本科生《算法与数据结构》实验报告3
《算法与数据结构》实验报告
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实验1：ADT List（线性表）（3学时）
[问题描述]
线性表是典型的线性结构，实现ADT List，并在此基础上实现两个集合的交运算或并运算。[实验目的]
（1）掌握线性表链表存储结构。
（2）掌握在单链表上基本操作的实现。
（3）在掌握单链表的基本操作上进行综合题的实现。
[实验内容及要求]
（1）要求用带头结点的单链表存储两个集合中的元素和最终的结果。
（2）集合的元素限定为十进制数，程序应对出现重复的数据进行过滤，即链表中没有重复数据。
（3）显示两个集合的内容及其运算结果。
[测试数据]
（1）set1={3, 8, 5, 8,11}，set2={22, 6, 8, 3, 15,11,20 }
set1∪set2＝
set1∩set2＝
（2）set1={1, 3, 5, 7}，set2={2, 3, 7, 14, 25,38}
set1∪set2＝
set1∩set2＝
[思考]
（1）分析你所设计的算法的时间复杂度？
(2) 若输入两个集合内的元素是递增的，见测试数据(2)，请你提出一种时间复杂度更少的
算法思想，并分析时间复杂度是多少？
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实验2：利用栈将中缀表达式转换为后缀表达式并进行计算（3学时）[问题描述]
中缀表达式是最普通的一种书写表达式的方式，而后缀表达式不需要用括号来表示，计算机可简化对后缀表达式的计算过程，而该过程又是栈的一个典型应用。
[实验目的]
（1）深入理解栈的特性。
（2）掌握栈结构的构造方法。
[实验内容及要求]
（1）中缀表达式中只包含＋、－、×、/ 运算及（和）。
（2）可以输入任意中缀表达式,数据为一位整数。
（3）显示中缀表达式及转换后的后缀表达式(为清楚起见，要求每输出一个数据用逗号隔开)。
（4）对转换后的后缀表达式进行计算。
栈的类定义如下：
#include
const int StackSize=50;
class Stack{
char *StackList;
int top;
public:
Stack(){
StackList=new char[StackSize];
top=-1;
}
bool IsEmpty();
bool IsFull();
void Push(char x);
char Pop();
char GetTop();
void postexpression();
}; // Stack
[测试数据]
（1）6＋3*(9-7)-8/2
转换后的后缀表达式为：
计算结果为：
（2）(8-2)/(3-1)*(9-6)
转换后的后缀表达式为：
计算结果为：
[思考]
（1）把中缀表达式转化为后缀表达式的好处？
（2）考虑当表达式中数据的位数超过一位时，如何修改你的程序？困难在哪？
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实验3：n皇后问题（6学时）
[问题描述]
在一个n×n的国际象棋棋盘上按照每行顺序摆放棋子，在棋盘上的每一个格中都可以摆放棋子，但任何两个棋子不得在棋盘上的同一行、同一列、同一斜线上出现，利用递归算法解决该问题，并给出该问题的n个棋子的一个合理布局。
[实验目的]
（1）深入理解栈的特性。
（2）掌握使用递归实现某些问题。
（3）设计出应用栈解决在实际问题背景下对较复杂问题的递归算法。
[实验内容及要求]
（1）从棋盘的第一行开始放起。
（2）输出最后每个棋子的在棋盘上的坐标(最好以矩阵形式输出)。
[测试数据]
自定n值。
[思考]
（1）设计一个递归算法的三要素是什么？
（2）考虑用非递归实现该问题，并从中总结递归算法和非递归算法的优、缺点各是什么？
（3）通过对递归算法的理解，总结把一个递归算法转换为非递归算法的方法(可查参考书)，并把求n的阶乘的递归算法转换为非递归算法。
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实验4：打印二项展开式(a+b)n的系数（3学时）
[问题描述]
将二项式(a+b)n展开，系数构成著名的杨辉三角形，这是典型的对队列的应用。[实验目的]
（1）深入理解队列的特性。
（2）掌握使用队列实现某些问题。
[实验内容及要求]
要求打印形式为 1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
……………
[测试数据]
自定n值。
[思考]
（1）杨辉三角形中系数之间的关系是什么？
（2）栈和队列各应用于什么范围？
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实验5：实现二叉树的基本操作(6学时)
[问题描述]
树和二叉树是最常用的非线性结构(树型结构)，其中以二叉树最为常见，本实验题要求实现二叉树的最基本操作，其中遍历二叉树是二叉树各种操作的基础，它分为先序、中序和后序。
[实验目的]
（1）熟练掌握二叉树的结构特性。
（2）掌握二叉树的各种存储结构的特点及实用范围。
（3）通过二叉树的基本操作的实现，从而思考一般树的基本操作的实现。
（4）熟练掌握各种遍历二叉树的递归和非递归算法。
[实验内容及要求]
（1）创建二叉树：createBTree(…)
所谓创建二叉树是指按照某一种或某两种遍历序列建立起来的二叉树的存储结构。
（2）求叶结点的数目：getLeavesNum()
（3）画二叉树：drawBTree()
（4）输出二叉树的中序遍历序列。
[测试数据]
（1）以下图所示1或2的形状画出二叉树(不需画线)，从中体会画这两种形状的图的难易程度。
图 1
中序遍历序列结果为：
（2）自己设定几组序列来验证程序的正确性。
[思考]
（1）若二叉树采用顺序存储，有什么缺点？
（2）根据任意两种遍历序列重建二叉树，然后给出另外一种遍历序列。
（3）在遍历二叉树的算法中，你用的是递归算法？还是非递归算法？若你用的是递归算法，请考虑用非递归算法实现对二叉树的遍历；反之考虑用递归算法实现对二
叉树的遍历。
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实验6：哈夫曼树的编/译码器系统的设计(6学时)
[问题描述]
利用哈夫曼编码进行通讯可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据进行预先编码；在接受端将传来的数据进行解码（复原）。对于可以双向传输的信道，每端都要有一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼的编译码系统。
[实验目的]
（1）通过哈夫曼树的定义，掌握构造哈夫曼树的意义。
（2）掌握构造哈夫曼树的算法思想。
（3）通过具体构造哈夫曼树，进一步理解构造哈夫曼树编码的意义。
[实验内容及要求]
(1) 从终端读入字符集大小为n（即字符的个数），逐一输入n个字符和相应的n个权值（即字符出现的频度），建立哈夫曼树，将它存于文件hfmtree 中。并将建立好的哈夫曼树以树或凹入法形式输出;对每个字符进行编码并且输出。
(2) 利用已建好的哈夫曼编码文件hfmtree ，对键盘输入的正文进行译码。输出字符正文，再输出该文的二进制码。
[测试数据]
用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树：
并实现以下报文的译码和输出：THIS PROGRAM IS MY FA VORITE
[思考]
(1)利用哈夫曼编码，为什么能使报文中的电文总长度减少?
(2)为什么利用哈夫曼算法求出的一个字符的编码都不是其它字符编码的前缀？
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实验7：图的遍历（6学时）
[问题描述]
给定一个无向图或有向图，利用深度优先遍历和广度优先遍历对给定图进行遍历。[实验目的]
（1）熟悉图的两种常用的存储结构。
（2）掌握对图的两种遍历方法，即深度优先遍历和广度优先遍历。
（3）进一步掌握利用递归或队列结构进行算法设计方法。
[实验内容及要求]
（1）构造一个具有n个顶点的无向图或有向图。
（2）输出以深度优先遍历和广度优先遍历后的顶点序列。
[测试数据]
以下图作为测试数据：
输出结果：
[思考]
（1）在你所设计的算法中，使用了什么数据结构？
（2）考虑如何把书上给出的递归实现的深度优先遍历算法改为非递归算法？
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实验8：利用Kruskal算法求无向网的最小生成树（6学时）
[问题描述]
如要在n个城市之间建设通信网络，只需架设n-1条线路即可。如何以最低的经济代价建设这个通信网，是求一个无向网的最小生成树问题。
[实验目的]
（1）掌握图的各种存储结构和基本操作。
（2）对于实际问题的求解会选用合适的存储结构。
（3）通过Kruskal算法理解如何求无向网的最小生成树。
[实验内容及要求]
（1）构造具有n个顶点的无向网，并利用Kruskal算法求网的最小生成树。
（2）以文本形式输出所求得的最小生成树中各条边以及它们的权值。
[测试数据] 以下图作为测试数据：
输出结果：
[思考]
（1）如何判断输入的无向网存在最小生成树? 若不存在，请分析是何缘故? （2）在输入数据过程中，你如何处理一条边(权值不同)输入1次以上的情况? （3）在设计该算法时，你遇到的最大困难是什么? 你是如何解决的?
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综合设计实验题目
以下综合题目可根据实际情况选做。
题目1：内部排序算法比较（6学时）
[问题描述]
排序是计算机程序设计中一种重要操作，它的功能是将一个数据元素（或记录）的任意序列重新排列成一个按关键字有序的序列。本实验熟悉几种典型的排序方法，并对各种算法的特点、使用范围和效率进行进一步的了解。
[实验目的]
（1）深刻理解排序的定义和各类排序的算法思想，并能灵活应用。
（2）掌握各类排序的时间复杂度的分析方法，能从“关键字间的比较次数”分析算法的平均情况、最好情况和最坏情况。
（3）理解排序方法“稳定”和“不稳定”的含义。
[实验内容及要求]
①数据由输入或随机函数产生。
②实现快速排序、堆排序和归并排序算法。
③至少要用5组不同的输入数据做比较（每组数据不小于100），统计测试数据的准
确的关键字的比较次数和移动次数（需在算法的适当位置插入对关键字的比较次数
和移动次数的计数）
④对结果作出简单的分析。
[测试数据]
由随机函数产生（还应考虑正序、逆序和随机序列）。
[思考]
（1）对于快速排序，就平均时间而言，它被认为是目前最好的一种内部排序方法，但它对应某些特殊序列（例如正序和逆序），时间复杂度是最差的，你认为这种原因是如何造成的？
对算法如何做改进可以避免这一情况？
（2）为什么利用堆排序比用简单选择排序能降低时间复杂度？
（3）归并排序适用于元素个数少的还是多的？空间利用率怎么样？
（4）分析快速排序、堆排序和归并排序的时间复杂度在平均情况下和最坏情况下各为多少？
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题目2：伙伴系统（6学时）
[问题描述]
伙伴系统属于动态存储管理系统中的一种，系统通过响应用户提出的“请求”和“释放”内存的大小而对内存进行管理，在用户提出“请求”时，分配一块大小“恰当”的内存区给用户；在用户释放内存区时及时回收。与其它动态存储管理方法不同的是：无论是占用块还是空闲块，其大小均为2的k次幂（k为某个正整数）。
[实验目的]
（1）掌握数组的应用；
（2）掌握静态链表的应用；
（3）掌握内存管理的分配与回收；
[实验内容及要求]
（1）最小内存块是4字节，最大是64K。
（2）API有：initiate(int k):初始化, k 是空间的大小，即2的k次方。
new(int k): 分配大小为2的k次方的块。
free(int ad):释放首地址为ad的块。
getMap():按地址顺序显示内存块的情况，如：
0 - 15 : 0 4 // 0 – 15 表示内存块的首尾地址， 0表
示该块空闲
16 - 31 : 1 4
32 - 95 : 1 5
……
每行的格式为：a – b : t k
a – b: 表示内存块的首尾地址；
t: 0表示该块空闲，1表示占用；
k: 表示内存块的大小为2的k次方；
（3）构造2个分配回收序列进行测试，其中至少有5次分配，3次回收。
[测试数据]
（1）你的测试序列1是：
按测试序列执行分配回收后内存情况是：
（2）你的测试序列2是：
按测试序列执行分配回收后内存情况是：（3）执行new(16) 后的结果是什么？
之后在执行new(4) 的结果是什么？
算法设计与分析实验报告贪心算法
算法设计与分析实验报告 贪心算法 班级：2013156 学号：201315614 姓名：张春阳哈夫曼编码 代码 #include printf("\n"); for(i=0;i 课程实验报告 课程名称姓名实验名称实验目的及要求 实验3进程并发与同步 1、加深对进程概念的理解，区分进程并发执行与串行执行； 2、掌握进程并发执行的原理，理解进程并发执行的特点； 3、了解fork()系统调用的返回值，掌握用fork()创建进程的方法；熟悉wait、exit等系统调用； 4、能利用相应的系统调用实现进程树与进程间的同 步。 实 验操作系统：linux Un bu ntu 11.10 环 境实验工具：Vmware 实验内容 1、编写一C语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork()创建两个子进程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father ”，儿子进 程执行时屏幕显示“ I am son "，女儿进程执行时屏幕显示“ I am daughter ”。 要求多次连续反复运行这个程序，观察屏幕显示结果的顺序，直至出现不一样的情况为止。要求有运行结果截图与结果分析 2、连续4个fork()的进程家族树，family1-1.c 程序清单如下： #in clude 3、 修改程序1,在父、子进程中分别使用 wait 、exit 等系统调用“实现”其同 步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束， 才可以输出消息。 写出相应的同 步控制，并分析运行结果。 4、 创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ ls -I ”，已知 该键盘命令的路径与文件名为： /bin/ls 。父进程创建子进程， 并加载./child2 程序。 写出相应的程序代码并分析程序运行结果。 1、编写一 C 语言程序，实现在程序运行时通过系统调用 fork()创建两个子进 程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“ I am father ”， 儿子进程执行时屏幕显示“ I am son ”，女儿进程执行时屏幕显示“ I am daughter "。并且反复的测试，观察每一次的执行的顺序有什么不同 2、修改程序1,在父、子进程中分别使用 wait 、exit 等系统调用“实现”其同 步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束，才可以输出消息。 4、创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ ls -I ”，已知 该键盘命令的路径与文件名为： /bin/ls 。父进程创建子进程， 并加载./child2 程序。 法 描 述 及 实 验 步 骤 调 试过 程及实 验结果 兰州交通大学 《算法设计与分析》 实验报告3 题目03-动态规划 专业计算机科学与技术 班级计算机科学与技术2016-02班学号201610333 姓名石博洋 第3章动态规划 1. 实验题目与环境 1.1实验题目及要求 (1) 用代码实现矩阵连乘问题。 给定n个矩阵{A1,A2,…,A n}，其中A i与A i+1是可乘的，i=1,2,…,n-1。考察这n 个矩阵的连乘积A1A2…A n。由于矩阵乘法满足结合律，故计算矩阵的连乘积可以有许多不同的计算次序，这种计算次序可以用加括号的方式来确定。若一个矩阵连乘积的计算次序完全确定，则可以依此次序反复调用2个矩阵相乘的标准算法（有改进的方法，这里不考虑）计算出矩阵连乘积。 确定一个计算顺序，使得需要的乘的次数最少。 (2) 用代码实现最长公共子序列问题。 一个给定序列的子序列是在该序列中删去若干元素后得到的序列。确切地说，若给定序列X= < x1, x2,…, xm>，则另一序列Z= < z1, z2,…, zk>是X的子序列是指存在一个严格递增的下标序列< i1, i2,…, ik>，使得对于所有j=1,2,…,k有Xij=Zj 。例如，序列Z=是序列X=的子序列，相应的递增下标序列为<2,3,5,7>。给定两个序列X和Y，当另一序列Z既是X的子序列又是Y的子序列时，称Z是序列X和Y的公共子序列。例如，若X= < A, B, C, B, D, A, B>和Y= < B, D, C, A, B, A>，则序列是X和Y的一个公共子序列，序列也是X和Y的一个公共子序列。而且，后者是X和Y的一个最长公共子序列，因为X和Y没有长度大于4的公共子序列。 (3) 0-1背包问题。 现有n种物品，对1<=i<=n，已知第i种物品的重量为正整数W i，价值为正整数V i，背包能承受的最大载重量为正整数W，现要求找出这n种物品的一个子集，使得子集中物品的总重量不超过W且总价值尽量大。（注意：这里对每种物品或者全取或者一点都不取，不允许只取一部分） 使用动态规划使得装入背包的物品价值之和最大。 1.2实验环境： CPU：Intel(R) Core(TM) i3-2120 3.3GHZ 内存：12GB 操作系统：Windows 7.1 X64 编译环境：Mircosoft Visual C++ 6 2. 问题分析 (1) 分析。 课程实验报告 3、修改程序1，在父、子进程中分别使用wait、exit等系统调用“实现”其同步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束，才可以输出消息。写出相应的同步控制，并分析运行结果。 4、创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ls -l”，已知该键盘命令的路径与文件名为：/bin/ls。父进程创建子进程，并加载./child2程序。写出相应的程序代码并分析程序运行结果。 算法描述及实验步骤 1、编写一C语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork( )创建两个子进 程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father”， 儿子进程执行时屏幕显示“I am son”，女儿进程执行时屏幕显示“I am daughter”。并且反复的测试，观察每一次的执行的顺序有什么不同 2、修改程序1，在父、子进程中分别使用wait、exit等系统调用“实现”其同 步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束，才可以输出消息。 4、创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ls -l”，已知该键盘命令的路径与文件名为：/bin/ls。父进程创建子进程，并加载./child2程序。 调试过程及实验结果 总结 1、实现在程序运行时通过系统调用fork( )创建两个子进程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father”，儿子进程执行时屏幕显示“I am son”，女儿进程执行时屏幕显示“I am daughter”。这一点需要注意。返回结果时，由于每一次的不确定性，所以要想得到比较具有说服性的，就必须经过多次的测试。 2、连续4个fork()的进程家族树在进行实验的时候可能会出现进程输出信息一直一样的情况，需要多次执行输出才有可能会看到输出结果不一样的情况 操作系统实验报告心得体会 每一次课程设计度让我学到了在平时课堂不可能学到的东西。所以我对每一次课程设计的机会都非常珍惜。不一定我的课程设计能够完成得有多么完美,但是我总是很投入的去研究去学习。所以在这两周的课设中,熬了2个通宵,生物钟也严重错乱了。但是每完成一个任务我都兴奋不已。一开始任务是任务,到后面任务就成了自己的作品了。总体而言我的课设算是达到了老师的基本要求。总结一下有以下体会。 1、网络真的很强大,用在学习上将是一个非常高效的助手。几乎所有的资料都能够在网上找到。从linux虚拟机的安装,到linux的各种基本命令操作,再到gtk的图形函数,最后到文件系统的详细解析。这些都能在网上找到。也因为这样,整个课程设计下来,我浏览的相关网页已经超过了100个(不完全统计)。当然网上的东西很乱很杂,自己要能够学会筛选。 不能决定对或错的,有个很简单的方法就是去尝试。就拿第二个实验来说,编译内核有很多项小操作,这些小操作错了一项就可能会导致编译的失败,而这又是非常要花时间的,我用的虚拟机,编译一次接近3小时。所以要非常的谨慎,尽量少出差错,节省时间。多找个几个参照资料,相互比较, 慢慢研究,最后才能事半功倍。 2、同学间的讨论,这是很重要的。老师毕竟比较忙。对于课程设计最大的讨论伴侣应该是同学了。能和学长学姐讨论当然再好不过了,没有这个机会的话,和自己班上同学讨论也是能够受益匪浅的。大家都在研究同样的问题,讨论起来,更能够把思路理清楚,相互帮助,可以大大提高效率。 3、敢于攻坚,越是难的问题,越是要有挑战的心理。这样就能够达到废寝忘食的境界。当然这也是不提倡熬夜的,毕竟有了精力才能够打持久战。但是做课设一定要有状态,能够在吃饭,睡觉,上厕所都想着要解决的问题,这样你不成功都难。 4、最好在做课设的过程中能够有记录的习惯,这样在写实验报告时能够比较完整的回忆起中间遇到的各种问题。比如当时我遇到我以前从未遇到的段错误的问题,让我都不知道从何下手。在经过大量的资料查阅之后,我对段错误有了一定的了解,并且能够用相应的办法来解决。 在编程中以下几类做法容易导致段错误,基本是是错误地使用指针引起的 1)访问系统数据区,尤其是往系统保护的内存地址写数据,最常见就是给一个指针以0地址 2)内存越界(数组越界,变量类型不一致等) 访问到不属于你的内存区域 《算法设计与分析》实验报告 分治策略 姓名：XXX 专业班级：XXX 学号：XXX 指导教师：XXX 完成日期：XXX 一、试验名称：分治策略 （1）写出源程序，并编译运行 （2）详细记录程序调试及运行结果 二、实验目的 (1)了解分治策略算法思想 (2)掌握快速排序、归并排序算法 (3)了解其他分治问题典型算法 三、实验内容 (1)编写一个简单的程序，实现归并排序。 (2)编写一段程序，实现快速排序。 (3)编写程序实现循环赛日程表。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）每个选手必须与其它n-1个选手各赛一次（2）每个选手一天只能赛一场（3）循环赛进行n-1天 四、算法思想分析 (1)编写一个简单的程序，实现归并排序。 将待排序元素分成大小大致相同的2个子集合，分别对2个子集合进行 排序，最终将排好序的子集合合并成为所要求的排好序的集合。 (2)编写一段程序，实现快速排序。 通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有 数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数 据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据 变成有序序列。 (3)编写程序实现循环日赛表。 按分治策略，将所有的选手分为两组，n个选手的比赛日程表就可以通 过为n/2个选手设计的比赛日程表来决定。递归地用对选手进行分割， 直到只剩下2个选手时，比赛日程表的制定就变得很简单。这时只要让 这2个选手进行比赛就可以了。 五、算法源代码及用户程序 (1)编写一个简单的程序，实现归并排序。 #include 昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （2012 —2013 学年第二学期） 课程名称：操作系统开课实验室：信自楼445 2013 年 5 月 16 日 一、实验要求 对给定的一个页面走向序列，请分别用先进先出算法和二次机会算法，计算淘汰页面的顺序、缺页次数和缺页率，具体的页面走向可参考教材例题或习题。 二、实验目的 存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。通过本次实验，要求学生通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解，通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。 三、实验原理及基本技术路线图（方框原理图） 用C或C++语言模拟实现请求式分页管理。要求实现：页表的数据结构、分页式内存空间的分配及回收（建议采用位图法）、地址重定位、页面置换算法（从FIFO,LRU,NRU中任选一种）。 提示：可先用动态申请的方式申请一大块空间，然后假设该空间为内存区域，对该空间进行 流程图： 数据结构定义: 我提供定义了两个类。第一个类就是页面类，在这类里面包括一些重要的数据成员。 有页号（page_no），页框号（frame_no），页面是否在内存的标志（flag（1表示在内存，0表示不在内存）），访问次数（times）。另一个类是进程控制块类PCB。类的数据成员有id（进程编号），name（进程名），size（进程大小），*p（页类指针）。在本类中，有一些成员函数:构造函数（用来初始化本类的所有数据），displayPCB（输出函数），convert（地址映射函数），allocation（分配函数），restore（回收函数）。另外还有一些类外的函数：initMemorySpace（初始化内存空间的函数），displayMemorySpace（输出内存空间的状态1（表示占用）0（表示空））。 四、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等）。 计算机一台 五、实验方法、步骤 程序代码： #include 操作系统实验报告 实验名称: 系统的引导 所在班级: 指导老师: 老师 实验日期: 2014年3 月29 日 一、实验目的 ◆熟悉hit-oslab实验环境； ◆建立对操作系统引导过程的深入认识； ◆掌握操作系统的基本开发过程； ◆能对操作系统代码进行简单的控制，揭开操作系统的神秘面纱。 二、实验容 1. 阅读《Linux核完全注释》的第6章引导启动程序，对计算机和Linux 0.11的引导过程进行初步的了解。 2. 按照下面的要求改写0.11的引导程序bootsect.s。 3. 有兴趣同学可以做做进入保护模式前的设置程序setup.s。 4. 修改build.c，以便可以使用make BootImage命令 5. 改写bootsect.s主要完成如下功能： bootsect.s能在屏幕上打印一段提示信息XXX is booting...，其中XXX是你给自己的操作系统起的名字，例如LZJos、Sunix等。 6. 改写setup.s主要完成如下功能： bootsect.s能完成setup.s的载入，并跳转到setup.s开始地址执行。而setup.s 向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。setup.s能获取至少一个基本的硬件参数（如存参数、显卡参数、硬盘参数等），将其存放在存的特定地址，并输出到屏幕上。setup.s不再加载Linux核，保持上述信息显示在屏幕上即可。 三、实验环境 本实验使用的系统是windows系统或者是Linux系统，需要的材料是osexp。 四、实验步骤 1. 修改bootsect.s中的提示信息及相关代码; 到osexp\Linux-0.11\boot目录下会看到图1所示的三个文件夹，使用UtraEdit 打开该文件。将文档中的98行的mov cx,#24修改为mov cx,#80。同时修改文档中的第246行为图2所示的情形。 图1图2 图3 2. 在目录linux-0.11\boot下,分别用命令as86 -0 -a -o bootsect.obootsect.s和 ld86 -0 -s -obootsectbootsect.o编译和bootsect.s，生成bootsect文件; 在\osexp目录下点击MinGW32.bat依此输入下面的命令： cd linux-0.11 cd boot as86 -0 -a -o bootsect.obootsect.s ld86 -0 -s -o bootsectbootsect.o 操作系统实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 许昌学院 《操作系统》实验报告书学号： 姓名：闫金科 班级：14物联网工程 成绩: 2016年02月 实验一Linux的安装与配置 一、实验目的 1.熟悉Linux系统的基本概念，比如Linux发行版、宏内核、微内核等。 2.掌握Linux系统的安装和配置过程，初步掌握Linux系统的启动和退出方 法。 3.熟悉Linux系统的文件系统结构，了解Linux常用文件夹的作用。 二、实验内容 1.从网络上下载VMware软件和两个不同Linux发行版镜像文件。 2.安装VMware虚拟机软件。 3.在VMware中利用第一个镜像文件完成第一个Linux的安装，期间完成网络 信息、用户信息、文件系统和硬盘分区等配置。 4.在VMware中利用第二个镜像文件完成第二个Linux的安装，并通过LILO或 者GRUB解决两个操作系统选择启动的问题。 5.启动Linux系统，打开文件浏览器查看Linux系统的文件结构，并列举出 Linux常用目录的作用。 三、实验过程及结果 1、启动VMware，点击新建Linux虚拟机，如图所示： 2、点击下一步，选择经典型，点击下一步在选择客户机页面选择 Linux，版本选择RedHatEnterpriseLinux5，如图所示： 3、点击下一步创建虚拟机名称以及所要安装的位置，如图所示： 4、点击下一步，磁盘容量填一个合适大小，此处选择默认值大小 10GB，如图所示： 5、点击完成，点击编辑虚拟机设置，选择硬件选项中的CD-ROM （IDE...）选项，在右侧连接中选择“使用ISO镜像（I）”选项，点 击“浏览”，找到Linux的镜像文件，如图所示： 学生实验报告书 实验课程名称算法设计与分析开课学院计算机科学与技术学院 指导教师姓名李晓红 学生姓名 学生专业班级软件工程zy1302班2015-- 2016学年第一学期 实验课程名称：算法设计与分析 同组者实验日期2015年10月20日第一部分：实验分析与设计 一．实验内容描述（问题域描述） 1、利用分治法，写一个快速排序的递归算法，并利用任何一种语言，在计算机上实现，同时 进行时间复杂性分析； 2、要求用递归的方法实现。 二.实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述） 本次的解法使用的是“三向切分的快速排序”，它是快速排序的一种优化版本。不仅利用了分治法和递归实现，而且对于存在大量重复元素的数组，它的效率比快速排序基本版高得多。 它从左到右遍历数组一次，维护一个指针lt使得a[lo..lt-1]中的元素都小于v，一个指针gt 使得a[gt+1..hi]中的元素都大于v，一个指针i使得a[lt..i-1]中的元素都等于v，a[i..gt]中的元素都还未确定，如下图所示： public class Quick3way { public static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi) { if (lo >= hi) return; int lt = lo, i = lo + 1, gt = hi; Comparable pivot = a[lo]; 第二部分：实验调试与结果分析 一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等） 1、调试方法描述： 对程序入口进行断点，随着程序的运行，一步一步的调试，得到运行轨迹； 2、实验数据： "R", "B", "W", "W", "R", "W", "B", "R", "R", "W", "B", "R"； 3、实验现象： 4、实验过程中发现的问题： （1）边界问题： 在设计快速排序的代码时要非常小心，因为其中包含非常关键的边界问题，例如： 什么时候跳出while循环，递归什么时候结束，是对指针的左半部分还是右半部分 排序等等； （2）程序的调试跳转： 在调试过程中要时刻记住程序是对那一部分进行排序，当完成了这部分的排序后， 会跳到哪里又去对另外的那一部分进行排序，这些都是要了然于心的，这样才能准 确的定位程序。 二、实验结果分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等） 1、实验结果： 操作系统实验报告 学院：计算机与通信工程学院 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 成绩： 2014年 1 月 1 日 实验一线程的状态和转换（5分） 1 实验目的和要求 目的：熟悉线程的状态及其转换，理解线程状态转换与线程调度的关系。 要求： （1）跟踪调试EOS线程在各种状态间的转换过程，分析EOS中线程状态及其转换的相关源代码； （2）修改EOS的源代码，为线程增加挂起状态。 2 完成的实验内容 2.1 EOS线程状态转换过程的跟踪与源代码分析 （分析EOS中线程状态及其转换的核心源代码，说明EOS定义的线程状态以及状态转换的实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪与思考等） 1.EOS 准备了一个控制台命令“loop ”，这个命令的命令函数是 ke/sysproc.c 文件中的ConsoleCmdLoop 函数（第797行，在此函数中使用 LoopThreadFunction 函数（第755 行）创建了一个优先级为 8 的线程（后面简称为“loop 线程”），该线程会在控制台中不停的（死循环）输出该线程的ID和执行计数，执行计数会不停的增长以表示该线程在不停的运行。loop命令执行的效果可以参见下图： 2. 线程由阻塞状态进入就绪状态 （1）在虚拟机窗口中按下一次空格键。 （2）此时EOS会在PspUnwaitThread函数中的断点处中断。在“调试”菜单中选择“快速监视”，在快速监视对话框的表达式编辑框中输入表达式“*Thread”，然后点击“重新计算”按钮，即可查看线程控制块（TCB）中的信息。其中State域的值为3（Waiting），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程还处于阻塞状态，并在某个同步对象的等待队列中；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。 （3）关闭快速监视对话框，激活“调用堆栈”窗口。根据当前的调用堆栈，可以看到是由键盘中断服务程序（KdbIsr）进入的。当按下空格键后，就会发生键盘中断，从而触发键盘中断服务程序。在该服务程序的最后中会唤醒控制台派遣线程，将键盘事件派遣到活动的控制台。 （4）在“调用堆栈”窗口中双击PspWakeThread函数对应的堆栈项。可以看到在此函数中连续调用了PspUnwaitThread函数和PspReadyThread函数，从而使处于阻塞状态的控制台派遣线程进入就绪状态。 （5）在“调用堆栈”窗口中双击PspUnwaitThread函数对应的堆栈项，先来看看此函数是如何改变线程状态的。按F10单步调试直到此函数的最后，然后再从快速监视对 Windows操作系统C/C++ 程序实验 姓名：___________________ 学号：___________________ 班级：___________________ 院系：___________________ ______________年_____月_____日 实验三Windows 2000/xp线程同步 一、背景知识 二、实验目的 在本实验中，通过对事件和互斥体对象的了解，来加深对Windows 2000/xp线程同步的理解。 1) 回顾系统进程、线程的有关概念，加深对Windows 2000/xp线程的理解。 2) 了解事件和互斥体对象。 3) 通过分析实验程序，了解管理事件对象的API。 4) 了解在进程中如何使用事件对象。 5) 了解在进程中如何使用互斥体对象。 6) 了解父进程创建子进程的程序设计方法。 三、工具/准备工作 在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。 您需要做以下准备： 1) 一台运行Windows 2000/xp Professional操作系统的计算机。 2) 计算机中需安装V isual C++ 6.0专业版或企业版。 四、实验内容与步骤 1. 事件对象 清单4-1程序展示了如何在进程间使用事件。父进程启动时，利用CreateEvent() API创建一个命名的、可共享的事件和子进程，然后等待子进程向事件发出信号并终止父进程。在创建时，子进程通过OpenEvent() API打开事件对象，调用SetEvent() API使其转化为已接受信号状态。两个进程在发出信号之后几乎立即终止。 步骤1：登录进入Windows 2000/xp Professional。 步骤2：在“开始”菜单中单击“程序”-“Microsoft V isual Studio 6.0”–“Microsoft V isual C++ 6.0”命令，进入V isual C++窗口。 步骤3：在工具栏单击“打开”按钮，在“打开”对话框中找到并打开实验源程序3-1.cpp。 步骤4：单击“Build”菜单中的“Compile 3-1.cpp”命令，并单击“是”按钮确认。系统 操作系统实验报告 银行家算法 班级：计算机()班 姓名：李君益 学号：(号) 提交日期： 指导老师: 林穗 一、设计题目 加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 要求编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用银行家算法，有效的防止和避免死锁的发生。 二、设计要求 内容： 编制银行家算法通用程序，并检测思考题中所给状态的安全性。 要求： (1)下列状态是否安全？(三个进程共享个同类资源) 进程已分配资源数最大需求数 (状态) (状态) (2)考虑下列系统状态 分配矩阵最大需求矩阵可用资源矩阵 问系统是否安全？若安全就给出所有的安全序列。若进程请求()，可否立即分配？ 三、设计分析 一．关于操作系统的死锁 ．死锁的产生 计算机系统中有许多独占资源，他们在任一时刻只能被一个进程使用，如磁带机，绘图仪等独占型外围设备，或进程表，临界区等软件资源。两个进程同时向一台打印机输出将导致一片混乱，两个进程同时进入临界区将导致数据库错误乃至程序崩溃。正因为这些原因，所有操作系统都具有授权一个进程独立访问某一辞源的能力。一个进程需要使用独占型资源必须通过以下的次序： ●申请资源 ●使用资源 ●归还资源 若申请施资源不可用，则申请进程进入等待状态。对于不同的独占资源，进程等待的方式是有差别的，如申请打印机资源、临界区资源时，申请失败将一位这阻塞申请进程；而申请打开文件文件资源时，申请失败将返回一个错误码，由申请进程等待一段时间之后重试。只得指出的是，不同的操作系统对于同一种资源采取的等待方式也是有差异的。 在许多应用中，一个进程需要独占访问多个资源，而操作系统允许多个进程并发执行共享系统资源时，此时可能会出现进程永远被阻塞的现象。这种现象称为“死锁”。 2.死锁的定义 一组进程处于死锁状态是指：如果在一个进程集合中的每个进程都在等待只能由该集合中的其他一个进程才能引发的时间，则称一组进程或系统此时发生了死锁。 ．死锁的防止 .死锁产生的条件： ●互斥条件 本科实验报告 课程名称：算法设计与分析 实验项目：递归与分治算法 实验地点：计算机系实验楼110 专业班级：物联网1601 学号：2016002105 学生：俞梦真 指导教师：郝晓丽 2018年05月04 日 实验一递归与分治算法 1.1 实验目的与要求 1．进一步熟悉C/C++语言的集成开发环境； 2．通过本实验加深对递归与分治策略的理解和运用。 1.2 实验课时 2学时 1.3 实验原理 分治（Divide-and-Conquer）的思想：一个规模为n的复杂问题的求解，可以划分成若干个规模小于n的子问题，再将子问题的解合并成原问题的解。 需要注意的是，分治法使用递归的思想。划分后的每一个子问题与原问题的性质相同，可用相同的求解方法。最后，当子问题规模足够小时，可以直接求解，然后逆求原问题的解。 1.4 实验题目 1．上机题目：格雷码构造问题 Gray码是一个长度为2n的序列。序列无相同元素，每个元素都是长度为n的串，相邻元素恰好只有一位不同。试设计一个算法对任意n构造相应的Gray码（分治、减治、变治皆可）。 对于给定的正整数n，格雷码为满足如下条件的一个编码序列。 （1）序列由2n个编码组成，每个编码都是长度为n的二进制位串。 （2）序列中无相同的编码。 （3）序列中位置相邻的两个编码恰有一位不同。 2．设计思想： 根据格雷码的性质，找到他的规律，可发现，1位是0 1。两位是00 01 11 10。三位是000 001 011 010 110 111 101 100。n位是前n-1位的2倍个。N-1个位前面加0，N-2为倒转再前面再加1。 3．代码设计： 操作系统教程实验报告 专业班级 学号 姓名 指导教师 实验一WINDOWS进程初识 1、实验目的 （1）学会使用VC编写基本的Win32 Consol Application（控制台应用程序)。 （2）掌握WINDOWS API的使用方法。 （3）编写测试程序，理解用户态运行和核心态运行。 2、实验内容和步骤 （1）编写基本的Win32 Consol Application 步骤1：登录进入Windows，启动VC++ 6.0。 步骤2：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“projects”选项卡中选择“Win32 Consol Application”,然后在“Project name”处输入工程名，在“Location”处输入工程目录。创建一个新的控制台应用程序工程。 步骤3：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“Files”选项卡中选择“C++ Source File”, 然后在“File”处输入C/C++源程序的文件名。 步骤4：将清单1-1所示的程序清单复制到新创建的C/C++源程序中。编译成可执行文件。 步骤5：在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“命令提示符”命令，进入Windows “命令提示符”窗口，然后进入工程目录中的debug子目录，执行编译好的可执行程序：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debug>hello.exe 运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： （2）计算进程在核心态运行和用户态运行的时间 步骤1：按照（1）中的步骤创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，然后将清单1-2中的程序拷贝过来，编译成可执行文件。 步骤2：在创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，程序的参考程序如清单1-3所示，编译成可执行文件并执行。 步骤3：在“命令提示符”窗口中运行步骤1中生成的可执行文件，测试步骤2中可执行文件在核心态运行和用户态运行的时间。 E:\课程\os课\os实验\程序\os12\debug>time TEST.exe 步骤4：运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： 步骤5：分别屏蔽While循环中的两个for循环，或调整两个for循环的次数，写出运行结果。 屏蔽i循环： 学生学号0121210680225 实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称操作系统 开课学院计算机科学与技术学院 指导老师姓名刘军 学生姓名李安福 学生专业班级软件sy1201 2014 — 2015 学年第一学期 《操作系统》实验教学大纲 课程编号： 课程名称：操作系统/Operating System 实验总学时数：12学时 适应专业：计算机科学与技术、软件工程 承担实验室：计算机科学与技术学院实验中心 一、实验教学的目的和任务 通过实验掌握Linux系统下常用键盘命令、系统调用、SHELL编程、后台批处理和C程序开发调试手段等基本用法。 二、实验项目及学时分配 序号实验项目名称实验学时实验类型开出要求 01 Linux键盘命令和vi 2 设计必开 02 Linux下C编程 2 设计必开 03 SHELL编程和后台批处理 2 设计必开 04 Linux系统调用（time） 2 设计必开 05 Linux进程控制(fork) 4 设计必开 三、每项实验的内容和要求: 1、Linux键盘命令和vi 要求：掌握Linux系统键盘命令的使用方法。 内容：见教材p4, p9, p40, p49-53, p89, p100 2、Linux下的C编程 要求：掌握vi编辑器的使用方法；掌握Linux下C程序的源程序编辑方法；编译、连接和运行方法。 内容：设计、编辑、编译、连接以及运行一个C程序，其中包含键盘输入和屏幕输出语句。 3、SHELL编程和后台批处理 要求：掌握Linux系统的SHELL编程方法和后台批处理方法。 内容：(1) 将编译、连接以及运行上述C程序各步骤用SHELL程序批处理完成，前台运行。 (2) 将上面SHELLL程序后台运行。观察原C程序运行时输入输出情况。 (3) 修改调试上面SHELL程序和C程序，使得在后台批处理方式下，原键 盘输入内容可以键盘命令行位置参数方式交互式输入替代原键盘输入内容， 然后输出到屏幕。 4、Linux系统调用使用方法。 西安邮电大学 （计算机学院） 课实验报告 实验名称：进程管理 专业名称：计算机科学与技术 班级： 学生： 学号（8位）： 指导教师： 实验日期：*****年**月**日 一. 实验目的及实验环境 目的：（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。 （2）进一步认识并发执行的实质。 （3）分析进程竞争资源现象，学习解决进程互斥的方法。 （4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。 环境：Linux操作系统环境： 二. 实验容 （1）阅读Linux的sched.h源文件，加深对进程管理概念的理解。 （2）阅读Linux的fork.c源文件，分析进程的创建过程。 三．方案设计 （1）进程的创建 编写一段源程序，使系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”;子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。（2）进程的控制 修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。 如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。 （3）①编写一段程序，使其现实进程的软中断通信。 要求：使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按DEL键）；当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用Kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止： Child Processll is Killed by Parent! Child Processl2 is Killed by Parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止 Parent Process is Killed! 程序流程图如下： 操作系统实验报告班级：软件1042 姓名：****** 学号：101***** 指导老师：***老师 安徽工业大学工商学院2012年12月 目录 实验一 WINDOWS进程初识 (2) 1、实验目的 (2) 2、实验内容和步骤 (2) 3、实验结论 (4) 实验二进程管理 (4) 1、实验目的 (4) 2、实验内容和步骤 (4) 3、实验结论 (9) 实验三进程同步的经典算法 (9) 1、实验目的 (9) 2、实验内容和步骤 (10) 3、实验结论 (12) 实验四存储管理 (12) 1、实验目的 (12) 2、实验内容和步骤 (12) 3、实验结论 (19) 实验一WINDOWS进程初识 1、实验目的 （1）学会使用VC编写基本的Win32 Consol Application（控制台应用程序)。 （2）掌握WINDOWS API的使用方法。 （3）编写测试程序，理解用户态运行和核心态运行。 2、实验内容和步骤 （1）编写基本的Win32 Consol Application 步骤1：登录进入Windows，启动VC++ 6.0。 步骤2：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“projects”选项卡中选择“Win32 Consol Application”,然后在“Project name”处输入工程名，在“Location”处输入工程目录。创建一个新的控制台应用程序工程。 步骤3：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“Files”选项卡中选择“C++ Source File”, 然后在“File”处输入C/C++源程序的文件名。 步骤4：将清单1-1所示的程序清单复制到新创建的C/C++源程序中。编译成可执行文件。 步骤5：在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“命令提示符”命令，进入Windows “命令提示符”窗口，然后进入工程目录中的debug子目录，执行编译好的可执行程序：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debug>hello.exe 运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： 刚开始由于命令输入有误经改正后，正确调试出结果 （2）计算进程在核心态运行和用户态运行的时间 步骤1：按照（1）中的步骤创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，然后将清单1-2中的程序拷贝过来，编译成可执行文件。 步骤2：在创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，程序的参考程序如清单1-3所示，编译成可执行文件并执行。 步骤3：在“命令提示符”窗口中运行步骤1中生成的可执行文件，测试步骤2中可执行文件在核心态运行和用户态运行的时间。 E:\课程\os课\os实验\程序\os12\debug>time TEST.exe 步骤4：运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： 算法设计与分析实验报告 实验名称统计数字问题评分 实验日期年月日指导教师 姓名专业班级学号 一.实验要求 1、掌握算法的计算复杂性概念。 2、掌握算法渐近复杂性的数学表述。 3、掌握用C++语言描述算法的方法。 4．实现具体的编程与上机实验，验证算法的时间复杂性函数。 二.实验内容 统计数字问题 1、问题描述 一本书的页码从自然数1 开始顺序编码直到自然数n。书的页码按照通常的习惯编排，每个页码都不含多余的前导数字0。例如，第6 页用数字6 表示，而不是06 或006 等。数字计数问题要求对给定书的总页码n，计算出书的全部页码中分别用到多少次数字0，1，2， (9) 2、编程任务 给定表示书的总页码的10 进制整数n (1≤n≤109) 。编程计算书的全部页码中分别用到多少次数字0，1，2， (9) 三.程序算法 将页码数除以10，得到一个整数商和余数，商就代表页码数减余数外有多少个1—9作为个位数，余数代表有1—余数本身这么多个数作为剩余的个位数，此外，商还代表1—商本身这些数出现了10次，余数还代表剩余的没有计算的商的大小的数的个数。把这些结果统计起来即可。 四.程序代码 #include int zero=1; for(int i=0;i<=l;i++) //去除前缀0 { s[0]-=zero; zero*=10; } } if(n<10) { for(int i=0;i<=n;i++) { s[i]+=1; } return; }//位数为1位时,出现次数加1 //位数大于1时的出现次数 for(int t=1;t<=l;t++)//计算规律f(n)=n*10^(n-1) { m=1;int i; for(i=1;i操作系统实验报告三
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