数据结构中的串
第四章串
一、单项选择题
1.空串与空格字符组成的串的区别在于（）。
A.没有区别
B.两串的长度不相等
C.两串的长度相等
D.两串包含的字符不相同
2.一个子串在包含它的主串中的位置是指（）。
A.子串的最后那个字符在主串中的位置
B.子串的最后那个字符在主串中首次出现的位置
C.子串的第一个字符在主串中的位置
D.子串的第一个字符在主串中首次出现的位置
3.下面的说法中，只有（）是正确的。
A.字符串的长度是指串中包含的字母的个数
B.字符串的长度是指串中包含的不同字符的个数
C.若T包含在S中，则T一定是S的一个子串
D.一个字符串不能说是其自身的一个子串
4.两个字符串相等的条件是（）。
A.两串的长度相等
B.两串包含的字符相同
C.两串的长度相等，并且两串包含的字符相同
D.两串的长度相等，并且对应位置上的字符相同
5. 若SUBSTR（S，i，k）表示求S中从第i个字符开始的连续k个字符组成的子串的操作，则对于S=“Beijing＆Nanjing”，SUBSTR（S，4，5）=（）。
A.“ijing”
B.“jing＆”
C.“ingNa”
D.“ing＆N”
6. 若INDEX（S，T）表示求T在S中的位置的操作，则对于S=“Beijing＆Nanjing”，T=“jing”，INDEX（S，T）=（）。
A.2
B.3
C.4
D.5
7. 若REPLACE（S，S1，S2）表示用字符串S2替换字符串S中的子串S1的操作，则对于S=“Beijing＆Nanjing”，S1=“Beijing”，S2=“Shanghai”，REPLACE（S，S1，S2）=（）。
A.“Nanjing＆Shanghai”
B.“Nanjing＆Nanjing”
C.“ShanghaiNanjing”
D.“Shanghai＆Nanjing”
8. 在长度为n的字符串S的第i个位置插入另外一个字符串，i的合法值应该是（）。
A.i＞0
B. i≤n
C.1≤i≤n
D.1≤i≤n+1
9.字符串采用结点大小为1的链表作为其存储结构，是指（）。
A.链表的长度为1
B.链表中只存放1个字符
C.链表的每个链结点的数据域中不仅只存放了一个字符
D.链表的每个链结点的数据域中只存放了一个字符
1. 计算机软件系统中，有两种处理字符串长度的方法：一种是___________，第二种是___________________。
2. 两个字符串相等的充要条件是_____________________和___________________。
3. 设字符串S1= “ABCDEF”，S2= “PQRS”，则运算S=CONCAT（SUB（S1，2，LEN （S2）），SUB（S1，LEN（S2），2））后的串值为___________________。
4. 串是指___________________。
5. 空串是指___________________，空格串是指___________________。
三、应用题
1、已知模式串p=’abcabaa’，求出p的next数组值和nextval数组值。
2. 模式串t=‘abcaabbcabcaabdab’,求该模式串的next函数值并写出求值的过程。
四、程序填空题
1．下列程序判断字符串s 是否对称，对称则返回1，否则返回0；如 f("abba")返回1，f("abab")返回0；
int f(____(1)____)
{ int i=0,j=0;
while (s[j])(2)________;
for(j--; i return((3)_______) } 五、算法设计题 1.设有一个长度为s的字符串，其字符顺序存放在一个一维数组的第1至第s个单元中（每个单元存放一个字符）。现要求从此串的第m个字符以后删除长度为t的子串，m 2.设s和t是表示成单链表的两个串，试编写一个找出s中第1个不在t中出现的字符（假定每个结点只存放1个字符）的算法。 习题1参考答案 一、单项选择题 1．B 2．D 3．C 4．D 5．B 6．C 7．D 8．C 9．D 二、填空题 1. 固定长度，设置长度指针 2. 两个串的长度相等，对应位置的字符相等 4. 含n个字符的有限序列（n≥0） 5. 不含任何字符的串，仅含空格字符的字符串 三、应用题 1. 2. Next函数值：01112231123456712 四、程序填空题 1．（1）char s[ ] (2) j++ (3) i >= j 五、算法设计题 1．算法描述为： int delete(char r[ ], int s, int t, int m) //从串的第m个字符以后删除长度为t的子串 { int i,j; for(i=1;i<=m;i++) r[s+i]=r[i]; for(j=m+t-i;j<=s;j++) r[s-t+j]=r[j]; return (1); } //delete 2．算法思想为： （1）链表s中取出一个字符；将该字符与单链表t中的字符依次比较； （2）当t中有与从s中取出的这个字符相等的字符，则从t中取下一个字符重复以上比较；（3）当t中没有与从s中取出的这个字符相等的字符，则算法结束。 设单链表类型为LinkList；注意，此时类型LinkList中的data成分为字符类型。 LinkString find(s,t) LinkString *s, *t; { LinkString *ps, *pt; ps=s; while(ps!=NULL) { pt=t; while((pt!=NULL)&&(ps->data!=pt->data)) pt=pt->next; if(pt= =NULL) ps=NULL; else { ps=ps->next; s=ps; } } return s; } //find 数据结构与算法基础知识总结 1 算法 算法：是指解题方案的准确而完整的描述。 算法不等于程序，也不等计算机方法，程序的编制不可能优于算法的设计。 算法的基本特征：是一组严谨地定义运算顺序的规则，每一个规则都是有效的，是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。特征包括： （1）可行性； （2）确定性，算法中每一步骤都必须有明确定义，不充许有模棱两可的解释，不允许有多义性； （3）有穷性，算法必须能在有限的时间内做完，即能在执行有限个步骤后终止，包括合理的执行时间的含义； （4）拥有足够的情报。 算法的基本要素：一是对数据对象的运算和操作；二是算法的控制结构。 指令系统：一个计算机系统能执行的所有指令的集合。 基本运算和操作包括：算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。 算法的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构。 算法基本设计方法：列举法、归纳法、递推、递归、减斗递推技术、回溯法。 算法复杂度：算法时间复杂度和算法空间复杂度。 算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。 算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。 2 数据结构的基本基本概念 数据结构研究的三个方面： （1）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即数据的逻辑结构； （2）在对数据进行处理时，各数据元素在计算机中的存储关系，即数据的存储结构；（3）对各种数据结构进行的运算。 数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。 数据的逻辑结构包含： （1）表示数据元素的信息； （2）表示各数据元素之间的前后件关系。 数据的存储结构有顺序、链接、索引等。 线性结构条件： （1）有且只有一个根结点； （2）每一个结点最多有一个前件，也最多有一个后件。 非线性结构：不满足线性结构条件的数据结构。 3 线性表及其顺序存储结构 线性表由一组数据元素构成，数据元素的位置只取决于自己的序号，元素之间的相对位置是线性的。 在复杂线性表中，由若干项数据元素组成的数据元素称为记录，而由多个记录构成的线性表又称为文件。 非空线性表的结构特征： （1）且只有一个根结点a1，它无前件； （2）有且只有一个终端结点an，它无后件； （3）除根结点与终端结点外，其他所有结点有且只有一个前件，也有且只有一个后件。结点个数n称为线性表的长度，当n=0时，称为空表。 线性表的顺序存储结构具有以下两个基本特点： （1）线性表中所有元素的所占的存储空间是连续的； （2）线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的。 ai的存储地址为：adr(ai)=adr(a1)+(i-1)k,，adr(a1)为第一个元素的地址，k代表每个元素占的字节数。 顺序表的运算：插入、删除。（详见14--16页） 4 栈和队列 栈是限定在一端进行插入与删除的线性表，允许插入与删除的一端称为栈顶，不允许插入与删除的另一端称为栈底。 栈按照“先进后出”（filo）或“后进先出”（lifo）组织数据，栈具有记忆作用。用top表示栈顶位置，用bottom表示栈底。 栈的基本运算：（1）插入元素称为入栈运算；（2）删除元素称为退栈运算；（3）读栈顶元素是将栈顶元素赋给一个指定的变量，此时指针无变化。 队列是指允许在一端（队尾）进入插入，而在另一端（队头）进行删除的线性表。rear指针指向队尾，front指针指向队头。 队列是“先进行出”（fifo）或“后进后出”（lilo）的线性表。 队列运算包括（1）入队运算：从队尾插入一个元素；（2）退队运算：从队头删除一个元素。循环队列：s=0表示队列空，s=1且front=rear表示队列满 实验九串的基本操作 #include 数据结构中栈的介绍 1.栈的概念 栈（Stack）是一种特殊的表，这种表只在表的一端进行插入和删除操作。允许插入和删除数据元素的这一端称为栈顶；而另一固定的一端称为栈底。不含任何元素的栈称为空栈。 栈的修改是按后进先出的原则进行的。栈又称为后进先出(Last In First Out)表，简称为LIFO表。 如图1所示：假设一个栈S中的元素为a n,a n-1,..,a1，则称a1为栈底元素，a n为栈顶元素。 图1 图 2 2.栈的存储与操作 由于栈是一个特殊的表，可以用一维数组来实现栈。同时设立指针t（称为栈顶指针）来指示栈顶元素的当前位置。 我们用一个数组s[1..m]来表示一个栈时，将栈底固定在数组的底部，即s[1]为最早入栈的元素，并让栈向数组上方(下标增大的方向)扩展。当t=0时，表示这个栈为一个空栈。当t=m时，表示这个栈已满。 可以用下列方式定义栈： const m=栈表目数的上限; type stack=array[1..m] of stype; {栈的数据类型} var s:stack; t:integer; {栈顶指针} 进栈、出栈操作的过程和函数（假设栈元素的数据类型为整型）： (1)进栈过程（push） ①若t≥m时，则给出溢出信息，作出错处理（进栈前首先检查栈是否已满，满则溢出；不满则作②）； ②置t=t+1（栈指针加１，指向进栈地址）； ③S(t)=x，结束（x为新进栈的元素）； procedure push(var s:stack; x:integer;var t:integer); begin if t=m then writeln('overflow') else begin 数据结构知识点概括 第一章概论 数据就是指能够被计算机识别、存储和加工处理的信息的载体。 数据元素是数据的基本单位，可以由若干个数据项组成。数据项是具有独立含义的最小标识单位。 数据结构的定义： ·逻辑结构：从逻辑结构上描述数据，独立于计算机。·线性结构：一对一关系。 ·线性结构：多对多关系。 ·存储结构：是逻辑结构用计算机语言的实现。·顺序存储结构：如数组。 ·链式存储结构：如链表。 ·索引存储结构：·稠密索引：每个结点都有索引项。 ·稀疏索引：每组结点都有索引项。 ·散列存储结构：如散列表。 ·数据运算。 ·对数据的操作。定义在逻辑结构上，每种逻辑结构都有一个运算集合。 ·常用的有：检索、插入、删除、更新、排序。 数据类型：是一个值的集合以及在这些值上定义的一组操作的总称。 ·结构类型：由用户借助于描述机制定义，是导出类型。 抽象数据类型ADT：·是抽象数据的组织和与之的操作。相当于在概念层上描述问题。 ·优点是将数据和操作封装在一起实现了信息隐藏。 程序设计的实质是对实际问题选择一种好的数据结构，设计一个好的算法。算法取决于数据结构。 算法是一个良定义的计算过程，以一个或多个值输入，并以一个或多个值输出。 评价算法的好坏的因素：·算法是正确的； ·执行算法的时间； ·执行算法的存储空间（主要是辅助存储空间）； ·算法易于理解、编码、调试。 时间复杂度：是某个算法的时间耗费，它是该算法所求解问题规模n的函数。 渐近时间复杂度：是指当问题规模趋向无穷大时，该算法时间复杂度的数量级。 评价一个算法的时间性能时，主要标准就是算法的渐近时间复杂度。 算法中语句的频度不仅与问题规模有关，还与输入实例中各元素的取值相关。 时间复杂度按数量级递增排列依次为：常数阶O（1）、对数阶O（log2n）、线性阶O（n）、线性对数阶O（nlog2n）、平方阶O （n^2）、立方阶O（n^3）、……k次方阶O（n^k）、指数阶O（2^n）。 /** *名词解释1、数据：是信息的载体，能够被计算机识别、存储和加工处理。 *2、数据元素：是数据的基本单位，也称为元素、结点、顶点、记录。一个数据元素可以由若干个数据项组成，数据项是具有独立含义的最小标识单位。 *3、数据结构：指的是数据及数据之间的相互关系，即数据的组织形式，它包括数据的逻辑结构、数据的存储结构和数据的运算三个方面的内容。 *4、数据的逻辑结构：指数据元素之间的逻辑关系，即从逻辑关系上描述数据，它与数据的存储无关，是独立于计算机的。 *5、数据的存储结构：指数据元素及其关系在计算机存储器内的表示。是数据的逻辑结构用计算机语言的实现，是依赖于计算机语言的。 *6、线性结构：其逻辑特征为，若结构是非空集，则有且仅有一个开始结点和一个终端结点，并且其余每个结点只有一个直接前趋和一个直接后继。 *7、非线性结构：其逻辑特征为一个结点可能有多个直接前趋和直接后继。 *8、算法：是任意一个良定义的计算过程，它以一个或多个值作为输入，并产生一个或多个值作为输出；即一个算法是一系列将输入转换为输出的计算步骤。 *9、算法的时间复杂度T(n)：是该算法的时间耗费，它是该算法所求解问题规模n趋向无穷大时，我们把时间复杂度T(n)的数量级（阶）称为算法的渐近时间复杂度。 *10、最坏和平均时间复杂度：由于算法中语句的频度不仅与问题规模n有关，还与输入实例等因素有关；这时可用最坏情况下时间复杂度作为算法的时间复杂度。而平均时间复杂度是指所有的输入实例均以等概率出现的情况下，算法的期望运行时间。 *11、数据的运算：指对数据施加的操作。数据的运算是定义在数据的逻辑结构上的，而实现是要在存储结构上进行。 *12、线性表：由n(n≥0)个结点组成的有限序列。其逻辑特征反映了结点间一对一的关系（一个结点对应一个直接后继，除终端结点外；或一个结点对应一个直接前趋，除开始结点外），这是一种线性结构。 *13、顺序表：顺序存储的线性表，它是一种随机存取结构。通过将相邻结点存放在相邻物理位置上来反映结点间逻辑关系。 *14、单链表：每个结点有两个域：一个值域data；另一个指针域next，用来指向该结点的直接后继结点。头指针是它的充分必要的信息。单链表是一种单向的结构。 *15、双链表：每个结点中增加了一个prior，用来指向该点的直接前趋结点。它是一种双向、对称的结构。 *16、循环链表：是一种首尾相接的链表。单循环链表形成一个next链环，而双循环链表形成next链环和prior链环。 *17、存储密度：是指结点数据本身所占的存储量和整个结点结构所占的存储量之比。顺序表的存储密度为1，而链表的存储密度小于1。 *18、栈：只允许在一端进行插入、删除运算的线性表，称为“栈”（stack）。 *19、LIFO表：即后进先出表，修改操作按后进先出的原则进行。譬如栈就是一种LIFO 表。 *20、顺序栈：采用顺序存储结构的栈，称为顺序栈。 *21、链栈：采用链式存储结构的栈，称为链栈。 *22、队列：只允许在一端进行插入、另一端进行删除运算的线性表，称为“队列”（queue）。*23、FIFO表：即先进先出表。譬如队列就是一种FIFO表。 *24、顺序队列：采用顺序存储结构的队列，称为顺序队列。 *25、循环队列：为克服顺序队列中假上溢现象，将向量空间想象为一个首尾相接的圆环， 实验三串 //串的基本操作 #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #define MAXSTRLEN 255 typedef unsigned char SString[MAXSTRLEN+1]; void strlength(SString S)//求字串并放到 S[0] 中 { int m; for(m=1;S[m]!='\0';m++); S[0]=m-1; } void insert(SString S,int n,char a)//是插入的位置 a 是插入的字符{ strlength(S); int i; for(i=S[0];i>=n;i--) S[i+1]=S[i]; S[n]=a; S[S[0]+2]='\0'; } int compare(SString S,SString T) { strlength(S); strlength(T); int i; for(i=1;i<=S[0]&&i<=T[0];i++) { if(S[i]>T[i]) return 1; if(S[i] else if(S[0] 北京理工大学珠海学院实验报告 ZHUHAI CAMPAUS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 班级软件工程3班学号 150202102309姓名郭荣栋 指导教师余俊杰成绩 实验题目栈的实现与应用实验时间 一、实验目的、意义 （1）理解栈的特点，掌握栈的定义和基本操作。 （2）掌握进栈、出栈、清空栈运算的实现方法。 （3）熟练掌握顺序栈的操作及应用。 二、实验内容及要求 1.定义顺序栈，完成栈的基本操作：建空栈、入栈、出栈、取栈顶元素（参见教材45页）。 2. 调用栈的基本操作，将输入的十进制数转换成十六进制数。 3. 调用栈的基本操作，实现表达式求值，如输入3*（7-2）#，得到结果15。 三、实验结果及分析 （所输入的数据及相应的运行结果，运行结果要有提示信息，运行结果采用截图方式给出。） 四、程序清单(包含注释) 1、2. #include typedef int SElemType; typedef int Status; typedef struct{ SElemType *base; SElemType *top; int stacksize; }Sqstack; void StackTraverse(Sqstack S) { while (S.top != S.base) { cout << *(S.top-1) << endl; S.top--; } } Status InitStack(Sqstack &S){ S.base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType)); if(!S.base){ exit(OVERFLOW); } 第1章绪论 知识点归纳 一、数据结构概述 1.数据结构的定义 （1）基本概念 数据是描述客观事物的数和字符的集合，是计算机能操作的对象的总称，也是计算机处理信息的某种特定的符号表示形式。 （2）相关术语 ① 数据元素 数据元素又称元素、节点、顶点、记录等。数据元素是数据的基本单位。有时候，一个数据元素可以由若干个数据项组成。 ② 数据项 数据项又称字段或域，它是具有独立含义的最小数据单位。 ③ 数据对象 数据对象是性质相同的数据元素的集合，它是数据的子集。 （3）数据结构的内容 ① 数据元素之间的逻辑关系，即数据的逻辑结构，它是数据结构在用户面前呈现的形式。 ② 数据元素及其关系在计算机存储器中的存储方式，即数据的存储结构，又称数据的物理结构。 ③ 施加在数据上的操作，即数据的运算。 （4）逻辑结构 数据的逻辑结构是从逻辑关系（主要是指数据元素的相邻关系）上描述数据的，它与数据的存储无关，是独立于计算机的。因此，数据的逻辑结构可以看作是从具体问题抽象出来的数学模型。 （5）存储结构 数据的存储结构是逻辑结构用计算机语言的实现或在计算机中的表示（又称映像），也就是逻辑结构在计算机中的存储方式，它是依赖于计算机语言的。一般只在高级语言（例如C／C++语言）的层次上讨论存储结构。 数据的运算最终需在对应的存储结构上用算法实现。 总之，数据结构是一门讨论“描述现实世界实体的数学模型（通常为非数值计算）及其之上的运算在计算机中如何表示和实现”的学科。 （6）数据结构的表示 对于一种数据结构，其逻辑结构总是惟一的，但它可能对应多种存储结构，并且在不同的存储结构中，同一运算的实现过程可能不同。 描述数据结构通常采用二元组表示： 第四章串 重点难点 理解"串"类型定义中各基本操作的特点，并能正确利用它们进行串的其它操作；掌握串类型的各种存储表示方法；理解串的两种匹配算法。 典型例题 1、简述下列每对术语的区别： 空串和空白串；串常量和串变量；主串和子串；静态分配的顺序串和动态分配的顺序串；【解】 （1）空串是指不包含任何字符的串，它的长度为零。 空白串是指包含一个或多个空格的串，空格也是字符。 （2）串常量是指在程序中只可引用但不可改变其值的串。 串变量是可以在运行中改变其值的。 （3）主串和子串是相对的，一个串中任意个连续字符组成的串就是这个串的子串，而包含子串的串就称为主串。 （4）静态分配的顺序串是指串的存储空间是确定的，即串值空间的大小是静态的，在编译时刻就被确定。 动态分配的顺序串是在编译时不分配串值空间，在运行过程中用malloc和free等函数根据需要动态地分配和释放字符数组的空间(这个空间长度由分配时确定，也是顺序存储空间)。 2、以HString为存储表示，写一个求子串的算法。 【解】HString 是指以动态分配顺序串为存储表示，其定义为： typedef struct { char *ch; int length; }HString; void *substr( HString *sub,HString *s,int pos,int len) {//用sub返回串s的第pos个字符起长度为len的子串。sub初始时为一空串 //pos的合法位置为0<=pos<=s->length-1 int i; if (pos<0||pos>s->length-1||len<=0) Error("parameter error!");//参数不合法，子串为空串 if (s->length 实验报告 课程数据结构实验名称实验三串 学号姓名实验日期： 串的操作 实验目的： 1. 熟悉串类型的实现方法，了解简单文字处理的设计方法； 2. 熟悉C语言的字符和把字符串处理的原理和方法； 3. 熟悉并掌握模式匹配算法。 实验原理： 顺序存储结构下的关于字符串操作的基本算法。 模式匹配算法BF、KMP 实验内容： 4-19. 在4.4.3节例4-6的基础上，编写比较Brute-Force算法和KMP算法比较次数的程序。 4-20. 设串采用静态数组存储结构，编写函数实现串的替换Replace（S，start，T，V），即要求在主串S中，从位置start开始查找是否存在字串T。若主串S中存在子串T，则用子串V替换子串T，且函数返回1；若主串S中不存在子串T，则函数返回0；并要求设计主函数进行测试。一个测试例子为：S=“I am a student”,T=“student”,V=“teacher”。程序代码： 4-19的代码： /*静态存储结构*/ typedef struct { char str[MaxSize]; int length; }String; /*初始化操作*/ void Initiate(String *S) { S->length=0; } /*插入子串操作*/ int Insert(String *S, int pos, String T) /*在串S的pos位置插入子串T*/ { int i; if(pos<0||pos>S->length) { printf("The parameter pos is error!\n"); return 0; } else if(S->length+T.length>MaxSize) 数据结构基础知识整理 *名词解释1、数据：是信息的载体，能够被计算机识别、存储和加工处理。 *2、数据元素：是数据的基本单位，也称为元素、结点、顶点、记录。一个数据元素可 以由若干个数据项组成，数据项是具有独立含义的最小标识单位。 *3、数据结构：指的是数据及数据之间的相互关系，即数据的组织形式，它包括数据的 逻辑结构、数据的存储结构和数据的运算三个方面的内容。 *4、数据的逻辑结构：指数据元素之间的逻辑关系，即从逻辑关系上描述数据，它与数 据的存储无关，是独立于计算机的。 *5、数据的存储结构：指数据元素及其关系在计算机存储器内的表示。是数据的逻辑结 构用计算机语言的实现，是依赖于计算机语言的。 *6、线性结构：其逻辑特征为，若结构是非空集，则有且仅有一个开始结点和一个终端 结点，并且其余每个结点只有一个直接前趋和一个直接后继。 *7、非线性结构：其逻辑特征为一个结点可能有多个直接前趋和直接后继。 *8、算法：是任意一个良定义的计算过程，它以一个或多个值作为输入，并产生一个或 多个值作为输出；即一个算法是一系列将输入转换为输出的计算步骤。 *9、算法的时间复杂度T(n)：是该算法的时间耗费，它是该算法所求解问题规模n趋向无穷大时，我们把时间复杂度T(n)的数量级（阶）称为算法的渐近时间复杂度。 *10、最坏和平均时间复杂度：由于算法中语句的频度不仅与问题规模n有关，还与输入实例等因素有关；这时可用最坏情况下时间复杂度作为算法的时间复杂度。而平均时间复杂度是指所有的输入实例均以等概率出现的情况下，算法的期望运行时间。 *11、数据的运算：指对数据施加的操作。数据的运算是定义在数据的逻辑结构上的，而 实现是要在存储结构上进行。 *12、线性表：由n(n≥0)个结点组成的有限序列。其逻辑特征反映了结点间一对一的关 系（一个结点对应一个直接后继，除终端结点外；或一个结点对应一个直接前趋，除开始结点外），这是一种线性结构。 *13、顺序表：顺序存储的线性表，它是一种随机存取结构。通过将相邻结点存放在相邻 物理位置上来反映结点间逻辑关系。 *14、单链表：每个结点有两个域：一个值域data；另一个指针域next，用来指向该结 数据结构基本知识 数据（Data） 数据是信息的载体。它能够被计算机识别、存储和加工处理，是计算机程序加工的"原料"。随着计算机应用领域的扩大，数据的范畴包括： 整数、实数、字符串、图像和声音等。 数据元素（Data Element） 数据元素是数据的基本单位。数据元素也称元素、结点、顶点、记录。 一个数据元素可以由若干个数据项（也可称为字段、域、属性）组成。 数据项是具有独立含义的最小标识单位。 数据结构（Data Structure） 数据结构指的是数据之间的相互关系，即数据的组织形式。 1．数据结构一般包括以下三方面内容： ①数据元素之间的逻辑关系，也称数据的逻辑结构（Logical Structure）； 数据的逻辑结构是从逻辑关系上描述数据，与数据的存储无关，是独立于计算机的。数据的逻辑结构可以看作是从具体问题抽象出来的数学模型。 ②数据元素及其关系在计算机存储器内的表示，称为数据的存储结构（Storage Structure）； 数据的存储结构是逻辑结构用计算机语言的实现（亦称为映象），它依赖于计算机语言。对机器语言而言，存储结构是具体的。一般，只在高级语言的层次上讨论存储结构。 ③数据的运算，即对数据施加的操作。 数据的运算定义在数据的逻辑结构上，每种逻辑结构都有一个运算的集合。最常用的 检索、插入、删除、更新、排序等运算实际上只是在抽象的数据上所施加的一系列抽象的操作。 所谓抽象的操作，是指我们只知道这些操作是"做什么"，而无须考虑"如何做"。只有确定了存储结构之后，才考虑如何具体实现这些运算。 为了增加对数据结构的感性认识，下面举例来说明有关数据结构的概念。 【例1．1】学生成绩表，见下表。 注意：在表中指出数据元素、数据项、开始结点和终端结点等概念 （1）逻辑结构 表中的每一行是一个数据元素（或记录、结点），它由学号、姓名、各科成绩及平均成绩等数据项组成。 表中数据元素之间的逻辑关系是：对表中任一个结点，与它相邻且在它前面的结点（亦称为直接前趋（Immediate Predecessor））最多只有一个；与表中任一结点相邻且在其后的结点（亦称为直接后继（Immediate Successor））也最多只有一个。表中只有第一个结点没有直接前趋，故称为开始结点；也只有最后一个结点没有直接后继。故称之为终端结点。例如，表中"马二"所在结点的直接前趋结点和直接后继结点分别是"丁一"和"张三"所在的结点，上述结点间的关系构成了这张学生成绩表的逻辑结构。 https://www.wendangku.net/doc/f918278677.html,/homepage/KnuthRes ume.htm 1938年12月7日，Donald E. Knuth 出生 于美国威斯康星州密尔沃基市。其父是个中学教 师，经常在星期天到教堂演奏管风琴，小Knuth 耳濡目染，日后也成为教师，业余爱好也是弹管风 琴。 ☆1956年进入俄亥俄州克利夫兰的凯斯理工学院（现并入凯斯西储大学），学习物理。 1957年大学一年级暑假在学校打工，接触到当时很先进的IBM650 计算机，对其产生浓厚的兴趣。 ☆1958年改学数学，并从此与计算机结缘。 ☆1960年毕业，因为成绩过于出色，校方打破惯例，Knuth 被同时授予学士和硕士学位。随后进入加州理工学院数学系。 1960-1968年，兼任Burroughs 公司顾问。 1961年结婚，夫人小他一岁。现有一儿一女。 1963年取得博士学位，并留校任助理教授。 1964-1967年，兼任美国计算机协会刊物《程 序设计语言》编辑。 1966年升为副教授。 ☆1968年（30岁）任教于斯坦福大学计算机科学系，正教授。同年，开始撰写著名的《计算机程序设计艺术》一书。 ☆1968年《计算机程序设计艺术》第一卷《基本算法》出版。 ☆1969年，第二卷《半数字化算法》出版。 1971年获首届美国计算机协会格蕾丝·赫柏奖。 ☆1973年，第三卷《排序与搜索》出版。同年还出版了第一卷的第二版。有人曾说，看了这部书后，再谈起编程序都会变得谦虚谨慎。比尔·盖茨曾说：“如果你能读懂整套书的话，请给我发一份你的简历。”同年，当选为美国科学艺术学院院士。截至到1973年的第一卷第二版，采用都是的活字排版印刷，这需要经验丰富的活字排版工人。 ☆1974年（36岁），因在算法分析和编程语言设计方面的突出贡献，荣获美国计算机协会图灵奖，是历史上最年轻的获奖者。图灵奖被称为计算机界的诺贝尔奖。《计算机程序设计艺术》一书与牛顿的《自然哲学的数学原理》等书一起，被评为“世界历史上最伟大的十种科学著作”之一。 1975年当选为美国国家科学院院士。 ☆1976年出版第二卷第二版时采用了计算机排版技术。但是，当时的计算机排版与活字排版效果相差甚远，而且前后两卷的字体、版式和文本格式等都不一致。非常失望的Knuth 暂停了第二卷第二版的出版，决心自己设计一个比活字排版更加优美和适用的排版软件，这就是后来的TeX 。 1977年5月开始构造后来被称为 TeX 的文字处理系统，他研究了古今的排版技术，把其中最优越的部分引入TeX 中，连TeX 中 #include "stdlib.h" #include "stdio.h" #include "iostream.h" #define STRINGMAX 80 struct string {int len; char ch[STRINGMAX]; //和char *ch 作用是一样的 }; typedef struct string STRING; #define LEN STRINGMAX*sizeof(STRING)/* 串的定义*/ void create(STRING *s); void print(STRING *s); int concat(STRING *s,STRING *t); STRING *substr(STRING *s,int start,int len); void Delete(STRING *s,int start,int len); void main() {STRING *s,*t,*v; /*定义三个采用静态存储形式的串*/ t=(STRING *)malloc(LEN); /*为三个串分配相应的存储空间*/ s=(STRING *)malloc(LEN); v=(STRING *)malloc(LEN); int start,len; // int position; cout<<"请输入串s:"< 数据结构练习第四章串 一、选择题 1．函数substr(“DATASTRUCTURE”，5，9)的返回值为（）。 A. “STRUCTURE” B.“DATA” C. “ASTRUCTUR” D. “DATASTRUCTURE” 2．字符串的长度是指（）。 A. 串中不同字符的个数 B. 串中不同字母的个数 C. 串中所含字符的个数 D. 串中不同数字的个数 3．两个字符串相等的充要条件是（）。 A. 两个字符串的长度相等 B. 两个字符串中对应位置上的字符相等 C. 同时具备(A)和(B)两个条件 D. 以上答案都不对 4．关于串的叙述中，正确的是（） A．空串是只含有零个字符的串 B.空串是只含有空格字符的串 C.空串是含有零个字符或含有空格字符的串 D.串是含有一个或多个字符的有穷序列 5．下面关于串的的叙述中，哪一个是不正确的？（） A．串是字符的有限序列 B．空串是由空格构成的串 C．模式匹配是串的一种重要运算 D．串既可以采用顺序存储，也可以采用链式存储 6．设有两个串S1和S2，求S2在S1中首次出现的位置的运算称作( ) A．求子串 B.判断是否相等 C．模型匹配 D.连接 7．若串S=’software’,其子串的数目是( )。 A．8 B．37 C．36 D．9 8．串的长度是指（） A．串中所含不同字母的个数 B．串中所含字符的个数 C．串中所含不同字符的个数 D．串中所含非空格字符的个数 9．串是一种特殊的线性表，其特殊性体现在( )。 A．数据元素是一个字符 B. 可以顺序存储 C. 数据元素可以是多个字符 D. 可以链接存储 10．下面关于串的的叙述中，哪一个是不正确的（B） A. 串是字符的有限序列 B. 空串是由空格构成的串 C. 模式匹配是串的一种重要运算 D. 串既可以采用顺序存储，也可以采用链式存储 11．若串＝‘software’，其非平凡子串（非空且不同于串本身）的数目是（C）A. 8 B. 37 C. 35 D. 9 12．串是一种特殊的线性表，其特殊性体现在（B） A. 可以顺序存储 B. 数组元素是一个字符 C. 可以连续存储 D. 数据元素可以是多个字符 13. 下面关于串的的叙述中，哪一个是不正确的？（B） ????????? ? ????? ?????=01 000000010010100000 010********* Edge 第8章 图 8-1 画出1个顶点、2个顶点、3个顶点、4个顶点和5个顶点的无向完全图。试证明在n 个顶点的无向完全图中，边的条数为n(n -1)/2。 【解答】 【证明】 在有n 个顶点的无向完全图中，每一个顶点都有一条边与其它某一顶点相连，所以每一个顶点有n -1 条边与其他n -1个顶点相连，总计n 个顶点有n(n -1)条边。但在无向图中，顶点i 到顶点j 与顶点j 到顶点i 是同一条边，所以总共有n(n -1)/2条边。 8-2 右边的有向图是强连通的吗？请列出所有的简单路径。 【解答】 判断一个有向图是否强连通，要看从任一顶点出发是否能够回到该顶 点。右面的有向图做不到这一点，它不是强连通的有向图。各个顶点自成强连通分量。 所谓简单路径是指该路径上没有重复的顶点。 从顶点A 出发，到其他的各个顶点的简单路径有A →B ，A →D →B ，A →B →C ，A →D →B →C ，A →D ，A →B →E ，A →D →E ，A →D →B →E ，A →B →C →F →E ，A →D →B →C →F →E ，A →B →C →F ，A →D →B →C →F 。 从顶点B 出发，到其他各个顶点的简单路径有B →C ，B →C →F ，B →E ，B →C →F →E 。 从顶点C 出发，到其他各个顶点的简单路径有C →F ，C →F →E 。 从顶点D 出发，到其他各个顶点的简单路径有D →B ，D →B →C ，D →B →C →F ，D →E ，D →B →E ，D →B →C →F →E 。 从顶点E 出发，到其他各个顶点的简单路径无。 从顶点F 出发，到其他各个顶点的简单路径有F →E 。 8-3 给出右图的邻接矩阵、邻接表和邻接多重表表示。 【解答】 (1) 邻接矩阵 1个顶点的 无向完全图 2个顶点的 无向完全图 3个顶点的 无向完全图 4个顶点的 无向完全图 5个顶点的 无向完全图 第四章串 一、选择题 1．下面关于串的的叙述中，哪一个是不正确的？（）【北方交通大学2001 一、5（2分）】 A．串是字符的有限序列B．空串是由空格构成的串 C．模式匹配是串的一种重要运算D．串既可以采用顺序存储，也可以采用链式存储 2 若串S1=‘ABCDEFG’, S2=‘9898’,S3=‘###’,S4=‘012345’,执行 concat(replace(S1,substr(S1,length(S2),length(S3)),S3),substr(S4,index(S2,‘8’),length(S2))) 其结果为（）【北方交通大学1999 一、5 （25/7分）】 A．ABC###G0123 B．ABCD###2345 C．ABC###G2345 D．ABC###2345 E．ABC###G1234 F．ABCD###1234 G．ABC###01234 3．设有两个串p和q，其中q是p的子串，求q在p中首次出现的位置的算法称为（）A．求子串B．联接C．匹配D．求串长 【北京邮电大学2000 二、4（20/8分）】【西安电子科技大学1996 一、1 （2分）】 4．已知串S=‘aaab’,其Next数组值为（）。【西安电子科技大学1996 一、7 （2分）】A．0123 B．1123 C．1231 D．1211 5．串‘ababaaababaa’的next数组为（）。【中山大学1999 一、7】A．012345678999 B．012121111212 C．011234223456 D．0123012322345 6．字符串‘ababaabab’的nextval 为（） A．(0,1,0,1,04,1,0,1) B．(0,1,0,1,0,2,1,0,1) C．(0,1,0,1,0,0,0,1,1) D．(0,1,0,1,0,1,0,1,1 ) 【北京邮电大学1999 一、1（2分）】 7．模式串t=‘abcaabbcabcaabdab’，该模式串的next数组的值为（），nextval数组的值为（）。 A．0 1 1 1 2 2 1 1 1 2 3 4 5 6 7 1 2 B．0 1 1 1 2 1 2 1 1 2 3 4 5 6 1 1 2 C．0 1 1 1 0 0 1 3 1 0 1 1 0 0 7 0 1 D．0 1 1 1 2 2 3 1 1 2 3 4 5 6 7 1 2 E．0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 7 0 1 F．0 1 1 0 2 1 3 1 0 1 1 0 2 1 7 0 1 【北京邮电大学1998 二、3 （2分）】 8．若串S=’software’,其子串的数目是（）。【西安电子科技大学2001应用一、2（2分）】 A．8 B．37 C．36 D．9 9．设S为一个长度为n的字符串，其中的字符各不相同，则S中的互异的非平凡子串（非空且不同于S本身）的个数为（）。【中科院计算所1997 】 A．2n-1 B．n2 C．(n2/2)+(n/2) D．(n2/2)+(n/2)-1 E. (n2/2)-(n/2)-1 F.其他情况 10．串的长度是指（）【北京工商大学2001 一、6 （3分）】 A．串中所含不同字母的个数B．串中所含字符的个数 C．串中所含不同字符的个数D．串中所含非空格字符的个数 二、判断题 1．KMP算法的特点是在模式匹配时指示主串的指针不会变小。（）【北京邮电大学2002 一、4 （1分）】 2．设模式串的长度为m,目标串的长度为n，当n≈m且处理只匹配一次的模式时，朴素的匹配（即子串定位函数）算法所花的时间代价可能会更为节省。（）【长沙铁道学院1998 数据是信息的载体，是描述客观事物的数、字符、以及所有能输入到计算机中，被计算机程序识别和处理的符号（数值、字符等）的集合。 数据元素（数据成员）是数据的基本单位。在不同的条件下，数据元素又可称为元素、结点、顶点、记录等 数据对象具有相同性质的数据元素（数据成员）的集合 数据结构由某一数据对象及该对象中所有数据成员之间的关系组成。记为Data_Structure = {D, R}其中，D是某一数据对象，R是该对象中所有数据成员之间的关系的有限集合。 数据类型是指一种类型，以及定义在这个值集合上的一组操作的总称。 判断一个算法的优劣主要标准：正确性、可使用性、可读性、效率、健壮性、简单性。 算法效率的衡量方法：后期测试，事前估计 算法分析是算法的渐进分析简称 数据结构包括“逻辑结构”和“物理结构”两个方面(层次): 逻辑结构是对数据成员之间的逻辑关系的描述，它可以用一个数据成员的集合和定义在此集合上的若干关系来表示物理结构是逻辑结构在计算机中的表示和实现，故又称“存储结构” 线性表的定义：n（≥ 0）个表项的有限序列L =（a1, a2, …, an）ai是表项，n是表长度。第一个表项是表头，最后一个是表尾。 线性表的特点：表中元素的数据类型相同；线性表中，结点和结点间的关系是一对一的，有序表和无序表线性表的存储方式。一，顺序存储方式，二，链表存储方式。 顺序表的存储表示有2种方式：静态方式和动态方式。 顺序表的定义是：把线性表中的所有表项按照其逻辑顺序依次存储到从计算机存储中指定存储位置开始的一块连续的存储空间中。 顺序表的特点：用地址连续的一块存储空间顺序存放各表项，各表项的逻辑顺序与物理顺序一致，对各个表项可以顺序访问，也可以随机访问。 单链表是一种最简单的链表表示，也叫线性链表，用她来表示线性表时，用指针表示结点间的逻辑关系。特点：是长度可以很方便地进行扩充。 连续存储方式（顺序表）特点：存储利用率高，存取速度快缺点：插入、删除等操作时需要移动大量数据： 链式存储方式（链表）特点：适应表的动态增长和删除。缺点：需要额外的指针存储空间 单链表的类定义：多个类表达一个概念(单链表)。分为：链表结点(ListNode)类，链表(List)类。 循环链表的概念：是另一种形式的表示线性表的链表，它的结点结构与单链表相同，与单链表不同的是链表中表尾结点的LINK域中不是NULL，而是存放了一个指向链表开始结点的指针，这样，只要知道表中任何一个结点的地址，就能遍历表中其他任何一结点。 双向链表的概念：在双向链表的没饿结点中应有两个链接指针作为它的数据成员：1LINK指示它的前驱结点，RLINK 指示它的后继结点，因此，双向链表的每个结点至少有3个域：1LINK(前驱指针) DADA（数据）RLINK（后继指针）。栈：定义为只允许在表的末端进行插入和删除的线性表。特点是：后进先出。 递归的定义：若一个对象部分地包含它自己，或用它自己给自己定义, 则称这个对象是递归的；若一个过程直接地或间接地调用自己, 则称这个过程是递归的过程。以下三种情况常常用到递归方法一。定义是递归的二。数据结构是递归的三问题的解法是递归的。 队列：队列是只允许在一端删除，在另一端插入的顺序表允许删除的一端叫做队头，允许插入的一端叫做队尾。特性：先进先出。 优先级队列：是不同于先进先出队列的另一种队列。每次从队列中取出的是具有最高优先权的元素。多维数组是一维数组的推广。 多维数组是一维数组的推广。多维数组的特点是每一个数据元素可以有多个直接前驱和多个直接后继。数组元素的下标一般具有固定的下界和上界，因此它比其他复杂的非线性结构简单。 字符串是n ( ≥ 0 ) 个字符的有限序列，记作S : “c1c2c3…cn”其中，S 是串名字c1c2c3…cn”是串值ci 是串中字符n 是串的长度，n = 0 称为空串。 广义表是n ( ≥0 ) 个表元素组成的有限序列，记作LS (a1, a2, a3, …, an)，LS 是表名，ai 是表元素，可以是表（称为子表），可以是数据元素（称为原子）。n为表的长度。n = 0 的广义表为空表。n > 0时，表的第一个表元素称为广义表的表头（head），除此之外，其它表元素组成的表称为广义表的表尾（tail 有根树：一棵有根树T，简称为树，它是n (n≥0) 个结点的有限集合。当n = 0时，T 称为空树；否则，T 是非空树，记作T={ 空集n=0 {r,T1,T2….Tn},n>0数据结构与算法基础知识总结
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