmp.QuadPart;//获得终止值 dfMinus = (double)(QPart2-QPart1); dfTim=100*dfMinus/dfFreq-dfBackTim;// 获得对应的时间值，单位为微秒 if(ptr2!=NULL) return; cout< cout<<"Compare："< cout<<"排序结果:";A.PrintList();cout< MoveCount=0;CompareCount=0; } 3. 程序运行结果 4. 总结 1.通过与数组排序比较，链表的排序所花时间更长，因为增加了指针的移动； 2.递归调用的排序算法时间较长，因为涉及到函数调用进栈出栈的问题。 数据结构实验报告 欧阳光明（2021.03.07） 实验名称：实验三树——哈夫曼编/解码器 学生姓名： 班级： 班内序号： 学号： 日期： 2014年12月11日 1．实验要求 利用二叉树结构实现赫夫曼编/解码器。 基本要求： 1、初始化(Init)：能够对输入的任意长度的字符串s进行统 计，统计每个字符的频度，并建立赫夫曼树 2、建立编码表(CreateTable)：利用已经建好的赫夫曼树进行编 码，并将每个字符的编码输出。 3、编码(Encoding)：根据编码表对输入的字符串进行编码，并 将编码后的字符串输出。 4、译码(Decoding)：利用已经建好的赫夫曼树对编码后的字符 串进行译码，并输出译码结果。 5、打印(Print)：以直观的方式打印赫夫曼树（选作） 6、计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析， 讨论赫夫曼编码的压缩效果。 测试数据： I love data Structure, I love Computer。I will try my best to study data Structure. 提示： 1、用户界面可以设计为“菜单”方式：能够进行交互。 2、根据输入的字符串中每个字符出现的次数统计频度，对没有 出现的 字符一律不用编码。 2. 程序分析 2.1 存储结构 Huffman树 给定一组具有确定权值的叶子结点，可以构造出不同的二叉树，其中带权路径长度最小的二叉树称为Huffman树，也叫做最优二叉树。 weight lchild rchildparent 2-1-1-1 5-1-1-1 6-1-1-1 7-1-1-1 9-1-1-1 weight lchild rchild parent 数据结构实验报告 实验名称：实验三——排序 学生姓名：XXX 班级：xxxxxxxxxxx 班内序号： 学号： 日期：2018年6月3日 1．实验要求 实验目的：通过选择下面两个题目之一，学习、实现、对比各种排序算法，掌握各种排序算法的优劣，以及各种算法使用的情况。 实验内容：使用链表实现下面各种排序算法，并进行比较。 排序算法： 1、插入排序 2、冒泡排序 3、快速排序 4、简单选择排序 5、其他 要求： 1、测试数据分成三类：正序、逆序、随机数据 2、对于这三类数据，比较上述排序算法中关键字的比较次数和移动次数（其 中关键字交换计为3次移动）。 3、对于这三类数据，比较上述排序算法中不同算法的执行时间，精确到微秒 （选作） 4、对2和3的结果进行分析，验证上述各种算法的时间复杂度 编写测试main()函数测试线性表的正确性。 2. 程序分析 2.1 存储结构 单链表，储存每个元素值同时，储存该元素的直接后继元素位置信息。即数据域（data），指针域（next）。struct Node { int data; struct Node *next; }; 2.2 关键算法分析 链表的建立： Linklist::Linklist (int a[],int n) { front = new Node; Node *r = front ; for(int i=0;i 《数据结构与算法设计》实验大纲及实验内 容详细要求 一、课程编号： 二、课程类型：必修 适用专业：通信工程 实验学时：32学时 三、本课程的地位、作用与任务 数据结构课程的目标是使学生掌握数据的基本的逻辑结构和存储结构、一些典型的数据结构算法及程序设计方法，要求学会分析数据对象特征，掌握数据组织方法和计算机的表示方法，为数据选择适当的逻辑结构、存储结构以及相应的处理算法，要求具备算法分析的基本技术和能力，并培养良好的程序设计风格，掌握开发复杂、高效程序的技能。 在实验前要预习或者自行补充部分学时，同时进行部分代码准备，实验后要认真完成实验报告。 四、课程基本要求 1.学生应根据每个实验的任务和教师所提的要求，带C语言教材和课程教材。 2.完成指定的实验任务，保存源代码并输出、记录实验结果。 3.实验结束后按时提交实验报告，对于未完成部分，应该利用课余时间补充完成。 五、实验安排 本实验课程共32学时，五个实验(单元)，分16次实验，每次2学时。 实验一：C程序编程、调试实验 1、实验学时：4学时（学生堂下自行加4学时） 2、实验目的： 1)巩固复习前期所学C语言的基本数据类型和自定义数据类型等知识点，强化 学习数据结构语言和编程基础。 2)巩固复习前期所学C语言的函数参数传递、指针和结构体等知识点，加强学 习数据结构语言基础。 3)能够较熟练调试程序 3、实验内容： 1)学生信息的显示。具体要求如下： ●定义一个结构体描述学生信息(学号，姓名，性别，年龄，住址)； ●设计一个函数，用于显示单个学生信息，函数的参数为前面定义的结构 体类型； ●设计一个主函数，在主函数中输入学生的信息，并调用前面定义的函数 进行显示（学生人数不少于5人）。 2)输入若干个整数存储到数组元素值，然后按输入顺序进行逆置存储，最后打 印出逆置后的元素值。要求用指针和动态内存分配方法实现。例如输入：1023045，逆置后显示为：5430210。 3)编写扑克牌发牌程序。在VC++的调试环境下观察数据存储位置、存储数据的 变化、数据之间的逻辑次序、物理存储位置次序。 4)对上述C程序进行调试，运行，从中理解数据和算法的概念，总结调试方法。 实验二：线性表的存储及基本操作、综合应用 1、实验学时：6学时 2、实验目的： 1)掌握线性表的逻辑特征 2)熟练掌握线性表的链式存储结构定义及基本操作 3)理解循环链表和双链表的特点和基本运算 4)加深对顺序存储数据结构的理解和链式存储数据结构的理解，逐步培养解决实 际问题的编程能力。 5)掌握顺序表和链表的概念，学会对问题进行分析，选择恰当的逻辑结构和物理 结构 6)和实验一一起撰写一份实验报告，总结学习效果 3、实验内容： 使用顺序表和链表两种存储结构（linked list），存储输入的一组数据整数，能够进 这个星期做数据结构课设，涉及到两个基于链表的排序算法，分别是基于链表的选择排序算法和归并排序算法。写出来跟大家一起分享一下，希望对数据结构初学朋友有所帮助，高手就直接忽视它吧。话不多说，下面就看代码吧。 [c-sharp]view plaincopy 1.node *sorted(node *sub_root) 2.{ 3.if (sub_root->next) 4. { 5. node * second_half = NULL; 6. node * first_half = sub_root; 7. node * temp = sub_root->next->next; 8.while (temp) 9. { 10. first_half = first_half->next; 11. temp = temp->next; 12.if(temp) 13. temp = temp->next; 14. } 15. second_half = first_half->next; 16. first_half->next = NULL; 17. node * lChild = sorted(sub_root); 18. node * rChild = sorted(second_half); 19.if (lChild->data < rChild->data) 20. { 21. sub_root = temp = lChild; 22. lChild = lChild->next; 23. } 24.else 25. { 26. sub_root = temp = rChild; 27. rChild = rChild->next; 28. } 29.while (lChild&&rChild) 30. { 31.if (lChild->data < rChild->data ) 32. { 33. temp->next = lChild; 34. temp = temp->next; 35. lChild = lChild->next; 36. } 37.else 38. { 禁止抄袭，否则一律不及格。机会仅有一次！！！！！ 《数据结构课程设计》 一、基本要求 （1）选择一个与线性表、堆栈和队列、数组、树、图、排序、查找等相关的专题，利用C语言或java来实现，解决具有一定规模的、具有实际意义的应用题目。 （2）论文内容主要包括封面、正文、参考文献等，其中正文内容主要引言、系统分析设计、系统实现和小结几部分组成。 （3）论文格式参考下面文档《模板》撰写课程报告。 （4）特别要求自己独立完成。 （5）第15周周一提交课程设计论文、电子版、源代码。 二、创新要求 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善算法性能、友好的人机界面。 可选题目列表： 1.运动会分数统计 任务：参加运动会有n个学校，学校编号为1……n。比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。项目编号为男子1……m，女子m+1……m+w。不同的项目取前五名或前三名积分；取前五名的积分分别为：7、5、3、2、1，前三名的积分分别为：5、3、2；哪些取前五名或前三名由学生自己设定。（m<=20,n<=20） 功能要求： 1)可以输入各个项目的前三名或前五名的成绩； 2)能统计各学校总分， 3)可以按学校编号或名称、学校总分、男女团体总分排序输出； 4)可以按学校编号查询学校某个项目的情况；可以按项目编号查询取得前三或前五名的学校。 5)数据存入文件并能随时查询 6)规定：输入数据形式和范围：可以输入学校的名称，运动项目的名称 输出形式：有合理的提示，各学校分数为整形 界面要求：有合理的提示，每个功能可以设立菜单，根据提示，可以完成相关的功能要求。 存储结构：学生自己根据系统功能要求自己设计，但是要求运动会的相关数据要存储在数据文件中。（数据文件的数据读写方法等相关内容在c语言程序设计的书上，请自学解决）请在最后的上交资料中指 数据结构实验报告 实验名称：实验3——哈夫曼编码 学生姓名： 班级： 班内序号： 学号： 日期：2013年11月24日 1．实验要求 利用二叉树结构实现赫夫曼编/解码器。 基本要求： 1、初始化(Init)：能够对输入的任意长度的字符串s进行统计，统计每个 字符的频度，并建立赫夫曼树 2、建立编码表(CreateTable)：利用已经建好的赫夫曼树进行编码，并将每 个字符的编码输出。 3、编码(Encoding)：根据编码表对输入的字符串进行编码，并将编码后的 字符串输出。 4、译码(Decoding)：利用已经建好的赫夫曼树对编码后的字符串进行译 码，并输出译码结果。 5、打印(Print)：以直观的方式打印赫夫曼树（选作） 6、计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析，讨论赫夫曼 编码的压缩效果。 2. 程序分析 2.1存储结构： struct HNode { char c;//存字符内容 int weight; int lchild, rchild, parent; }; struct HCode { char data; char code[100]; }; //字符及其编码结构 class Huffman { private: HNode* huffTree; //Huffman树 HCode* HCodeTable; //Huffman编码表 public: Huffman(void); void CreateHTree(int a[], int n); //创建huffman树 void CreateCodeTable(char b[], int n); //创建编码表 void Encode(char *s, string *d); //编码 void Decode(char *s, char *d); //解码 void differ(char *,int n); char str2[100];//数组中不同的字符组成的串 int dif;//str2[]的大小 ~Huffman(void); }; 结点结构为如下所示： 三叉树的节点结构： struct HNode//哈夫曼树结点的结构体 { int weight;//结点权值 int parent;//双亲指针 int lchild;//左孩子指针 int rchild;//右孩子指针 char data;//字符 }; 示意图为： int weight int parent int lchild int rchild Char c 编码表节点结构： ========================== 功能：选择排序(由小到大) 返回：指向链表表头的指针 ========================== */ /* 选择排序的基本思想就是反复从还未排好序的那些节点中， 选出键值（就是用它排序的字段，我们取学号num为键值）最小的节点， 依次重新组合成一个链表。 我认为写链表这类程序，关键是理解： head存储的是第一个节点的地址，head->next存储的是第二个节点的地址； 任意一个节点p的地址，只能通过它前一个节点的next来求得。 单向链表的选择排序图示： ---->[1]---->[3]---->[2]...---->[n]---->[NULL]（原链表） head 1->next 3->next 2->next n->next ---->[NULL]（空链表） first tail ---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL]（排序后链表） first 1->next 2->next 3->next tail->next 图10：有N个节点的链表选择排序 1、先在原链表中找最小的，找到一个后就把它放到另一个空的链表中； 2、空链表中安放第一个进来的节点，产生一个有序链表,并且让它在原链表中分离出来（此时要注意原链表中出来的是第一个节点还是中间其它节点）； 3、继续在原链表中找下一个最小的，找到后把它放入有序链表的尾指针的next,然后它变成其尾指针； */ struct student *SelectSort(struct student *head) { struct student *first; /*排列后有序链的表头指针*/ struct student *tail; /*排列后有序链的表尾指针*/ struct student *p_min; /*保留键值更小的节点的前驱节点的指针*/ struct student *min; /*存储最小节点*/ struct student *p; /*当前比较的节点*/ first = NULL; while (head != NULL) /*在链表中找键值最小的节点。*/ { /*注意：这里for语句就是体现选择排序思想的地方*/ for (p=head,min=head; p->next!=NULL; p=p->next) /*循环遍历链表中的节点，找出此时最小的节点。*/ { if (p->next->num < min->num) /*找到一个比当前min小的节点。*/ { p_min = p; /*保存找到节点的前驱节点：显然p->next的前驱节点是p。*/ min = p->next; /*保存键值更小的节点。*/ } } 实验一~实验四任选一题；实验五~实验九任选一题。 实验一运动会分数统计 一、实验目的： （1）熟练掌握线性表的两种存储方式 （2）掌握链表的操作和应用。 （3）掌握指针、结构体的应用 （4）按照不同的学校，不同项目和不同的名次要求，产生各学校的成绩单、团体总分报表。 二、实验内容： 【问题描述】 参加运动会的n个学校编号为1~n。比赛分成m个男子项目和w个女子项目，项目编号分别为1~m和m＋1~m＋w。由于各项目参加人数差别较大，有些项目取前五名，得分顺序为7，5，3，2，1；还有些项目只取前三名，得分顺序为5，3，2。写一个统计程序产生各种成绩单和得分报表。 【基本要求】 产生各学校的成绩单，内容包括各校所取得的每项成绩的项目号、名次（成绩）、姓名和得分；产生团体总分报表，内容包括校号、男子团体总分、女子团体总分和团体总分。 【测试数据】 对于n＝4，m＝3，w＝2，编号为奇数的项目取前五名，编号为偶数的项目取前三名，设计一组实例数据。 【实现提示】 可以假设m≤20，m≤30，w≤20，姓名长度不超过20个字符。每个项目结束时，将其编号、类型符（区分取前五名还是前三名）输入，并按名次顺序输入运动员姓名、校名（和成绩）。 【选作内容】 允许用户指定某些项目可采取其他名次取法。 实验二停车场管理 一、实验目的： （1）熟练掌握栈顺存和链存两种存储方式。 （2）掌握栈的基本操作及应用。 （3）以栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入的输入数据序列进行模拟管理。 二、实验内容： 【问题描述】 设停车场是一个可停放n辆汽车的长通道，且只有一个大门可供汽车进出。汽车在停车场内按车辆到达时间的先后顺序，依次由北向南排列（大门在最南端，最先到达的第一辆车信放在车场的最北端），若车场内已停满n辆汽车，则后来的汽车只能在门外的便道上等候，一旦有车开走，则排在便道上的第一辆车即可开入；当停车场内某辆车要离开时，在它之后进入的车辆必须先退出车场为它让路，待该辆车开出大门外，其他车辆再按原次序进入车场院，每辆停放在车场的车在它离开停车场时必须按它停留的时间长短交纳费用。试为停车场编制按上述要求进行管理的模拟程序。 【基本要求】 以栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入的输入数据序列进行模拟管理。每一组输入数据包括三个数据项：汽车“到达”或“离去”信息、汽车牌照号码以及到达或离去的时刻。对每一组输入数据进行操作后的输出信息为：若是车辆到达，则输出汽车在停车场内或便道上的停车位置；若是车辆离去，则输出汽车在停车场内停留的时间和应交纳的费用（在便道上停留的时间不收费）。栈以顺序结构实现，队列以链表结构实现。 【测试数据】 设n=2，输入数据为：(A，1，5)，（A，1，15），（A，3，20），（A，4，25），（A，5，30），（D，2，35），（D，4，40），（E，0，0）。其中：A表示到达（Arrival）；D表示离去（Departure）；E表示输入结束（End）。 【实现提示】 需另设一个栈，临时停放为给要离去的汽车让路而从停车场退出来的汽车，也用顺序存储结构实现。输入数据按到达或离去的时刻有序。栈中每个元素表示一辆汽车，包含两个数据项：汽车的牌照号码和进入停车场的时刻。 【选作内容】 （1）两个栈共享空间，思考应开辟数组的空间是多少？ （2）汽车可有不同种类，则他们的占地面积不同收费标准也不同，如1辆客车和1.5辆小汽车的占地面积相同，1辆十轮卡车占地面积相当于3辆小汽车的占地面积。（3）汽车可以直接从便道开走，此时排在它前面的汽车要先开走让路，然后再依次排到队尾。 （4）停放在便道上的汽车也收费，收费标准比停放在停车场的车低，请思考如何修改结构以满足这种要求。 #include // printf("when you initlist,you should typein your element as follow\n,so you'd better chose '2'!!!!\n"); printf("***********************************************\n"); return head; } void typeelem(int *p) { int n; int *head; head=p; printf("type in you elem \nps.add -1 as an end to have a stop\n输入正整数数据，以-1作为结尾标志，-1不算入链表元素\n"); if(length>=size) { p=(int*)realloc(p,initsize*sizeof(int)); size+=increa; } scanf("%d",&n); length++; while(n!=-1) { if(length>=size) { p=(int*)realloc(p,initsize*sizeof(int)); size+=increa; } *head=n; head++; length++; scanf("%d",&n); } printf("***********************************************\n"); } void printlist(int *head) { int *p; int i; p=head; 数据结构 实 验 报 告 实验名称：哈夫曼树 学生：袁普 班级：2013211125班班序号：14号 学号：2013210681 日期：2014年12月 1.实验目的和容 利用二叉树结构实现哈夫曼编/解码器。 基本要求： 1、初始化(Init)：能够对输入的任意长度的字符串s进行统计，统计每个字 符的频度， 并建立哈夫曼树 2、建立编码表(CreateTable)：利用已经建好的哈夫曼树进行编码，并将每 个字符的编码输出。 3、编码(Encoding)：根据编码表对输入的字符串进行编码，并将编码后的 字符串输 出。 4、译码(Decoding)：利用已经建好的哈夫曼树对编码后的字符串进行译码， 并输出 译码结果。 5、打印(Print)：以直观的方式打印哈夫曼树（选作） 6、计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析，讨论赫夫曼编 码的压 缩效果。 7、可采用二进制编码方式（选作） 测试数据： I love data Structure, I love Computer。I will try my best to study data Structure. 提示： 1、用户界面可以设计为“菜单”方式：能够进行交互。 2、根据输入的字符串中每个字符出现的次数统计频度，对没有出现的字符一 律不用编码 2. 程序分析 2.1 存储结构 用struct结构类型来实现存储 树的结点类型 struct HNode { int weight; //权值 int parent; //父节点 int lchild; //左孩子 int rchild; //右孩子 }; struct HCode //实现编码的结构类型 { char data; //被编码的字符 数据结构实验报告实验名称：实验四排序（题目1） 姓名： 班级： 班内序号： 学号： 1．实验要求 实验目的：学习、实现、对比各种排序算法，掌握各种排序算法的优劣，以及各种算法使用的情况。实验内容：使用简单数组实现下面各种排序算法，并进行比较。 排序算法： 1、插入排序 2、希尔排序 3、冒泡排序 4、快速排序 5、简单选择排序 要求： 1、测试数据分成三类：正序、逆序、随机数据 2、对于这三类数据，比较上述排序算法中关键字的比较次数和移动次数（其中关键字交换 计为3次移动）。 3、对2的结果进行分析，验证上述各种算法的时间复杂度。 编写测试main()函数测试线性表的正确性。 2. 程序分析 2.1 存储结构 2.2 关键算法分析 2.2.1 插入排序 插入排序的基本方法是寻找一个指定元素在待排序元素中的位置，然后插入。一趟直接插入排序的C++描述过程如下： ①将待插入纪录赋值给哨兵r[0]：r[0]=r[i]; ②从后向前进行顺序查找：for(j=i-1;r[0] {r[j+1]=r[j];move++; comp++;} //循环中移动计数器++ comp++; //比较计数器++ r[j+1]=r[0];move++; //移动计数器++ } comp++; //比较计数器++ } cout<<"本次直接插入排序数据长度为："< *******大学 《数据结构与算法分析》课程设计 题目：数据结构上机试题 学生姓名： 学号： 专业：信息管理与信息系统 班级： 指导教师： 2014年04月 目录 一、顺序表的操作 (2) 【插入操作原理】 (2) 【删除操作原理】 (2) 【NO.1代码】 (3) 【运行截图演示】 (7) 二、单链表的操作 (10) 【创建操作原理】 (10) 【插入操作原理】 (10) 【删除操作原理】 (10) 【NO.2代码】 (11) 【运行截图演示】 (20) 三、顺序栈的操作 (25) 【数值转换原理】 (25) 【NO.3代码】 (26) 【运行截图演示】 (30) 四、查找算法 (32) 【顺序查找原理】 (32) 【折半查找原理】 (32) 【NO.4代码】 (33) 【运行截图演示】 (38) 五、排序算法 (40) 【直接插入排序原理】 (40) 【快速排序原理】 (40) 【NO.5代码】 (41) 【运行截图演示】 (46) 一、顺序表的操作 （1）插入元素操作：将新元素x 插入到顺序表a 中第i 个位置； （2）删除元素操作：删除顺序表a 中第i 个元素。 【插入操作原理】 线性表的插入操作是指在线性表的第i-1个数据元素和第i 个数据元素之间插入一个新的数据元素，就是要是长度为n 的线性表： ()11,,,,,i i n a a a a -………… 变成长度为n+1的线性表： ()11,,,,,,i i n a a b a a -………… 数据元素1i a -和i a 之间的逻辑关系发生了变化。 （其【插入原理】在课本P23的算法2.3有解释） 【删除操作原理】 反之，线性表的删除操作是使长度为n 的线性表： ()111,,,,,,i i i n a a a a a -+………… 变成长度为n-1的线性表： ()111,,,,,i i n a a a a -+………… 数据元素1i a -、i a 和1i a +之间的逻辑关系发生变化，为了在存储结构上放映这个变化，同样需要移动元素。 （其【删除原理】在课本P24的算法2.4有解释） 数据结构实验课程大纲 本大纲是针对计算机科学与技术专业本科对数据结构的基本要求而编写的。 一、目的与任务 数据结构是一门实践性很强的课程，每个学生必须完成一定数量的上机作业。通过上机作业，要求在数据结构的逻辑特性和存贮表示、基本数据结构的选择和应用、算法设计及其实现等方面加深对课程基本内容的理解。同时，在程序设计方法、程序设计风格及上机操作等基本技能和科学作风方面受到比较系统的、严格的训练。提高分析问题和用计算机解决实际问题的能力。为后续课程的学习以及为应用软件特别是非数值软件的开发打下良好的理论基础和实践基础。 二、课程内容 1.顺序表的表示和运算（0-2学时） 2.链表的表示和运算（2学时） 3.栈的应用（2-3学时） 4.队列的应用（2-3学时） 5.二叉树的基本操作和应用（2-6学时） 6.图及其应用（2-6学时） 7.排序（4-6学时） 8.查找（2-4学时） 三、基本要求 1.逐步理解和掌握程序设计和上机操作的基本方法和技能。 2.理解并实现各种基本数据结构的存贮表示、运算方法及其典型应用；学会根据实际问题的要求设计算法的 数据结构，并具有一定的比较和选用数据结构及算法的能力。 3.理解并实现常用的查找和排序的基本方法。 四、学时分配 五、实验内容 注：带*的内容以及练习与思考题，可根据实际学时、专业方向特点等具体要求，做相应调整或从略。 实验一、顺序表 实验目的： 熟悉顺序表的逻辑特性、存储表示方法和顺序表的基本操作。 实验要求： 了解并熟悉顺序表的逻辑特性、存储表示方法和顺序表的基本操作的实现和应用。 实验内容： 编写程序实现下列的要求： (1) 设数据元素为整数，实现这样的线性表的顺序存储表示。 (2) 键盘输入10个数据元素，利用顺序表的基本操作，建立该表。 (3) 利用顺序表的基本操作，找出表中的最大的和最小的数据元素（用于比较的数据元素为整数）。 (4) * 若数据元素为学生成绩（含姓名、成绩等字段），重新编程，实现上面的要求。要求尽可能少地修改前面的程序来得到新程序。（这里用于比较的字段为分数） 练习及思考题： （1）不同类型的数据元素所对应的顺序表在类型定义和操作实现上有什么异同？ （2）顺序表的操作上有什么特点？ （3）不固定数据元素的个数，而通过特殊数据来标记输入数据的结束，实现这样的输入操作。 实验二、链表 实验目的： 熟悉链式表的逻辑特性、存储表示方法的特点和链式表的基本操作。 实验要求： 了解并熟悉链式表的逻辑特性、存储表示方法和链式表的基本操作的实现和应用。 实验内容： 编写程序实现下列的要求： (1) 设学生成绩表中的数据元素为学生成绩（含姓名、成绩字段），实现这样的线性表的链式存储表示。 (2) 键盘输入若干个数据元素（用特殊数据来标记输入数据的结束），利用链表的基本操作（前插或后插算法），建立学生成绩单链表。 (3) 键盘输入关键字值x，打印出表中所有关键字值<=x的结点数据。（用于比较的关键字字段为分数）。 (4) 输入关键字值x，删除表中所有关键字值<=x的结点。（用于比较的关键字字段为分数）。 (5) * 释放该链表（删除所有结点）。 (6) * 若要求建立的学生成绩单链表为有序表，重新编写算法和程序实现前面的要求（3）。（用于比较的字段为分数）。 练习及思考题： （1）不同类型的数据元素所对应的链式表在类型定义和操作实现上有什么异同？ （2）有头结点的链式表，有什么特点？ 北京邮电大学电信工程学院 数据结构实验报告 实验名称：实验三树 ----- 哈夫曼编/解码器 学生姓名： 班级： 班内序号： 学号： 日期：2014年12月11日 1. 实验要求 利用二叉树结构实现赫夫曼编/解码器。 基本要求： 1、初始化(Init):能够对输入的任意长度的字符串s进行统计，统计每个 字符的频度，并建立赫夫曼树 2、建立编码表(CreateTable)利用已经建好的赫夫曼树进行编码，并将每 个字符的编码输出。 3、编码(Encoding)：根据编码表对输入的字符串进行编码，并将编码后的 字符串输出。 4、译码(Decoding)：禾U用已经建好的赫夫曼树对编码后的字符串进行译 码，并输出译码结果。 5、打印(Print):以直观的方式打印赫夫曼树(选作) 6计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析，讨论赫夫曼编码的压缩效果。 测试数据： I love data Structure, I love Computer。I will try my best to study data Structure. 提示： 1、用户界面可以设计为“菜单”方式：能够进行交互。 2、根据输入的字符串中每个字符出现的次数统计频度，对没有出现的字符 一律不用编码。 2. 程序分析 2.1存储结构 Huffman 树给定一组具有确定权值的叶子结点，可以构造出不同的二叉树，其中带权路径 长度最小的二叉树称为Huffman 树，也叫做最优二叉树 哈夫虽树示意图 root 孩子双亲表示法 _____________________ JL________________ weight Ichild rchild pare nt 《数据结构与算法》课程实验内容与要求 一、课程简介 本课程着重讲述①线性结构、树型结构、图等典型数据结构的逻辑特点、存储结构及其相应的基本算法。②各种查找算法③典型内部排序算法。 二、实验的作用、地位和目的 数据结构是一门技术基础课，通过实验深刻理解各种逻辑结构、存储结构的特性，培养为实际问题分析其数据对象、基本操作，选择逻辑结构、存储结构灵活应用基本算法，设计出具有专业水准的应用程序的能力。 三、实验方式与要求 ①首先要求学生在课下完成问题分析、算法设计，基本完成程序设计。 ②实验时，每位学生使用一台微机，独立调试，完成程序。 ③程序调试好后，由指导教师检测运行结果，并要求学生回答相关的问题。教师评出检查成绩。 ④学生记录程序的输入数据，运行结果及源程序。 ⑤在一周内完成实验报告。 四、考核方式与实验报告要求 实验成绩由指导教师根据学生的实验完成情况、源程序质量、回答问题情况、实验报告质量、实验纪律等方面给分。 学生在实验后的一周内提交实验报告。实验报告按照首页附件中实验报告模版书写。实验报告中应包括如下内容： ?实验内容按任课教师下达的实验任务填写（具体实验题目和要求）； ?实验过程与实验结果应包括如下主要内容： 算法设计思路简介 算法描述：可以用自然语言、伪代码或流程图等方式 算法的实现和测试结果：包括算法运行时的输入、输出，实验中出现的问题及解决办法等 ?源程序清单与实验结果或其它说明可打印，并装订在实验报告首页之后。 ?实验报告雷同者，本次实验成绩为0分或雷同实验报告平分得分 五、实验的软硬件环境 硬件环境：PⅡ以上微型计算机 软件环境：Windows98/2000, VC++6.0或turbo C 六、实验内容安排 实验一线性表应用 实验时间：2016年3月14日1-4节（地点：7-215） 实验目的：理解线性表的逻辑特点；掌握顺序表、链表存储结构，以及线性表的基本操作，如插入、删除、查找，以及线性表合并等操作在顺序存储结构和链式存储结构上的实现算法，并能够在实际问题背景下的灵活运用线性表来解决问题，实现相应算法。 具体实验题目与要求：（任课教师根据实验大纲自己指定） 每位同学可从下面题目中选择1-2题实现： 1．一元稀疏多项式简单的计算器 1）问题描述：用线性表表示一元稀疏多项式，设计一个一元多项式运算器 2）要求: （1）采用单链表存储结构一元稀疏多项式 （2）输入并建立多项式 （3）输出多项式 （4）实现多项式加、减运算 2．单链表基本操作练习 1）问题描述：在主程序中提供下列菜单： 1…建立链表 2…连接链表 3…输出链表 0…结束 2）实验要求：算法中包含下列过程，分别完成相应的功能： CreateLinklist(): 从键盘输入数据，创建单链表 ContLinklist()：将前面建立的两个单链表首尾相连 OutputLinklist()：输出显示单链表 3．约瑟夫环问题 1）问题描述：有编号为1, 2…n 的n 个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个正整数密码。开始给定一个正整数m，从第一个人按顺时针方向自1开始报数，报到m者出列，不再参加报数，这时将出列者的密码作为m，从出列者顺时针方向的下一人开始重新自1开始报数。如此下去，直到所有人都出列。试设计算法，输出出列者的序列。 2）要求: 采用顺序和链式两种存储结构实现 实验报告格式及要求：按附件中实验报告模版书写。（具体要求见四） 2009级数据结构实验报告 实验名称：约瑟夫问题 学生姓名：李凯 班级：21班 班内序号：06 学号：09210609 日期：2010年11月5日 1．实验要求 1）功能描述：有n个人围城一个圆圈，给任意一个正整数m，从第一个人开始依次报数，数到m时则第m个人出列，重复进行，直到所有人均出列为止。请输出n个人的出列顺序。 2）输入描述：从源文件中读取。 输出描述：依次从显示屏上输出出列顺序。 2. 程序分析 1）存储结构的选择 单循环链表 2）链表的ADT定义 ADT List{ 数据对象：D={a i|a i∈ElemSet,i=1,2,3,…n,n≧0} 数据关系：R={< a i-1, a i>| a i-1 ,a i∈D,i=1,2,3,4….,n} 基本操作： ListInit(&L)；//构造一个空的单链表表L ListEmpty(L); //判断单链表L是否是空表，若是，则返回1，否则返回0. ListLength(L); //求单链表L的长度 GetElem（L，i）；//返回链表L中第i个数据元素的值； ListSort(LinkList [内容要求] 1、存储结构：顺序表、单链表或其他存储结构，需要画示意图，可参考书上P59 页图2-9 2.2 关键算法分析 结点类： template 数据结构实验报告 1．实验要求 (1)实验目的 通过选择下面两个题目之一，学习、实现、对比各种排序算法，掌握各种排序算法的优劣，以及各种算法使用的情况。 (2)实验内容 使用简单数组实现下面各种排序算法，并进行比较。 排序算法： 1、插入排序 2、希尔排序 3、冒泡排序 4、快速排序 5、简单选择排序 6、堆排序（选作） 7、归并排序（选作） 8、基数排序（选作） 9、其他 要求： 1、测试数据分成三类：正序、逆序、随机数据 2、对于这三类数据，比较上述排序算法中关键字的比较次数和移动次数（其 中关键字交换计为3次移动）。 3、对于这三类数据，比较上述排序算法中不同算法的执行时间，精确到微秒 （选作） 4、对2和3的结果进行分析，验证上述各种算法的时间复杂度 编写测试main()函数测试排序算法的正确性。 2. 程序分析 2.1 存储结构 顺序表: 示意图： 2.2 关键算法分析 （1）测试数据的产生：正序、逆序、随机数据 用两个数组实现乱序、顺序以及逆序数据的排序。 基本思想为：随机序列产生一个指定长度的乱序序列，然后通过memcpy()函数拷贝到第 二个数组里，第二个数组作为乱序序列的保存数组，每次对第一个数组进行排序，之后拷贝第二个数组中的乱序序列到第一个数组，实现各次乱序排列。只要算法正确（第一步可以检验），之后顺序排列只需反复对第一个数组进行操作即可，再后用第二个数组保存逆序数组，然后同样在每次排序之后复制第二数组存储的乱序序列到第一组，对第一组反复排序即可。 <1> pRandom1=new long int[Max+1];pRandom2=new long int[Max+1]; <2> srand((unsigned)time(NULL)); for(int i = 1; i <= Max;i++ ) pRandom2[i]=rand(); <3> memcpy(obj.pRandom1,obj.pRandom2,(Max+1)*sizeof(long int)); （2）排序算法： <1>插入排序：依次将待排序的序列中的每一个记录插入到先前排序好的序列中，直到全部记录排序完毕。 /1/int j=0; /2/ for(int i =2; i <= Max;i++) parray[0]=parray[i];comparetimes[0]++; /4/parray[j+1]=parray[0];movetimes[0]+=2; 示意图： r1,r2,r3,…,ri-1,ri,ri+1,…,rn 有序区待插入无序区 <2>希尔排序：先将整个序列分割成若干个子列，分别在各个子列中运用直接插入排序，待整个序列基本有序时，再对全体记录进行一次直接插入排序。 int Sort::ShellSort(long int parray[]) {int j=0; for(int d=Max/2;d>=1;d/=2) {for(int i=d+1;i<=Max;i++) { parray[0]=parray[i]; comparetimes[1]++; for(j=i-d;j>0 && parray[0]北邮信通院数据结构实验报告三哈夫曼编码器之欧阳光明创编
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