耿国华大数据结构习题问题详解完整版.doc

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1、word第一章答案计算如下程序中x=x+1的语句频度 for(i=1;i=n;i+)for(j=1;j=i;j+) for(k=1;k=j;k+) x=x+1;【解答】x=x+1的语句频度为:T(n)=1+(1+2)+1+2+3+1+2+n=n(n+1)(n+2)/61. 4试编写算法,求pn(x)=a0+a1x+a2x2+.+anxn的值pn(x0),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,要求时间复杂度尽可能小,规定算法中不能使用求幂函数。注意:此题中的输入为ai(i=0,1,n)、x和n,输出为Pn(x0)。算法的输入和输出采用如下方法1通过参数表中的参数显式传递2通过全局

2、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,不占用内存,调用完毕后形参被释放,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。2通过全局变量隐式传递优点:减少实参与形参的个数,从而减少内存空间以与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; printf(“nn=); scanf(“%f,&n); printf(“nx=); scanf(“%f,&x);for(i=0;i

3、n;i+) scanf(“%f ,&ai); /*执行次数:n次 */ p=a0; for(i=1;i=n;i+) p=p+ai*x; /*执行次数:n次*/ x=x*x;printf(“%f,p); 算法的时间复杂度:T(n)=O(n)通过参数表中的参数显式传递float PolyValue(float a , float x, int n) float p,s;int i;p=x; s=a0;for(i=1;i=n;i+)s=s+ai*p; /*执行次数:n次*/ p=p*x;return(p);算法的时间复杂度:T(n)=O(n)第二章答案试分别以不同的存储结构实现单线表的就地逆置算法,

4、即在原表的存储空间将线性表a1,a2,an逆置为(an,an-1,a1)。【解答】1用一维数组作为存储结构 void invert(SeqList *L, int *num) int j; ElemType tmp;for(j=0;jnext =NULL) return; /*链表为空*/ p=L-next; q=p-next; p-next=NULL; /* 摘下第一个结点,生成初始逆置表 */while(q!=NULL) /* 从第二个结点起依次头插入当前逆置表 */ r=q-next;q-next=L-next;L-next=q;q=r; 将线性表A=(a1,a2,am), B=(b1,

5、b2,bn)合并成线性表C, C=(a1,b1,am,bm,bm+1,.bn) 当mn时,线性表A、B、C以单链表作为存储结构,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。【解答】算法如下:LinkList merge(LinkList A, LinkList B, LinkList C) Node *pa, *qa, *pb, *qb, *p; pa=A-next; /*pa表示A的当前结点*/ pb=B-next; p=A; / *利用p来指向新连接的表的表尾,初始值指向表A的头结点*/ while(pa!=NULL & pb!=NULL) /*利用尾插法

6、建立连接之后的链表*/ qa=pa-next; qb=qb-next; p-next=pa; /*交替选择表A和表B中的结点连接到新链表中;*/p=pa;p-next=pb;p=pb; pa=qa;pb=qb;if(pa!=NULL) p-next=pa; /*A的长度大于B的长度*/ if(pb!=NULL) p-next=pb; /*B的长度大于A的长度*/C=A; Return(C);第三章答案按3.1(b)所示铁道两侧铁道均为单向行驶道进展车厢调度,回答:(1) 如进站的车厢序列为123,如此可能得到的出站车厢序列是什么?(2) 如进站的车厢序列为123456,能否得到435612和1

7、35426的出站序列,并说明原因即写出以“S表示进栈、“X表示出栈的栈序列操作。【解答】1可能得到的出站车厢序列是:123、132、213、231、321。(2)不能得到435612的出站序列。因为有S(1)S(2)S(3)S(4)X(4)X(3)S(5)X(5)S(6)S(6),此时按照“后进先出的原如此,出栈的顺序必须为X(2)X(1)。能得到135426的出站序列。因为有S(1)X(1)S(2)S(3)X(3)S(4)S(5)X(5)X(4)X(2)X(1)。给出栈的两种存储结构形式名称,在这两种栈的存储结构中如何判别栈空与栈满?【解答】1顺序栈top用来存放栈顶元素的下标判断栈S空:如

8、果S-top=-1表示栈空。判断栈S满:如果S-top=Stack_Size-1表示栈满。(2) 链栈top为栈顶指针,指向当前栈顶元素前面的头结点判断栈空:如果top-next=NULL表示栈空。判断栈满:当系统没有可用空间时,申请不到空间存放要进栈的元素,此时栈满。3 4照四如此运算加、减、乘、除和幂运算的优先惯例,画出对如下表达式求值时操作数栈和运算符栈的变化过程:A-B*C/D+EF【解答】3 5写一个算法,判断依次读入的一个以为完毕符的字母序列,是否形如序列1&序列2的字符序列。序列1和序列2中都不含&,且序列2是序列1 的逆序列。例如,a+b&b+a是属于该模式的字符序列,而1+3

9、&3-1如此不是。【解答】算法如下: int IsHuiWen() Stack *S; Char ch,temp; InitStack(&S); Printf(“n请输入字符序列:); Ch=getchar();While( ch!=&) /*序列1入栈*/ Push(&S,ch); ch=getchar();do /*判断序列2是否是序列1的逆序列*/ ch=getchar(); Pop(&S,&temp); if(ch!= temp) /*序列2不是序列1的逆序列*/ return(FALSE); printf(“nNO); while(ch!= & !IsEmpty(&S)if(ch =

10、 = & IsEmpty(&S) return(TRUE); printf(“nYES); /*序列2是序列1的逆序列*/else return(FALSE); printf(“nNO); /*IsHuiWen()*/3.8 要求循环队列不损失一个空间全部都能得到利用,设置一个标志tag,以tag为0或1来区分头尾指针一样时的队列状态的空与满,请编写与此相应的入队与出队算法。【解答】入队算法:int EnterQueue(SeqQueue *Q, QueueElementType x) /*将元素x入队*/ if(Q-front=Q-front & tag=1) /*队满*/ return(F

11、ALSE); if(Q-front=Q-front & tag=0) /*x入队前队空,x入队后重新设置标志*/ tag=1;Q-elememtQ-rear=x;Q-rear=(Q-rear+1)%MAXSIZE; /*设置队尾指针*/Return(TRUE); 出队算法: int DeleteQueue( SeqQueue *Q , QueueElementType *x) /*删除队头元素,用x返回其值*/if(Q-front=Q-rear & tag=0) /*队空*/ return(FALSE);*x=Q-elementQ-front;Q-front=(Q-front+1)%MAXSI

12、ZE; /*重新设置队头指针*/if(Q-front=Q-rear) tag=0; /*队头元素出队后队列为空,重新设置标志域*/Return(TUUE); 编写求解Hanoi问题的算法,并给出三个盘子搬动时的递归调用过程。【解答】算法: void hanoi (int n ,char x, char y, char z) /*将塔座X上按直径由小到大且至上而下编号为1到n的n个圆盘按规如此搬到塔座Z上,Y可用做辅助塔座*/ if(n = =1) move(x,1,z); else Hanoi(n-1,x,z,y); move(x, n, z);Hanoi(n-1, y,x,z); Hanoi

13、(3,A,B,C)的递归调用过程:Hanoi(2,A,C,B): Hanoi(1,A,B,C) move(A-C) 1号搬到C Move(A-B) 2号搬到B Hanoi(1,C,A,B) move(C-B) 1号搬到B Move(A-C) 3号搬到CHanoi(2,B,A,C) Hanoi(1,B,C,A) move(B-A) 1号搬到A Move(B-C) 2号搬到C Hanoi(1,A,B,C) move(A-C) 1号搬到C第四章答案4.1 设s=I AM A STUDENT,t=GOOD, q=WORKER。给出如下操作的结果:【解答】StrLength(s)=14;SubStrin

14、g(sub1,s,1,7) sub1=I AM A ;SubString(sub2,s,7,1) sub2= ;StrIndex(s,4,A)=6;StrReplace(s,STUDENT,q); s=I AM A WORKER;StrCat(StrCat(sub1,t),StrCat(sub2,q) sub1=I AM A GOOD WORKER。编写算法,实现串的根本操作StrReplace(S,T,V)。【解答】算法如下:int strReplace(SString S,SString T, SString V)/*用串V替换S中的所有子串T */ int pos,i; pos=strI

15、ndex(S,1,T); /*求S中子串T第一次出现的位置*/ if(pos = = 0) return(0); while(pos!=0) /*用串V替换S中的所有子串T */ switch(T.len-V.len) case 0: /*串T的长度等于串V的长度*/ for(i=0;ichpos+i=V.chi; case 0: /*串T的长度大于串V的长度*/ for(i=pos+t.ien;ilen;i-) /*将S中子串T后的所有字符 S-chi-t.len+v.len=S-chi; 前移个位置*/ for(i=0;ichpos+i=V.chi; S-len=S-len-T.len+V

16、.len; case len-T.len+V.len)len-T.len+V.len;i=pos+T.len;i-) S-chi=S-chi-T.len+V.len; for(i=0;ichpos+i=V.chi; S-len=S-len-T.len+V.len; else /*替换后串长MAXLEN,但串V可以全部替换*/ if(pos+V.len=pos+T.len; i-) S-chi=s-chi-T.len+V.len for(i=0;ichpos+i=V.chi; S-len=MAXLEN; else /*串V的局部字符要舍弃*/ for(i=0;ichi+pos=V.chi; S-

17、len=MAXLEN; /*switch()*/pos=StrIndex(S,pos+V.len,T); /*求S中下一个子串T的位置*/*while()*/ return(1);/*StrReplace()*/附加题:用链式结构实现定位函数。【解答】typedef struct Node char data; struct Node *next;Node,*Lstring;int strIndex(Lstring S, int pos, Lstring T) /*从串S的pos序号起,串T第一次出现的位置 */ Node *p, *q, *Ppos; int i=0,,j=0;if(T-ne

18、xt= =NULL | S-next = =NULL) return(0); p=S-next;q=T-next; while(p!=NULL & jnext; j+; if(j!=pos) return(0); while(p!=NULL & q!=NULL) Ppos=p; /*Ppos指向当前匹配的起始字符*/ if(p-data = = q-data) p=p-next; q=q-next; else /*从Ppos指向字符的下一个字符起从新匹配*/ p=Ppos-next; q=T-head-next; i+; if(q= =NULL) return(pos+i); /*匹配成功*/

19、else return(0); /*失败*/ 第4章 串习题1. 设s=I AM A STUDENT, t=GOOD, q=WORKER。给出如下操作的结果:StrLength(s); SubString(sub1,s,1,7); SubString(sub2,s,7,1);StrIndex(s,A,4); StrReplace(s,STUDENT,q); StrCat(StrCat(sub1,t), StrCat(sub2,q);参考答案StrLength(s)=14; sub1= I AM A_; sub2= _; StrIndex(s,A,4)=6; StrReplace(s,STUDE

20、NT,q)= I AM A WORKER; StrCat(StrCat(sub1,t), StrCat(sub2,q)= I AM A GOOD WORKER;2. 编写算法,实现串的根本操作StrReplace(S,T,V)。3. 假设以块链结构表示串,块的大小为1,且附设头结点。试编写算法,实现串的如下根本操作:StrAsign(S,chars);StrCopy(S,T);Strpare(S,T);StrLength(S);StrCat(S,T);SubString(Sub,S,pos,len)。说明:用单链表实现。4 表示以下每对术语的区别:空串和空格串;串变量和串常量;主串和子串;串变

21、量的名字和串变量的值。5 :S=(xyz)*,T=(x+z)*y。试利用联接、求子串和置换等操作,将S转换为T.6 S和T是用结点大小为1的单链表存储的两个串,设计一个算法将串S中首次与T匹配的子串逆置。7 S是用结点大小为4的单链表存储的串,分别编写算法在第k个字符后插入串T,与从第k个字符删除len个字符。以下算法用定长顺序串:8 写如下算法:(1) 将顺序串r中所有值为ch1的字符换成ch2的字符。(2) 将顺序串r中所有字符按照相反的次序仍存放在r中。(3) 从顺序串r中删除其值等于ch的所有字符。(4) 从顺序串r1中第index 个字符起求出首次与串r2一样的子串的起始位置。(5)

22、 从顺序串r中删除所有与串r1一样的子串。9 写一个函数将顺序串s1中的第i个字符到第j个字符之间的字符用s2串替换。提示:1用静态顺序串2先移位,后复制10 写算法,实现顺序串的根本操作Strpare(s,t)。11 写算法,实现顺序串的根本操作StrReplace(&s,t,v)。提示:(1) 被替换子串定位相当于第9题中i(2) 被替换子串后面的字符左移或右移为替换子串准备房间(3) 替换子串入住复制(4) 重复上述,直到第五章答案设有三对角矩阵Ann,将其三条对角线上的元素逐行的存于数组B1.3n-2中,使得Bk=aij,求:1用i,j表示k的下标变换公式;2用k表示i、j的下标变换公

23、式。【解答】1k=2(i-1)+j(2) i=k/3+1, j=k/3+k%3 取整,%取余在稀疏矩阵的快速转置算法中,将计算positioncol的方法稍加改动,使算法只占用一个辅助向量空间。【解答】算法一 FastTransposeTSMatrix(TSMartrix A, TSMatrix *B) /*把矩阵A转置到B所指向的矩阵中去,矩阵用三元组表表示*/int col,t,p,q;int positionMAXSIZE;B-len=A.len; B-n=A.m; B-m=A.n;if(B-len0) position1=1; for(t=1;t=A.len;t+) positionA

24、.datat.col+1+; /*positioncol存放第col-1列非零元素的个数, 即利用poscol来记录第col-1列中非零元素的个数*/*求col列中第一个非零元素在B.data 的位置,存放在positioncol中*/for(col=2;col=A.n;col+) positioncol=positioncol+positioncol-1; for(p=1;pdataq.row=A.datap.col; B-dataq.col=A.datap.row; B-dataq.e=A.datap.e; Positioncol+;算法(二)FastTransposeTSMatrix(T

25、SMartrix A, TSMatrix *B) int col,t,p,q;int positionMAXSIZE;B-len=A.len; B-n=A.m; B-m=A.n;if(B-len0) for(col=1;col=A.n;col+) positioncol=0; for(t=1;t0;col-) t=t-positioncol; positioncol=t+1;for(p=1;pdataq.row=A.datap.col; B-dataq.col=A.datap.row; B-dataq.e=A.datap.e; Positioncol+;画出下面广义表的两种存储结构图示: (a

26、), b), ( ), d), (e, f)【解答】第一种存储结构 第二种存储结构求如下广义表运算的结果:(1) HEAD(a,b),(c,d); (a,b)(2) TAIL(a,b),(c,d); (c,d) (3) TAILHEAD(a,b),(c,d); (b)(4) HEADTAILHEAD(a,b),(c,d); b(5) TAILHEADTAIL(a,b),(c,d); (d)第六章答案6 1分别画出具有3个结点的树和3个结点的二叉树的所有不同形态。【解答】具有3个结点的树具有3个结点的二叉树一棵度为k的树中有n1个度为1的结点,n2个度为2的结点,nk个度为k的结点,如此该树中有

27、多少个叶子结点?【解答】设树中结点总数为n,如此n=n0 + n1 + + nk树中分支数目为B,如此B=n1 + 2n2 + 3n3 + + knk因为除根结点外,每个结点均对应一个进入它的分支,所以有n= B + 1即n0 + n1 + + nk = n1 + 2n2 + 3n3 + + knk + 1由上式可得叶子结点数为:n0 = n2 + 2n3 + + (k-1)nk + 1二叉树有50个叶子结点,如此该二叉树的总结点数至少应有多少个?【解答】n0表示叶子结点数,n2表示度为2的结点数,如此n0 = n2+1所以n2=n0 1=49,当二叉树中没有度为1的结点时,总结点数n=n0+

28、n2=99试分别找出满足以下条件的所有二叉树:(1) 前序序列与中序序列一样;(2) 中序序列与后序序列一样;(3) 前序序列与后序序列一样。【解答】(1) 前序与中序一样:空树或缺左子树的单支树;(2) 中序与后序一样:空树或缺右子树的单支树;(3) 前序与后序一样:空树或只有根结点的二叉树。6.9 假设通讯的电文仅由8个字母组成,字母在电文中出现的频率分别为:,请为这8个字母设计哈夫曼编码。【解答】构造哈夫曼树如下:哈夫曼编码为:I1:11111I5:1100I2:11110I6:10I3:1110 I7: 01I4:1101 I8: 006.11画出如如下图所示树对应的二叉树。【解答】分

29、别写出算法,实现在中序线索二叉树T中查找给定结点*p在中序序列中的前驱与后继。在先序线索二叉树T中,查找给定结点*p在先序序列中的后继。在后序线索二叉树T中,查找给定结点*p在后序序列中的前驱。1找结点的中序前驱结点BiTNode *InPre (BiTNode *p)/*在中序线索二叉树中查找p的中序前驱结点,并用pre指针返回结果*/ if (p-Ltag= =1) pre = p-LChild; /*直接利用线索*/ else /*在p的左子树中查找“最右下端结点*/ for ( q=p-LChild; q-Rtag= =0; q=q-RChild); pre = q; return (

30、pre); 2找结点的中序后继结点BiTNode *InSucc (BiTNode *p)/*在中序线索二叉树中查找p的中序后继结点,并用succ指针返回结果*/ if (p-Rtag= =1) succ = p-RChild; /*直接利用线索*/ else /*在p的右子树中查找“最左下端结点*/ for ( q=p-RChild; q-Ltag= =0; q=q-LChild); succ= q; return (succ); (3) 找结点的先序后继结点BiTNode *PreSucc (BiTNode *p)/*在先序线索二叉树中查找p的先序后继结点,并用succ指针返回结果*/ i

31、f (p-Ltag= =0) succ = p-LChild; else succ= p-RChild; return (succ); (4) 找结点的后序前驱结点BiTNode *SuccPre (BiTNode *p)/*在后序线索二叉树中查找p的后序前驱结点,并用pre指针返回结果*/ if (p-Ltag= =1) pre = p-LChild; else pre= p-RChild; return (pre); 二叉树按照二叉链表方式存储,利用栈的根本操作写出先序遍历非递归形式的算法。【解答】Void PreOrder(BiTree root) /*先序遍历二叉树的非递归算法*/ I

32、nitStack(&S); p=root; while(p!=NULL | !IsEmpty(S) ) if(p!=NULL) Visit(p-data);push(&S,p);p=p-Lchild; else Pop(&S,&p); p=p-RChild;二叉树按照二叉链表方式存储,编写算法,将二叉树左右子树进展交换。【解答】算法(一)Void exchange ( BiTree root ) p=root; if ( p-LChild != NULL | p-RChild != NULL ) temp = p-LChild;p-LChild = p-RChild;p-RChild = te

33、mp;exchange ( p-LChild );exchange ( p-RChild );算法(二)Void exchange ( BiTree root ) p=root; if ( p-LChild != NULL | p-RChild != NULL ) exchange ( p-LChild );exchange ( p-RChild ); temp = p-LChild;p-LChild = p-RChild;p-RChild = temp; 第七章答案156243题1图如下列图的有向图,请给出该图的:(1) 每个顶点的入度、出度;(2) 邻接矩阵;(3) 邻接表;(4) 逆邻接

34、表;(5) 十字链表;(6) 强连通分量。【解答】1顶点入度出度 1 3 0 2 2 2 3 1 2 4 1 3 5 2 1 6 2 3(3) 邻接矩阵3邻接表4逆邻接表5十字链表6强连通分量7.2 如下列图的无向图,请给出该图的:2深度优先遍历该图所得顶点序列和边的序列;3广度优先遍历该图所得顶点序列和边的序列。【解答】2深度优先搜索顶点序列:1-2-3-4-5-6边的序列:1,22,33,44,55,6深度优先搜索树:2广度优先搜索顶点序列:1-2-3-6-5-4边的序列:1,21,31,61,55,4深度优先搜索树:注:此题中所求深度优先序列和广度优先序列有多种,以上为其中一种。73 【解答】源点终点最短路径路径长度 1 2 1,3,2 19 3 1,3 15 4 1,3,2,4 29 5 1,3,5

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