数据结构课后习题答案详解(C语言版_严蔚敏)
数据结构习题集答案(C 语言版严蔚敏)
第1章 绪论
1.1 简述下列术语：数据，数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型。
解：数据是对客观事物的符号表示。在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。
数据元素是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。 数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。 存储结构是数据结构在计算机中的表示。
数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称。
抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。是对一般数据类型的扩展。 1.2 试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别。
解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念，但含义比一般数据类型更广、更抽象。一般数据类型由具体语言系统内部定义，直接提供给编程者定义用户数据，因此称它们为预定义数据类型。抽象数据类型通常由编程者定义，包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作。在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时，要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明，不考虑数据的存储结构和操作的具体实现，这样抽象层次更高，更能为其他用户提供良好的使用接口。 1.3 设有数据结构(D,R)，其中
{}4,3,2,1d d d d D =，{}r R =，()()(){}4,3,3,2,2,1d d d d d d r =
试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图。
解：
1.4 试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数）。 解：
ADT Complex{ 数据对象：D={r,i|r,i 为实数} 数据关系：R={
操作结果：构造一个复数C ，其实部和虚部分别为re 和im DestroyCmoplex(&C)
操作结果：销毁复数C Get(C,k,&e)
操作结果：用e 返回复数C 的第k 元的值
Put(&C,k,e)
操作结果：改变复数C的第k元的值为e
IsAscending(C)
操作结果：如果复数C的两个元素按升序排列，则返回1，否则返回0 IsDescending(C)
操作结果：如果复数C的两个元素按降序排列，则返回1，否则返回0 Max(C,&e)
操作结果：用e返回复数C的两个元素中值较大的一个
Min(C,&e)
操作结果：用e返回复数C的两个元素中值较小的一个}ADT Complex
ADT RationalNumber{
数据对象：D={s,m|s,m为自然数，且m不为0}
数据关系：R={
基本操作：
InitRationalNumber(&R,s,m)
操作结果：构造一个有理数R，其分子和分母分别为s和m
DestroyRationalNumber(&R)
操作结果：销毁有理数R
Get(R,k,&e)
操作结果：用e返回有理数R的第k元的值
Put(&R,k,e)
操作结果：改变有理数R的第k元的值为e
IsAscending(R)
操作结果：若有理数R的两个元素按升序排列，则返回1，否则返回0 IsDescending(R)
操作结果：若有理数R的两个元素按降序排列，则返回1，否则返回0 Max(R,&e)
操作结果：用e返回有理数R的两个元素中值较大的一个
Min(R,&e)
操作结果：用e返回有理数R的两个元素中值较小的一个}ADT RationalNumber
1.5 试画出与下列程序段等价的框图。
(1) product=1; i=1;
while(i<=n){
product *= i;
i++;
}
(2) i=0;
do {
i++;
} while((i!=n) && (a[i]!=x));
(3) switch {
case x case x=y: z=abs(x*y); break; default: z=(x-y)/abs(x)*abs(y); } 1.6 在程序设计中，常用下列三种不同的出错处理方式： (1) 用exit语句终止执行并报告错误； (2) 以函数的返回值区别正确返回或错误返回； (3) 设置一个整型变量的函数参数以区别正确返回或某种错误返回。 试讨论这三种方法各自的优缺点。 解：(1)exit常用于异常错误处理，它可以强行中断程序的执行，返回操作系统。 (2)以函数的返回值判断正确与否常用于子程序的测试，便于实现程序的局部控制。 (3)用整型函数进行错误处理的优点是可以给出错误类型，便于迅速确定错误。 1.7 在程序设计中，可采用下列三种方法实现输出和输入： (1) 通过scanf和printf语句； (2) 通过函数的参数显式传递； (3) 通过全局变量隐式传递。 试讨论这三种方法的优缺点。 解：(1)用scanf和printf直接进行输入输出的好处是形象、直观，但缺点是需要对其进行格式控制，较为烦琐，如果出现错误，则会引起整个系统的崩溃。 (2)通过函数的参数传递进行输入输出，便于实现信息的隐蔽，减少出错的可能。 (3)通过全局变量的隐式传递进行输入输出最为方便，只需修改变量的值即可，但过多的全局变量使程序的维护较为困难。 1.8 设n为正整数。试确定下列各程序段中前置以记号@的语句的频度： (1) i=1; k=0; while(i<=n-1){ @ k += 10*i; i++; } (2) i=1; k=0; do { @ k += 10*i; i++; } while(i<=n-1); (3) i=1; k=0; while (i<=n-1) { i++; @ k += 10*i; } (4) k=0; for(i=1; i<=n; i++) { for(j=i; j<=n; j++) @ k++; } (5) for(i=1; i<=n; i++) { for(j=1; j<=i; j++) { for(k=1; k<=j; k++) @ x += delta; } (6) i=1; j=0; while(i+j<=n) { @ if(i>j) j++; else i++; } (7) x=n; y=0; // n 是不小于1的常数 while(x>=(y+1)*(y+1)) { @ y++; } (8) x=91; y=100; while(y>0) { @ if(x>100) { x -= 10; y--; } else x++; } 解：(1) n-1 (2) n-1 (3) n-1 (4) n+(n-1)+(n-2)+ (1) 2 ) 1(+n n (5) 1+(1+2)+(1+2+3)+...+(1+2+3+...+n)= ∑=+n i i i 1 2) 1( =∑∑∑∑====+=+=+n i n i n i n i i i i i i i 1 121212121)(21)1(21 = )32)(1(12 1 )1(41)12)(1(121++=++++n n n n n n n n (6) n (7) ??n 向下取整 (8) 1100 1.9 假设n 为2的乘幂，并且n>2，试求下列算法的时间复杂度及变量count 的值（以n 的函数形式表示）。 int Time(int n) { count = 0; x=2; while(x x *= 2; count++; } return count; } 解：)(log 2n o count=2log 2 -n 1.11 已知有实现同一功能的两个算法，其时间复杂度分别为()n O 2和()10 n O ，假设现实计算机可连续 运算的时间为7 10秒（100多天），又每秒可执行基本操作（根据这些操作来估算算法时间复杂度）5 10次。试问在此条件下，这两个算法可解问题的规模（即n 值的范围）各为多少？哪个算法更适宜？请说明理由。 解：12102 =n n=40 1210 10=n n=16 则对于同样的循环次数n ，在这个规模下，第二种算法所花费的代价要大得多。故在这个规模下，第一种算法更适宜。 1.12 设有以下三个函数： ()10002124++=n n n f ，()3450015n n n g +=，()n n n n h log 5005.3+= 请判断以下断言正确与否： (1) f(n)是O(g(n)) (2) h(n)是O(f(n)) (3) g(n)是O(h(n)) (4) h(n)是O(n 3.5 ) (5) h(n)是O(nlogn) 解：(1)对 (2)错 (3)错 (4)对 (5)错 1.13 试设定若干n 值，比较两函数2 n 和n n 2log 50的增长趋势，并确定n 在什么范围内，函数2n 的值 大于n n 2 log 50的值。 解：2 n 的增长趋势快。但在n 较小的时候，n n 2log 50的值较大。 当n>438时，n n n 22 log 50> 1.14 判断下列各对函数 ()n f 和()n g ，当∞→n 时，哪个函数增长更快？ (1) ()( ) 3 10!ln 102n n n n f ++=，()724++=n n n g (2) ()()() 2 5!ln +=n n f ，()5.213n n g = (3) ()141.2++=n n n f ，()()()n n n g +=2 !ln (4) ()()()2 223 n n n f +=，()()52 n n n g n += 解：(1)g(n)快 (2)g(n)快 (3)f(n)快 (4) f(n)快 1.15 试用数学归纳法证明： (1) ()()6/12112 ++=∑=n n n i n i ()0≥n (2) () ()1/11 0--=+=∑x x x n n i i ()0,1≥≠n x (3) 12211-=∑=-n n i i ()1≥n (4) ()2 1 12n i n i =-∑= ()1≥n 1.16 试写一算法，自大至小依次输出顺序读入的三个整数X ，Y 和Z 的值 解： int max3(int x,int y,int z) { if(x>y) if(x>z) return x; else return z; else if(y>z) return y; else return z; } 1.17 已知k 阶斐波那契序列的定义为 00=f ，01=f ，…，02=-k f ，11=-k f ； k n n n n f f f f ---+++= 21， ,1,+=k k n 试编写求k 阶斐波那契序列的第m 项值的函数算法，k 和m 均以值调用的形式在函数参数表中出现。 解：k>0为阶数，n 为数列的第n 项 int Fibonacci(int k,int n) { if(k<1) exit(OVERFLOW); int *p,x; p=new int[k+1]; if(!p) exit(OVERFLOW); int i,j; for(i=0;i } for(i=k+1;i for(j=0;j p[k]=2*p[k-1]-x; } return p[k]; } 1.18 假设有A ，B ，C ，D ，E 五个高等院校进行田径对抗赛，各院校的单项成绩均已存入计算机，并构成一张表，表中每一行的形式为 项目名称 性别 校名 成绩 得分 编写算法，处理上述表格，以统计各院校的男、女总分和团体总分，并输出。 解： typedef enum{A,B,C,D,E} SchoolName; typedef enum{Female,Male} SexType; typedef struct{ char event[3]; //项目 SexType sex; SchoolName school; int score; } Component; typedef struct{ int MaleSum; //男团总分 int FemaleSum; //女团总分 int TotalSum; //团体总分 } Sum; Sum SumScore(SchoolName sn,Component a[],int n) { Sum temp; temp.MaleSum=0; temp.FemaleSum=0; temp.TotalSum=0; int i; for(i=0;i } } temp.TotalSum=temp.MaleSum+temp.FemaleSum; return temp; } 1.19 试编写算法，计算i i 2!*的值并存入数组a[0..arrsize-1]的第i-1个分量中(i=1,2,…,n)。假设计算机中允许的整数最大值为maxint ，则当n>arrsize 或对某个()n k k ≤≤1，使int max 2!>?k k 时， 应按出错处理。注意选择你认为较好的出错处理方法。 解： #include #include int main() { int i,k; int a[ArrSize]; cout<<"Enter k:"; cin>>k; if(k>ArrSize-1) exit(0); for(i=0;i<=k;i++){ if(i==0) a[i]=1; else{ if(2*i*a[i-1]>MAXINT) exit(0); else a[i]=2*i*a[i-1]; } } for(i=0;i<=k;i++){ if(a[i]>MAXINT) exit(0); else cout< return 0; } 1.20 试编写算法求一元多项式的值()∑==n i i i n x a x P 0 的值()0x P n ，并确定算法中每一语句的执行次数 和整个算法的时间复杂度。注意选择你认为较好的输入和输出方法。本题的输入为()n i a i ,,1,0 =，0 x 和n ，输出为()0x P n 。 解： #include double polynomail(int a[],int i,double x,int n); int main() { double x; int n,i; int a[N]; cout<<"输入变量的值x:"; cin>>x; cout<<"输入多项式的阶次n:"; cin>>n; if(n>N-1) exit(0); cout<<"输入多项式的系数a[0]--a[n]:"; for(i=0;i<=n;i++) cin>>a[i]; cout<<"The polynomail value is "< return 0; } double polynomail(int a[],int i,double x,int n) { if(i>0) return a[n-i]+polynomail(a,i-1,x,n)*x; else return a[n]; } 本算法的时间复杂度为o(n)。 第2章线性表 2.1 描述以下三个概念的区别：头指针，头结点，首元结点（第一个元素结点）。 解：头指针是指向链表中第一个结点的指针。首元结点是指链表中存储第一个数据元素的结点。头结点是在首元结点之前附设的一个结点，该结点不存储数据元素，其指针域指向首元结点，其作用主要是为了方便对链表的操作。它可以对空表、非空表以及首元结点的操作进行统一处理。 2.2 填空题。 解：(1) 在顺序表中插入或删除一个元素，需要平均移动表中一半元素，具体移动的元素个数与元素在表中的位置有关。 (2) 顺序表中逻辑上相邻的元素的物理位置必定紧邻。单链表中逻辑上相邻的元素的物理位置不一定紧邻。 (3) 在单链表中，除了首元结点外，任一结点的存储位置由其前驱结点的链域的值指示。 (4) 在单链表中设置头结点的作用是插入和删除首元结点时不用进行特殊处理。 2.3 在什么情况下用顺序表比链表好？ 解：当线性表的数据元素在物理位置上是连续存储的时候，用顺序表比用链表好，其特点是可以进行随机存取。 2.4 对以下单链表分别执行下列各程序段，并画出结果示意图。 解： 2.5 画出执行下列各行语句后各指针及链表的示意图。 L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); P=L; for(i=1;i<=4;i++){ P->next=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); P=P->next; P->data=i*2-1; } P->next=NULL; for(i=4;i>=1;i--) Ins_LinkList(L,i+1,i*2); for(i=1;i<=3;i++) Del_LinkList(L,i); 解： 2.6 已知L是无表头结点的单链表，且P结点既不是首元结点，也不是尾元结点，试从下列提供的答案中选择合适的语句序列。 a. 在P结点后插入S结点的语句序列是__________________。 b. 在P结点前插入S结点的语句序列是__________________。 c. 在表首插入S结点的语句序列是__________________。 d. 在表尾插入S结点的语句序列是__________________。 (1) P->next=S; (2) P->next=P->next->next; (3) P->next=S->next; (4) S->next=P->next; (5) S->next=L; (6) S->next=NULL; (7) Q=P; (8) while(P->next!=Q) P=P->next; (9) while(P->next!=NULL) P=P->next; (10) P=Q; (11) P=L; (12) L=S; (13) L=P; 解：a. (4) (1) b. (7) (11) (8) (4) (1) c. (5) (12) d. (9) (1) (6) 2.7 已知L是带表头结点的非空单链表，且P结点既不是首元结点，也不是尾元结点，试从下列提供的答案中选择合适的语句序列。 a. 删除P结点的直接后继结点的语句序列是____________________。 b. 删除P结点的直接前驱结点的语句序列是____________________。 c. 删除P结点的语句序列是____________________。 d. 删除首元结点的语句序列是____________________。 e. 删除尾元结点的语句序列是____________________。 (1) P=P->next; (2) P->next=P; (3) P->next=P->next->next; (4) P=P->next->next; (5) while(P!=NULL) P=P->next; (6) while(Q->next!=NULL) { P=Q; Q=Q->next; } (7) while(P->next!=Q) P=P->next; (8) while(P->next->next!=Q) P=P->next; (9) while(P->next->next!=NULL) P=P->next; (10) Q=P; (11) Q=P->next; (12) P=L; (13) L=L->next; (14) free(Q); 解：a. (11) (3) (14) b. (10) (12) (8) (3) (14) c. (10) (12) (7) (3) (14) d. (12) (11) (3) (14) e. (9) (11) (3) (14) 2.8 已知P结点是某双向链表的中间结点，试从下列提供的答案中选择合适的语句序列。 a. 在P结点后插入S结点的语句序列是_______________________。 b. 在P结点前插入S结点的语句序列是_______________________。 c. 删除P结点的直接后继结点的语句序列是_______________________。 d. 删除P结点的直接前驱结点的语句序列是_______________________。 e. 删除P结点的语句序列是_______________________。 (1) P->next=P->next->next; (2) P->priou=P->priou->priou; (3) P->next=S; (4) P->priou=S; (5) S->next=P; (6) S->priou=P; (7) S->next=P->next; (8) S->priou=P->priou; (9) P->priou->next=P->next; (10) P->priou->next=P; (11) P->next->priou=P; (12) P->next->priou=S; (13) P->priou->next=S; (14) P->next->priou=P->priou; (15) Q=P->next; (16) Q=P->priou; (17) free(P); (18) free(Q); 解：a. (7) (3) (6) (12) b. (8) (4) (5) (13) c. (15) (1) (11) (18) d. (16) (2) (10) (18) e. (14) (9) (17) 2.9 简述以下算法的功能。 (1) Status A(LinkedList L) { //L是无表头结点的单链表 if(L && L->next) { Q=L; L=L->next; P=L; while(P->next) P=P->next; P->next=Q; Q->next=NULL; } return OK; } (2) void BB(LNode *s, LNode *q) { p=s; while(p->next!=q) p=p->next; p->next =s; } void AA(LNode *pa, LNode *pb) { //pa和pb分别指向单循环链表中的两个结点 BB(pa,pb); BB(pb,pa); } 解：(1) 如果L的长度不小于2，将L的首元结点变成尾元结点。 (2) 将单循环链表拆成两个单循环链表。 2.10 指出以下算法中的错误和低效之处，并将它改写为一个既正确又高效的算法。 Status DeleteK(SqList &a,int i,int k) { //本过程从顺序存储结构的线性表a中删除第i个元素起的k个元素 if(i<1||k<0||i+k>a.length) return INFEASIBLE;//参数不合法 else { for(count=1;count //删除第一个元素 for(j=a.length;j>=i+1;j--) a.elem[j-i]=a.elem[j]; a.length--; } return OK; } 解： Status DeleteK(SqList &a,int i,int k) { //从顺序存储结构的线性表a中删除第i个元素起的k个元素 //注意i的编号从0开始 int j; if(i<0||i>a.length-1||k<0||k>a.length-i) return INFEASIBLE; for(j=0;j<=k;j++) a.elem[j+i]=a.elem[j+i+k]; a.length=a.length-k; return OK; } 2.11 设顺序表va中的数据元素递增有序。试写一算法，将x插入到顺序表的适当位置上，以保持该表的有序性。 解： Status InsertOrderList(SqList &va,ElemType x) { //在非递减的顺序表va中插入元素x并使其仍成为顺序表的算法 int i; if(va.length==va.listsize)return(OVERFLOW); for(i=va.length;i>0,x va.elem[i]=va.elem[i-1]; va.elem[i]=x; va.length++; return OK; } 2.12 设 ()m a a A ,,1 =和()n b b B ,,1 =均为顺序表，A '和B '分别为A 和B 中除去最大共同前 缀后的子表。若 ='='B A 空表，则B A =；若A '=空表，而≠'B 空表，或者两者均不为空表，且A ' 的首元小于B '的首元，则B A <；否则B A >。试写一个比较A ，B 大小的算法。 解： Status CompareOrderList(SqList &A,SqList &B) { int i,k,j; k=A.length>B.length?A.length:B.length; for(i=0;i } if(A.length>k) j=1; if(B.length>k) j=-1; if(A.length==B.length) j=0; return j; } 2.13 试写一算法在带头结点的单链表结构上实现线性表操作Locate(L,x); 解： int LocateElem_L(LinkList &L,ElemType x) { int i=0; LinkList p=L; while(p&&p->data!=x){ p=p->next; i++; } if(!p) return 0; else return i; } 2.14 试写一算法在带头结点的单链表结构上实现线性表操作Length(L)。 解： //返回单链表的长度 int ListLength_L(LinkList &L) { int i=0; LinkList p=L; if(p) p=p-next; while(p){ p=p->next; i++; } return i; } 2.15 已知指针ha和hb分别指向两个单链表的头结点，并且已知两个链表的长度分别为m和n。试写一算法将这两个链表连接在一起，假设指针hc指向连接后的链表的头结点，并要求算法以尽可能短的时间完成连接运算。请分析你的算法的时间复杂度。 解： void MergeList_L(LinkList &ha,LinkList &hb,LinkList &hc) { LinkList pa,pb; pa=ha; pb=hb; while(pa->next&&pb->next){ pa=pa->next; pb=pb->next; } if(!pa->next){ hc=hb; while(pb->next) pb=pb->next; pb->next=ha->next; } else{ hc=ha; while(pa->next) pa=pa->next; pa->next=hb->next; } } 2.16 已知指针la和lb分别指向两个无头结点单链表中的首元结点。下列算法是从表la中删除自第i个元素起共len个元素后，将它们插入到表lb中第i个元素之前。试问此算法是否正确？若有错，请改正之。 Status DeleteAndInsertSub(LinkedList la,LinkedList lb,int i,int j,int len) { if(i<0||j<0||len<0) return INFEASIBLE; p=la; k=1; while(k q=p; while(k<=len){ q=q->next; k++; } s=lb; k=1; while(k s->next=p; q->next=s->next; return OK; } 解： Status DeleteAndInsertSub(LinkList &la,LinkList &lb,int i,int j,int len) { LinkList p,q,s,prev=NULL; int k=1; if(i<0||j<0||len<0) return INFEASIBLE; // 在la表中查找第i个结点 p=la; while(p&&k prev=p; p=p->next; k++; } if(!p)return INFEASIBLE; // 在la表中查找第i+len-1个结点 q=p; k=1; while(q&&k q=p->next; k++; } if(!q)return INFEASIBLE; // 完成删除，注意，i=1的情况需要特殊处理 if(!prev) la=q->next; else prev->next=q->next; // 将从la中删除的结点插入到lb中 if(j=1){ q->next=lb; lb=p; } else{ s=lb; k=1; while(s&&k s=s->next; k++; } if(!s)return INFEASIBLE; q->next=s->next; s->next=p; //完成插入 } return OK; } 2.17 试写一算法，在无头结点的动态单链表上实现线性表操作Insert(L,i,b)，并和在带头结点的动态单链表上实现相同操作的算法进行比较。 2.18试写一算法，实现线性表操作Delete(L,i)，并和在带头结点的动态单链表上实现相同操作的算法进行比较。 2.19 已知线性表中的元素以值递增有序排列，并以单链表作存储结构。试写一高效的算法，删除表中所有值大于mink且小于maxk的元素（若表中存在这样的元素），同时释放被删结点空间，并分析你的算法的时间复杂度（注意，mink和maxk是给定的两个参变量，它们的值可以和表中的元素相同，也可以不同）。 解： Status ListDelete_L(LinkList &L,ElemType mink,ElemType maxk) { LinkList p,q,prev=NULL; if(mink>maxk)return ERROR; p=L; prev=p; p=p->next; while(p&&p->data if(p->data<=mink){ prev=p; p=p->next; } else{ prev->next=p->next; q=p; p=p->next; free(q); } } return OK; } 2.20 同2.19题条件，试写一高效的算法，删除表中所有值相同的多余元素（使得操作后的线性表中所有元素的值均不相同），同时释放被删结点空间，并分析你的算法的时间复杂度。 解： void ListDelete_LSameNode(LinkList &L) { LinkList p,q,prev; p=L; prev=p; p=p->next; while(p){ prev=p; p=p->next; if(p&&p->data==prev->data){ prev->next=p->next; q=p; p=p->next; free(q); } } } 2.21 试写一算法，实现顺序表的就地逆置，即利用原表的存储空间将线性表 ()n a a ,,1 逆置为 ()1,,a a n 。 解： // 顺序表的逆置 Status ListOppose_Sq(SqList &L) { int i; ElemType x; for(i=0;i L.elem[i]=L.elem[L.length-1-i]; L.elem[L.length-1-i]=x; } return OK; } 2.22 试写一算法，对单链表实现就地逆置。 解： // 带头结点的单链表的逆置 Status ListOppose_L(LinkList &L) { LinkList p,q; p=L; p=p->next; L->next=NULL; while(p){ q=p; p=p->next; q->next=L->next; L->next=q; } return OK; } 2.23 设线性表()m a a a A ,,,21 =，()n b b b B ,,,21 =，试写一个按下列规则合并A ，B 为线性表 C 的算法，即使得 ()n m m m b b b a b a C ,,,,,,,111 += 当n m ≤时； ()m n n n a a b a b a C ,,,,,,,111 += 当n m >时。 线性表A，B和C均以单链表作存储结构，且C表利用A表和B表中的结点空间构成。注意：单链表的长度值m和n均未显式存储。 解： // 将合并后的结果放在C表中，并删除B表 Status ListMerge_L(LinkList &A,LinkList &B,LinkList &C) { LinkList pa,pb,qa,qb; pa=A->next; pb=B->next; C=A; while(pa&&pb){ qa=pa; qb=pb; pa=pa->next; pb=pb->next; qb->next=qa->next; qa->next=qb; } if(!pa)qb->next=pb; pb=B; free(pb); return OK; } 2.24 假设有两个按元素值递增有序排列的线性表A和B，均以单链表作存储结构，请编写算法将A表和B 表归并成一个按元素值递减有序（即非递增有序，允许表中含有值相同的元素）排列的线性表C，并要求利用原表（即A表和B表）的结点空间构造C表。 解： // 将合并逆置后的结果放在C表中，并删除B表 Status ListMergeOppose_L(LinkList &A,LinkList &B,LinkList &C) { LinkList pa,pb,qa,qb; pa=A; pb=B; qa=pa; // 保存pa的前驱指针 qb=pb; // 保存pb的前驱指针 pa=pa->next; pb=pb->next; A->next=NULL; C=A; while(pa&&pb){ if(pa->data qa=pa; pa=pa->next; qa->next=A->next; //将当前最小结点插入A表表头 A->next=qa; } else{ qb=pb; pb=pb->next; qb->next=A->next; //将当前最小结点插入A表表头 A->next=qb; } } while(pa){ qa=pa; pa=pa->next; qa->next=A->next; A->next=qa; } while(pb){ qb=pb; pb=pb->next; qb->next=A->next; A->next=qb; } pb=B; free(pb); return OK; } 2.25 假设以两个元素依值递增有序排列的线性表A和B分别表示两个集合（即同一表中的元素值各不相同），现要求另辟空间构成一个线性表C，其元素为A和B中元素的交集，且表C中的元素有依值递增有序排列。试对顺序表编写求C的算法。 解： // 将A、B求交后的结果放在C表中 Status ListCross_Sq(SqList &A,SqList &B,SqList &C) { int i=0,j=0,k=0; while(i if(A.elem[i] else if(A.elem[i]>B.elem[j]) j++; else{ ListInsert_Sq(C,k,A.elem[i]); i++; k++; } } return OK; } 2.26 要求同2.25题。试对单链表编写求C的算法。 第1章绪论 1．简述下列概念：数据、数据元素、数据项、数据对象、数据结构、逻辑结构、存储结构、抽象数据类型。 答案： 数据：是客观事物的符号表示，指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。如数学计算中用到的整数和实数，文本编辑所用到的字符串，多媒体程序处理的图形、图像、声音、动画等通过特殊编码定义后的数据。 数据元素：是数据的基本单位，在计算机中通常作为一个整体进行考虑和处理。在有些情况下，数据元素也称为元素、结点、记录等。数据元素用于完整地描述一个对象，如一个学生记录，树中棋盘的一个格局（状态）、图中的一个顶点等。 数据项：是组成数据元素的、有独立含义的、不可分割的最小单位。例如，学生基本信息表中的学号、姓名、性别等都是数据项。 数据对象：是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。例如：整数数据对象是集合N={0，±1，±2，…}，字母字符数据对象是集合C={‘A’，‘B’，…，‘Z’，‘a’，‘b’，…，‘z’}，学生基本信息表也可是一个数据对象。 数据结构：是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。换句话说，数据结构是带“结构”的数据元素的集合，“结构”就是指数据元素之间存在的关系。 逻辑结构：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。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。 存储结构：数据对象在计算机中的存储表示，也称为物理结构。 抽象数据类型：由用户定义的，表示应用问题的数学模型，以及定义在这个模型上的一组操作的总称。具体包括三部分：数据对象、数据对象上关系的集合和对数据对象的基本操作的集合。 2．试举一个数据结构的例子，叙述其逻辑结构和存储结构两方面的含义和相互关系。 答案： 例如有一张学生基本信息表，包括学生的学号、姓名、性别、籍贯、专业等。每个学生基本信息记录对应一个数据元素，学生记录按顺序号排列，形成了学生基本信息记录的线性序列。对于整个表来说，只有一个开始结点(它的前面无记录)和一个终端结点(它的后面无记录)，其他的结点则各有一个也只有一个直接前趋和直接后继。学生记录之间的这种关系就确定了学生表的逻辑结构，即线性结构。 这些学生记录在计算机中的存储表示就是存储结构。如果用连续的存储单元(如用数组表示)来存放这些记录，则称为顺序存储结构；如果存储单元不连续，而是随机存放各个记录，然后用指针进行链接，则称为链式存储结构。 即相同的逻辑结构，可以对应不同的存储结构。 3．简述逻辑结构的四种基本关系并画出它们的关系图。 答案： （1）集合结构 数据元素之间除了“属于同一集合”的关系外，别无其他关系。例如，确定一名学生是否为班级成员，只需将班级看做一个集合结构。 （2）线性结构 数据元素之间存在一对一的关系。例如，将学生信息数据按照其入学报到的时间先后顺序进行排列，将组成一个线性结构。 （3）树结构 第一章绪习题一 1.有下列几种用二元组表示的数据结构，试画出它们分别对应的图形表示（当出现多个关系时， 对每个关系画出相应的结构图），并指出它们分别属于何种结构。 ⑴ A=(K,R)其中 K={a1,a2,a3...,an} R={} ⑵ B=(K,R)其中 K={a,b,c,d,e,f,g,h} R={r} r={ 第1章绪论 1.1 简述下列术语：数据，数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型。 解：数据是对客观事物的符号表示。在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。 数据元素是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。 数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。 存储结构是数据结构在计算机中的表示。 数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称。 抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。是对一般数据类型的扩展。 1.2 试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别。 解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念，但含义比一般数据类型更广、更抽象。一般数据类型由具体语言系统内部定义，直接提供给编程者定义用户数据，因此称它们为预定义数据类型。抽象数据 类型通常由编程者定义，包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作。在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时，要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明，不考虑数据的存储结构和操作的具体实现，这样抽象层次更高，更能为其他用户提供良好的使用接口。 1.3 设有数据结构(D,R)，其中 {}4,3,2,1d d d d D =，{}r R =，()()(){}4,3,3,2,2,1d d d d d d r = 试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图。 解： 1.4 试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数）。 解： ADT Complex{ 数据对象：D={r,i|r,i 为实数} 数据关系：R={ 第一章绪论 选择题 1.组成数据的基本单位是（） （A）数据项（B）数据类型（C）数据元素（D）数据变量 2.数据结构是研究数据的（）以及它们之间的相互关系。 （A）理想结构，物理结构（B）理想结构，抽象结构 （C）物理结构，逻辑结构（D）抽象结构，逻辑结构 3.在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分成（） （A）动态结构和静态结构（B）紧凑结构和非紧凑结构 （C）线性结构和非线性结构（D）内部结构和外部结构 4.数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的（①）以及它们之间的（②）和运算等的学科。 ①（A）数据元素（B）计算方法（C）逻辑存储（D）数据映像 ②（A）结构（B）关系（C）运算（D）算法 5.算法分析的目的是（）。 （A）找出数据结构的合理性（B）研究算法中的输入和输出的关系 （C）分析算法的效率以求改进（D）分析算法的易懂性和文档性 6.计算机算法指的是（①）,它必须具备输入、输出和（②）等5个特性。 ①（A）计算方法（B）排序方法（C）解决问题的有限运算序列（D）调度方法 ②（A）可执行性、可移植性和可扩充性（B）可行性、确定性和有穷性 （C）确定性、有穷性和稳定性（D）易读性、稳定性和安全性 二、判断题 1.数据的机内表示称为数据的存储结构。（） 2.算法就是程序。（） 3.数据元素是数据的最小单位。（） 4.算法的五个特性为：有穷性、输入、输出、完成性和确定性。（） 5.算法的时间复杂度取决于问题的规模和待处理数据的初态。（） 三、填空题 1.数据逻辑结构包括________、________、_________ 和_________四种类型,其中树形结构和图形结构合称为_____。 2.在线性结构中,第一个结点____前驱结点,其余每个结点有且只有______个前驱结点；最后一个结点______后续结点,其余每个结点有且只有_______个后续结点。 3.在树形结构中,树根结点没有_______结点,其余每个结点有且只有_______个前驱结点；叶子结点没有________结点,其余每个结点的后续结点可以_________。 4.在图形结构中,每个结点的前驱结点数和后续结点数可以_________。 5.线性结构中元素之间存在________关系,树形结构中元素之间存在______关系,图形结构中元素之间存在_______关系。 6.算法的五个重要特性是_______、_______、______、_______、_______。 7.数据结构的三要素是指______、_______和________。 8.链式存储结构与顺序存储结构相比较,主要优点是________________________________。 9.设有一批数据元素,为了最快的存储某元素,数据结构宜用_________结构,为了方便插入一个元素,数据结构宜用____________结构。 四、算法分析题 1.求下列算法段的语句频度及时间复杂度参考答案： 选择题1. C 2.C 3. C 4. A、B 5. C 6.C、B 第 1 章绪论 课后习题讲解 1. 填空 ⑴（）是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 【解答】数据元素 ⑵（）是数据的最小单位，（）是讨论数据结构时涉及的最小数据单位。 【解答】数据项，数据元素 【分析】数据结构指的是数据元素以及数据元素之间的关系。 ⑶从逻辑关系上讲，数据结构主要分为（）、（）、（）和（）。【解答】集合，线性结构，树结构，图结构 ⑷数据的存储结构主要有（）和（）两种基本方法，不论哪种存储结构，都要存储两方面的内容：（） 和（）。 【解答】顺序存储结构，链接存储结构，数据元素，数据元素之间的 关系 ⑸算法具有五个特性，分别是（）、（）、（）、（）、（）。 【解答】有零个或多个输入，有一个或多个输出，有穷性，确定性，可行性 ⑹算法的描述方法通常有（）、（）、（）和（）四种，其中，（）被称为算法语言。 【解答】自然语言，程序设计语言，流程图，伪代码，伪代码 ⑺在一般情况下，一个算法的时间复杂度是（）的函数。 【解答】问题规模 ⑻设待处理问题的规模为n，若一个算法的时间复杂度为一个常数，则表示成数量级的形式为（），若 为n*log25n，则表示成数量级的形式为（）。 【解答】Ο(1)，Ο(nlog2n) 【分析】用大O记号表示算法的时间复杂度，需要将低次幂去掉，将最高次幂的系数去掉。 2. 选择题 ⑴顺序存储结构中数据元素之间的逻辑关系是由（）表示的，链接存储结构中的数据元素之间的逻辑关 系是由（）表示的。 A 线性结构 B 非线性结构 C 存储位置 D 指针 【解答】C，D 【分析】顺序存储结构就是用一维数组存储数据结构中的数据元素，其逻辑关系由存储位置（即元素在数 组中的下标）表示；链接存储结构中一个数据元素对应链表中的一个结点，元素之间的逻辑关系由结点中 的指针表示。 ⑵假设有如下遗产继承规则：丈夫和妻子可以相互继承遗产；子女可以继承父亲或母亲的遗产；子女间不 能相互继承。则表示该遗产继承关系的最合适的数据结构应该是（）。 A 树 B 图 C 线性表 D 集合 人生难得几回搏，此时不搏更待何时？ 第1章绪论 1.1 简述下列术语：数据 数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型 解：数据是对客观事物的符号表示 在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称 数据元素是数据的基本单位 在计算机程序常作为一个整体进行考虑和处理 数据对象是性质相同的数据元素的集合 是数据的一个子集 数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合 存储结构是数据结构在计算机中的表示 数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称 抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作 是对一般数据类型的扩展 1.2 试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别 解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念 但含义比一般数据类型更广、更抽象 一般数据类型由具体语言系统部定义 直接提供给编程者定义用户数据 因此称它们为预定义数据类型 抽象数据类型通常由编程者定义 包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作 在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时 要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明 不考虑数据的存储结构和操作的具体实现 这样抽象层次更高 更能为其他用户提供良好的使用接口 1.3 设有数据结构(D R) 其中 试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图 解： 1.4 试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数） 解： ADT Complex{ 数据对象：D={r i|r i为实数} 数据关系：R={ 数据结构习题集答案 第1章绪论 1.1 简述下列术语：数据，数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型。 解：数据是对客观事物的符号表示。在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。 数据元素是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。 数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。存储结构是数据结构在计算机中的表示。 数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称。抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。是对一般数据类型的扩展。 1.2 试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别。 解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念，但含义比一般数据类型更广、更抽象。一般数据类型由具体语言系统内部定义，直接提供给编程者定义用户数据，因此称它们为预定义数据类型。抽象数据 类型通常由编程者定义，包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作。在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时，要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明，不考虑数据的存储结构和操作的具体实现，这样抽象层次更高，更能为其他用户提供良好的使用接口。 1.3 设有数据结构(D,R)，其中 {}4,3,2,1d d d d D =，{}r R =，()()(){}4,3,3,2,2,1d d d d d d r = 试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图。 解： 1.4 试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数）。 解：ADT Complex{ 数据对象：D={r,i|r,i 为实数} 数据关系：R={ 填空题(10 * 1 '= 10') 一、概念题 22当对一个线性表经常进行的是插入和删除操作时，采用链式存储结构为宜。 23当对一个线性表经常进行的是存取操作，而很少进行插入和删除操作时，最好采用顺序存储结构。 2.6. 带头结点的单链表L中只有一个元素结点的条件是L->Next->Next==Null。 36循环队列的引入，目的是为了克服假溢出。 4.2. 长度为0的字符串称为空串。 4.5. 组成串的数据元素只能是字符。 4.8. 设T和P是两个给定的串，在T中寻找等于P的子串的过程称为模式匹配，又称P为模式。 7.2. 为了实现图的广度优先搜索，除一个标志数组标志已访问的图的结点外，还需要队列存放被访问的结点实现遍历。 5.7. 广义表的深度是广义表中括号的重数 7.8. 有向图G可拓扑排序的判别条件是有无回路。 7.9. 若要求一个稠密图的最小生成树，最好用Prim算法求解。 8.8. 直接定址法法构造的哈希函数肯定不会发生冲突。 9.2. 排序算法所花费的时间，通常用在数据的比较和交换两大操作。 1.1. 通常从正确性、可读性、健壮性、时空效率等几个方面评价算法的(包括程序)的质量。 1.2. 对于给定的n元素，可以构造出的逻辑结构有集合关系、线性关系树形关系、图状关系四种。 1.3. 存储结构主要有顺序存储、链式存储、索引存储、散列存储四种。 1.4. 抽象数据类型的定义仅取决于它的一组逻辑特性，而与存储结构无关，即不论其内部结构如何变化，只要它的数学特性不 变，都不影响其外部使用。 1.5. 一个算法具有五大特性：有穷性、确定性、可行性，有零个或多个输入、有一个或多个输入。 2.8. 在双向链表结构中，若要求在p指针所指的结点之前插入指针为s所指的结点，则需执行下列语句： s_>prior= p_>prior; s->next= p; p_>prior- next= s; p_>prior= s;。 2.9. 在单链表中设置头结点的作用是不管单链表是否为空表，头结点的指针均不空，并使得对单链表的操作 (如插入和删除)在各种情况下统一。 3.1. 队列是限制在表的一端进行插入和在另一端进行删除的线性表，其运算遵循先进先出原则。 3.2 .栈是限定尽在表位进行插入或删除操作的线性表。 3.5. 在链式队列中，判定只有一个结点的条件是(Q->rear==Q->fro nt)&&(Q->rear!=NULL) 。 3.7. 已知链队列的头尾指针分别是f和r，则将x入队的操作序列是node *p=(node *)malloc(node); p->next=x;] p_>next=NULL; if(r) {r->next=p; r=p;} else {r=p; f=p;}。 3.8. 循环队列的满与空的条件是(rear+1)%MAXSIZE==fornt 和(fron t=-1 &&rear+ ^=MAXSIZE) 。 4.3. 串是一种特殊的线性表，其特殊性表现在数据元素都是由字符组成。 4.7. 字符串存储密度是串值所占存储位和实际分配位的比值，在字符串的链式存储结构中其结点大小是可变的。 5.3. 所谓稀疏矩阵指的是矩阵中非零元素远远小于元素总数，则称该矩阵为矩阵中非零元素远远小于元素总数，则称该矩阵为稀 疏矩阵。 5.4. —维数组的逻辑结构是线性结构，存储结构是顺序存储结构；对二维或多维数组，分别按行优先和列优先两种?不同的存储 方式。 7.4. 在有向图的邻接矩阵表示中，计算第i个顶点入度的方法是求邻接矩阵中第?i列非10元素的个数。 7.10. AOV网中，结点表示活动，边表示活动之间的优先关系，AOE网中，结点表示事件，边表示活动。 9.1. 按排序过程中依据不同原则对内部排序方法进行分类，主要有选择排序、交换排序、插入排序归并排序等4类。 9.3 .在堆排序、快速排序和归并排序中若只从排序结果的稳定性考虑，则应选择归并排序方法；若只从平均情况下 排序最快考虑，则应选择快速排序方法；若只从最坏情况下排序最快且要节省类存考虑，则应选择堆排序方法。 9.4. 直接插入排序用监视哨的作用是存当前要的插入记录，可又省去查找插入位置时对是否出界的判断。 9.6. 设表中元素的初始状态是按键值递增的，则直接插入排序最省时间，快速排序最费时间。 4.9. 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？(abba”返回1, ? (”abab”)返回0. Int f (char*s) { Int i=0,j=0; 《数据结构简明教程》练习题及参考答案 练习题1 1. 单项选择题 （1）线性结构中数据元素之间是（）关系。 A.一对多 B.多对多 C.多对一 D.一对一 答：D （2）数据结构中与所使用的计算机无关的是数据的（）结构。 A.存储 B.物理 C.逻辑 D.物理和存储 答：C （3）算法分析的目的是（）。 A.找出数据结构的合理性 B.研究算法中的输入和输出的关系 C.分析算法的效率以求改进 D.分析算法的易懂性和文档性 答：C （4）算法分析的两个主要方面是（）。 A.空间复杂性和时间复杂性 B.正确性和简明性 C.可读性和文档性 D.数据复杂性和程序复杂性 答：A （5）计算机算法指的是（）。 A.计算方法 B. 排序方法 C.求解问题的有限运算序列 D.调度方法 答：C （6）计算机算法必须具备输入、输出和（）等5个特性。 A.可行性、可移植性和可扩充性 B.可行性、确定性和有穷性 C.确定性、有穷性和稳定性 D.易读性、稳定性和安全性 答：B 2. 填空题 （1）数据结构包括数据的①、数据的②和数据的③这三个方面的内容。 答：①逻辑结构②存储结构③运算 （2）数据结构按逻辑结构可分为两大类，它们分别是①和②。 答：①线性结构②非线性结构 （3）数据结构被形式地定义为（D,R），其中D是①的有限集合，R是D上的②有限集合。 答：①数据元素 ②关系 （4）在线性结构中，第一个结点 ① 前驱结点，其余每个结点有且只有1个前驱结点；最后一个结点 ② 后继结点，其余每个结点有且只有1个后继结点。 答：①没有 ②没有 （5）在树形结构中，树根结点没有 ① 结点，其余每个结点有且只有 ② 个前驱结点；叶子结点没有 ③ 结点，其余每个结点的后继结点数可以是 ④ 。 答：①前驱 ②1 ③后继 ④任意多个 （6）在图形结构中，每个结点的前驱结点数和后继结点数可以是（ ）。 答：任意多个 （7）数据的存储结构主要有四种，它们分别是 ① 、 ② 、 ③ 和 ④ 存储结构。 答：①顺序 ②链式 ③索引 ④哈希 （8）一个算法的效率可分为 ① 效率和 ② 效率。 答：①时间 ②空间 3. 简答题 （1）数据结构和数据类型两个概念之间有区别吗？ 答：简单地说，数据结构定义了一组按某些关系结合在一起的数组元素的集合。数据类型不仅定义了一组数据元素，而且还在其上定义了一组操作。 （2）简述线性结构、树形结构和图形结构的不同点。 答：线性结构反映结点间的逻辑关系是一对一的，树形线性结构反映结点间的逻辑关系是一对多的，图在结构反映结点间的逻辑关系是多对多的。 （3）设有采用二元组表示的数据逻辑结构S=(D,R)，其中D={a ,b ,…,i }，R={(a ,b ),(a ,c ),(c ,d ),(c ,f ),(f ,h ),(d ,e ),(f ,g ),(h ,i )}，问相对于关系R ，哪些结点是开始结点，哪些结点是终端结点？ 答：该逻辑结构为树形结构，其中a 结点没有前驱结点，称为根结点，b 、e 、g 、i 结点没有后继结点，是终端结点，也称为叶子结点。 （4）以下各函数是算法中语句的执行频度，n 为问题规模，给出对应的时间复杂度： T 1(n )=n log 2n -1000log 2n T 2(n )=3log 2n -1000log 2n T 3(n )=n 2 -1000log 2n T 4(n )=2n log 2n -1000log 2n 答：T 1(n )=O(n log 2n )，T 2(n )=O( )，T 3(n )=O(n 2 )，T 4(n )=O(n log 2n )。 （5）分析下面程序段中循环语句的执行次数。 int j=0,s=0,n=100; do { j=j+1; s=s+10*j; } while (j 第一章绪论 一、选择题 1.组成数据的基本单位是（） （A）数据项（B）数据类型（C）数据元素（D）数据变量 2.数据结构是研究数据的（）以及它们之间的相互关系。 （A）理想结构，物理结构（B）理想结构，抽象结构 （C）物理结构，逻辑结构（D）抽象结构，逻辑结构 3.在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分成（） （A）动态结构和静态结构（B）紧凑结构和非紧凑结构 （C）线性结构和非线性结构（D）内部结构和外部结构 4.数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的（①）以及它们之间的（②）和运算等的学科。 ① （A）数据元素（B）计算方法（C）逻辑存储（D）数据映像 ② （A）结构（B）关系（C）运算（D）算法 5.算法分析的目的是（）。 （A）找出数据结构的合理性（B）研究算法中的输入和输出的关系 （C）分析算法的效率以求改进（D）分析算法的易懂性和文档性 6.计算机算法指的是（①）,它必须具备输入、输出和（②）等5 个特性。 ① （A）计算方法（B）排序方法（C）解决问题的有限运算序列（D）调度方法 ② （A）可执行性、可移植性和可扩充性（B）可行性、确定性和有穷性 （C）确定性、有穷性和稳定性（D）易读性、稳定性和安全性 二、判断题 1.数据的机内表示称为数据的存储结构。（） 2.算法就是程序。（） 3.数据元素是数据的最小单位。（） 4.算法的五个特性为：有穷性、输入、输出、完成性和确定性。（） 5.算法的时间复杂度取决于问题的规模和待处理数据的初态。（） 三、填空题 1.数据逻辑结构包括________、________、_________ 和_________四种类型,其中树形结构和图形结构合称为_____。 2.在线性结构中,第一个结点____前驱结点,其余每个结点有且只有______个前驱结点；最后一个结点______后续结点,其余每个结点有且只有_______个后续结点。 3.在树形结构中,树根结点没有_______结点,其余每个结点有且只 有_______个前驱结点；叶子结点没有________结点,其余每个结点的后续结点可以_________。 4.在图形结构中,每个结点的前驱结点数和后续结点数可以 _________。 5.线性结构中元素之间存在________关系,树形结构中元素之间存 在______关系,图形结构中元素之间存在_______关系。 6.算法的五个重要特性是_______、_______、______、_______、 1. 画出下图所示的无向图的邻接表。列出深度优先和广度优先搜索 遍历该图所的顶点序列和边的序列。 邻接表： 深度优先搜索：顶点序列：1 -2 -3- 4- 5 -6 边的序列：（1，2） （2，3） （3，4） （4，5） （5，6） 广度优先搜索：顶点序列：1 -2 -3 -6 -5-4 边的序列：（1，2） （1，3） （1，6） （1，5） （5，4） 2 已知以二维数组表示的图的邻接矩阵如下图所示。试分别画出自顶点1出发进 行遍历所得的深度优先生成树和广度优先生成树。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 3 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 4 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 6 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 5 2 4 6 3 8 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 9 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 10 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 解：邻接矩阵所表示的图如下： 自顶点1出发进行遍历所得的深度优先生成树： 自顶点1出发进行遍历所得的广度优先生成树： 3 请对下图的无向带权图 （1）写出它的邻接矩阵，并按普里母算法求其最小生成树。 （2）写出它的邻接表，并按克鲁斯卡尔算法求其最小生成树。 解：（1） 邻接矩阵： ∞ 4 3 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 4 ∞ 5 5 9 ∞ ∞ ∞ 3 5 ∞ 5 ∞ ∞ ∞ 5 ∞ 5 5 ∞ 7 6 5 4 ∞ 9 ∞ 7 ∞ 3 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 6 3 ∞ 2 ∞ ∞ ∞ ∞ 5 ∞ 2 ∞ 6 ∞ ∞ 5 4 ∞ ∞ 6 ∞ 普里母算法求得的最小生成树： 7 5 9 6 4 5 6 3 5 5 3 4 e d 2 5 c b h f g a 1-1什么是数据? 它与信息是什么关系? 【解答】 什么是信息？广义地讲，信息就是消息。宇宙三要素（物质、能量、信息）之一。它是现实世界各种事物在人们头脑中的反映。此外，人们通过科学仪器能够认识到的也是信息。信息的特征为：可识别、可存储、可变换、可处理、可传递、可再生、可压缩、可利用、可共享。 什么是数据？因为信息的表现形式十分广泛，许多信息在计算机中不方便存储和处理，例如，一个大楼中4部电梯在软件控制下调度和运行的状态、一个商店中商品的在库明细表等，必须将它们转换成数据才能很方便地在计算机中存储、处理、变换。因此，数据(data)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并被计算机程序识别和处理的符号的集合。在计算机中，信息必须以数据的形式出现。 1-2什么是数据结构? 有关数据结构的讨论涉及哪三个方面? 【解答】 数据结构是指数据以及相互之间的关系。记为：数据结构= { 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。 有关数据结构的讨论一般涉及以下三方面的内容： ①数据成员以及它们相互之间的逻辑关系，也称为数据的逻辑结构，简称为数据结构； ②数据成员极其关系在计算机存储器内的存储表示，也称为数据的物理结构，简称为存储结构； ③施加于该数据结构上的操作。 数据的逻辑结构是从逻辑关系上描述数据，它与数据的存储不是一码事，是与计算机存储无关的。因此，数据的逻辑结构可以看作是从具体问题中抽象出来的数据模型，是数据的应用视图。数据的存储结构是逻辑数据结构在计算机存储器中的实现（亦称为映像），它是依赖于计算机的，是数据的物理视图。数据的操作是定义于数据逻辑结构上的一组运算，每种数据结构都有一个运算的集合。例如搜索、插入、删除、更新、排序等。 1-3数据的逻辑结构分为线性结构和非线性结构两大类。线性结构包括数组、链表、栈、 队列、优先级队列等; 非线性结构包括树、图等、这两类结构各自的特点是什么？ 【解答】 线性结构的特点是：在结构中所有数据成员都处于一个序列中，有且仅有一个开始成员和一个终端成员，并且所有数据成员都最多有一个直接前驱和一个直接后继。例如，一维数组、线性表等就是典型的线性结构 非线性结构的特点是：一个数据成员可能有零个、一个或多个直接前驱和直接后继。例如，树、图或网络等都是典型的非线性结构。 1-4．什么是抽象数据类型？试用C++的类声明定义“复数”的抽象数据类型。要求 (1) 在复数内部用浮点数定义它的实部和虚部。 (2) 实现3个构造函数：缺省的构造函数没有参数；第二个构造函数将双精度浮点数赋给复数的实部，虚部置为0；第三个构造函数将两个双精度浮点数分别赋给复数的实部和虚部。 (3) 定义获取和修改复数的实部和虚部，以及+、-、*、/等运算的成员函数。 绪论第1章 √(2)×(3)2.(1)×C ）C（3（1）A（2）3. 的语句频度5.计算下列程序中x=x+1for(i=1;i<=n;i++) for(j=1;j<=i;j++) for(k=1;k<=j;k++) x=x+1; 的语句频度为：【解答】x=x+1=n(n+1)(n+2)/6 ）+……+（1+2+……+n）T(n)=1+(1+2)+（1+2+3 并确定算法中每一),p(xx+ax+a+…….+ax的值6.编写算法，求一元多项式p(x)=a n20nn20n1规定算法中不能使用要求时间复杂度尽可能小，语句的执行次数和整个算法的时间复杂度，算法的输入和输出)。n,输出为P(x求幂函数。注意：本题中的输入为a(i=0,1,…n)、x和0in采用下列方法1）通过参数表中的参数显式传递（）通过全局变量隐式传递。讨论两种方法的优缺点，并在算法中以你认为较好的一种实（2 现输入输出。【解答】1）通过参数表中的参数显式传递（优点：当没有调用函数时，不占用存，调用结束后形参被释放，实参维持，函数通用 性强，移置性强。缺点：形参须与实参对应，且返回值数量有限。 ）通过全局变量隐式传递（2 优点：减少实参与形参的个数，从而减少存空间以及传递数据时的时间消耗 缺点：函数通用性降低，移植性差 算法如下：通过全局变量隐式传递参数PolyValue() { int i,n; float x,a[],p; nn=”);printf(“\ scanf(“%f”,&n); nx=”);printf(“\ scanf(“%f”,&x); for(i=0;i 填空题（10 * 1’ = 10’） 一、概念题 .当对一个线性表经常进行的是插入和删除操作时，采用链式存储结构为宜。 .当对一个线性表经常进行的是存取操作，而很少进行插入和删除操作时，最好采用顺序存储结构。 .带头结点的单链表L中只有一个元素结点的条件是L->Next->Next==Null。 .循环队列的引入，目的是为了克服假溢出。 .长度为0的字符串称为空串。 .组成串的数据元素只能是字符。 .设T和P是两个给定的串，在T中寻找等于P的子串的过程称为模式匹配，又称P为模式。 .为了实现图的广度优先搜索，除一个标志数组标志已访问的图的结点外，还需要队列存放被访问的结点实现遍历。 .广义表的深度是广义表中括号的重数 .有向图G可拓扑排序的判别条件是有无回路。 .若要求一个稠密图的最小生成树，最好用Prim算法求解。 . 直接定址法法构造的哈希函数肯定不会发生冲突。 .排序算法所花费的时间，通常用在数据的比较和交换两大操作。 .通常从正确性﹑可读性﹑健壮性﹑时空效率等几个方面评价算法的（包括程序）的质量。 .对于给定的n元素，可以构造出的逻辑结构有集合关系﹑线性关系树形关系﹑图状关系四种。 .存储结构主要有顺序存储﹑链式存储﹑索引存储﹑散列存储四种。 .抽象数据类型的定义仅取决于它的一组逻辑特性，而与存储结构无关，即不论其内部结构如何变化，只要它的数学特性不变，都不影响其外部使用。 .一个算法具有五大特性：有穷性﹑确定性﹑可行性，有零个或多个输入﹑有一个或多个输入。 .在双向链表结构中，若要求在p指针所指的结点之前插入指针为s所指的结点，则需执行下列语句：s->prior= p->prior; s->next= p; p->prior- next= s; p->prior= s;。 .在单链表中设置头结点的作用是不管单链表是否为空表，头结点的指针均不空，并使得对单链表的操作（如插入和删除）在各种情况下统一。 .队列是限制在表的一端进行插入和在另一端进行删除的线性表，其运算遵循先进先出原则。 .栈是限定尽在表位进行插入或删除操作的线性表。 .在链式队列中，判定只有一个结点的条件是(Q->rear==Q->front)&&(Q->rear!=NULL)。 .已知链队列的头尾指针分别是f和r，则将x入队的操作序列是node *p=(node *)malloc(node); p->next=x; p->next=NULL; if(r) {r->next=p; r=p;} else {r=p; f=p;}。 .循环队列的满与空的条件是(rear+1)%MAXSIZE==fornt和(front=-1&&rear+1==MAXSIZE)。 .串是一种特殊的线性表，其特殊性表现在数据元素都是由字符组成。 .字符串存储密度是串值所占存储位和实际分配位的比值，在字符串的链式存储结构中其结点大小是可变的。 .所谓稀疏矩阵指的是矩阵中非零元素远远小于元素总数，则称该矩阵为矩阵中非零元素远远小于元素总数，则称该矩阵为稀疏矩阵。 .一维数组的逻辑结构是线性结构，存储结构是顺序存储结构；对二维或多维数组，分别按行优先和列优先两种不同的存储方式。 .在有向图的邻接矩阵表示中，计算第i个顶点入度的方法是求邻接矩阵中第i列非0元素的个数。 网中，结点表示活动，边表示活动之间的优先关系，AOE网中，结点表示事件，边表示活动。 .按排序过程中依据不同原则对内部排序方法进行分类，主要有选择排序﹑交换排序﹑插入排序归并排序等4类。 .在堆排序、快速排序和归并排序中若只从排序结果的稳定性考虑，则应选择归并排序方法；若只从平均情况下排序最快考虑，则应选择快速排序方法；若只从最坏情况下排序最快且要节省类存考虑，则应选择堆排序方法。 .直接插入排序用监视哨的作用是存当前要的插入记录，可又省去查找插入位置时对是否出界的判断。 .设表中元素的初始状态是按键值递增的，则直接插入排序最省时间，快速排序最费时间。 .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?(“abba”)返回1，?（”abab”）返回0. Int f (char*s) { Int i=0,j=0; 求串长*/ 习题1 1．解释以下概念：逻辑结构，存储结构，操作，数据结构，数据结构的表示，数据结构的实现，抽象数据类型，算法，算法的时间代价，算法的空间代价，大O 表示法。 2．理解以下关系：算法与数据结构的关系；数据结构与抽象数据类型的关系；算法和数据结构与问题求解的关系。 3. 写出下列程序段的平均情况下的时间代价O表示式。 (1) a=b+c; d=a+e (2) sum=0; for (i=0;i<3;i++) for (j=0;j 5.按增长率由小到大的顺序排列下列各函数： 2100, (3 2) n, (2 3) n, (4 3) n, n n, n3 2 , n!, n, log2n, n/log2n 习题2 2.1已知L是无头结点的单链表，且p结点既不是第一个结点，也不是最后一个结点，试从下列提供的语句中选出合适的语句序列： (1)在p结点之后插入s结点： (2)在p结点之前插入s结点： (3)在单链表L首插入s结点： (4)在单链表L后插入s结点： 提供的语句： ①p->next＝s；②p->next＝p->next->next； ③p->next=s->next；④s->next=p->next； ⑤s->next＝L；⑥s->next=p； ⑦s->next=NULL；⑧q＝p； ⑨while(p->next!=q)p=p->next；⑩while(p->next!=NULL)p=p->next； ⑾p=q；⑿p=L； ⒀L＝s；⒁L＝p； 2.2已知p结点是某双向链表的中间结点，试从下列提供的语句中选出合适的语句序列。 (1)在p结点之后插入s结点： (2)在p结点之前插入s结点： (3)删除p结点的直接后继结点： (4)删除p结点的直接前驱结点： 提供的语句： ①p->next＝p->next->next；②p->prior=p->prior->prior； ③p->next=s；④p->prior=s； ⑤s->next=p；⑥s->prior＝p； ⑦s->next=p->next；⑧s->prior=p->prior； ⑨p->prior->next=p->next；⑩p->prior->next＝p； ⑾p->next->prior＝p；⑿p->next->prior＝s； ⒀p->prior->next=s；⒁p->next->prior=p->prior； ⒂q=p->next；⒃q=p->prior； ⒄free(p)；⒅free(q)； 2.3试编写一个计算头结点指针为L的单链表长度的算法。 2.4试编写一个将单循环链表逆置的算法。 第二章习题 1. 描述以下三个概念的区别：头指针，头结点，首元素结点。 2. 填空： （1）在顺序表中插入或删除一个元素，需要平均移动元素，具体移动的元素个数与有关。 （2）在顺序表中，逻辑上相邻的元素，其物理位置相邻。在单链表中，逻辑上相邻的元素，其物理位置相邻。 （3）在带头结点的非空单链表中，头结点的存储位置由指示，首元素结点的存储位置由指示，除首元素结点外，其它任一元素结点的存储位置由指示。3．已知L是无表头结点的单链表，且P结点既不是首元素结点，也不是尾元素结点。按要求从下列语句中选择合适的语句序列。 a. 在P结点后插入S结点的语句序列是：。 b. 在P结点前插入S结点的语句序列是：。 c. 在表首插入S结点的语句序列是：。 d. 在表尾插入S结点的语句序列是：。 供选择的语句有： （1）P->next=S; （2）P->next= P->next->next; （3）P->next= S->next; （4）S->next= P->next; （5）S->next= L; （6）S->next= NULL; （7）Q= P; （8）while(P->next!=Q) P=P->next; （9）while(P->next!=NULL) P=P->next; （10）P= Q; （11）P= L; （12）L= S; （13）L= P; 4. 设线性表存于a(1:arrsize)的前elenum个分量中且递增有序。试写一算法，将X插入到线性表的适当位置上，以保持线性表的有序性。 5. 写一算法，从顺序表中删除自第i个元素开始的k个元素。 6. 已知线性表中的元素（整数）以值递增有序排列，并以单链表作存储结构。试写一高效算法，删除表中所有大于mink且小于maxk的元素（若表中存在这样的元素），分析你的算法的时间复杂度（注意：mink和maxk是给定的两个参变量，它们的值为任意的整数）。 7. 试分别以不同的存储结构实现线性表的就地逆置算法，即在原表的存储空间将线性表（a1, a2..., an）逆置为（an, an-1,..., a1）。 （1）以一维数组作存储结构，设线性表存于a(1:arrsize)的前elenum个分量中。 （2）以单链表作存储结构。 8. 假设两个按元素值递增有序排列的线性表A和B，均以单链表作为存储结构，请编写算法，将A表和B表归并成一个按元素值递减有序排列的线性表C，并要求利用原表（即A 表和B表的）结点空间存放表C。《数据结构》课后习题答案
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