《数据结构——C语言描述》习题及答案 耿国华

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流数据结构C语言描述习题及答案 耿国华.精品文档.第1章 绪 论习题一、问答题1. 什么是数据结构？2. 四类基本数据结构的名称与含义。3. 算法的定义与特性。4. 算法的时间复杂度。5. 数据类型的概念。6. 线性结构与非线性结构的差别。7. 面向对象程序设计语言的特点。8. 在面向对象程序设计中，类的作用是什么？9. 参数传递的主要方式及特点。10. 抽象数据类型的概念。二、判断题1. 线性结构只能用顺序结构来存放，非线性结构只能用非顺序结构来存放。2. 算法就是程序。3. 在高级语言（如C、或 PASCAL）中，指针类型是原子类型。三、计

2、算下列程序段中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;提示： i=1时： 1 = (1+1)1/2 = (1+12)/2 i=2时： 1+2 = (1+2)2/2 = (2+22)/2 i=3时： 1+2+3 = (1+3)3/2 = (3+32)/2 i=n时： 1+2+3+n = (1+n)n/2 = (n+n2)/2f(n) = (1+2+3+n) + (12 + 22 + 32 + + n2 ) / 2 = (1+n)n/2 + n(n+1)(2n+1)/6 / 2 =n(n+1)(n+2)/6 =n

3、3/6+n2/2+n/3区分语句频度和算法复杂度：O(f(n) = O(n3)四、试编写算法求一元多项式Pn(x)=a0+a1x+a2x2+a3x3+anxn的值Pn(x0)，并确定算法中的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的小，规定算法中不能使用求幂函数。注意：本题中的输入ai(i=0,1,n), x和n，输出为Pn(x0).通常算法的输入和输出可采用下列两种方式之一：（1） 通过参数表中的参数显式传递；（2） 通过全局变量隐式传递。试讨论这两种方法的优缺点，并在本题算法中以你认为较好的一种方式实现输入和输出。提示：float PolyValue(float a

4、, float x, int n) 核心语句：p=1; (x的零次幂)s=0;i从0到n循环s=s+ai*p; p=p*x; 或：p=x; (x的一次幂)s=a0;i从1到n循环s=s+ai*p; p=p*x; 实习题设计实现抽象数据类型“有理数”。基本操作包括有理数的加法、减法、乘法、除法，以及求有理数的分子、分母。第一章答案1.3计算下列程序中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.

5、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：本题中的输入为ai(i=0,1,n)、x和n,输出为Pn(x0)。 算法的输入和输出采用下列方法（1）通过参数表中的参数显式传递（2）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。（2）通

6、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; printf(“nn=”); scanf(“%f”,&n); printf(“nx=”); scanf(“%f”,&x);for(i=0;in;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)

7、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;inext=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;2.4 已知线性表L递

8、增有序。试写一算法，将X插入到L的适当位置上，以保持线性表L的有序性。提示：void insert(SeqList *L; ElemType x) （1）找出应插入位置i，（2）移位，（3） 参P. 2292.5 写一算法，从顺序表中删除自第i个元素开始的k个元素。提示：注意检查i和k的合法性。 （集体搬迁，“新房”、“旧房”） 以待移动元素下标m（“旧房号”）为中心，计算应移入位置（“新房号”）： for ( m= i1+k; mlast; m+) Lelem mk = Lelem m ; 同时以待移动元素下标m和应移入位置j为中心： 以应移入位置j为中心，计算待移动元素下标：2.6已知线性

9、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）。 提示：注意检查mink和maxk的合法性：mink next;while (p!=NULL & pdata next; （2）找到最后一个应删结点的后继s，边找边释放应删结点s=p;while (s!=NULL & sdata next; free(t); （3）prenext = s;2.7 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

10、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。方法1：在原头结点后重新头插一遍方法2：可设三个同步移动的指针p, q, r，将q的后继r改为p2.8 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的排列的线性表C，并要求利用原表（即A表和B表的）结点空间存放表C.提示：参P.28 例2-1void merge(LinkList A; LinkList B; LinkList *C

11、)pa=Anext; pb=Bnext; *C=A; (*C)next=NULL;while ( pa!=NULL & pb!=NULL )if ( padata data )smaller=pa; pa=panext; smallernext = (*C)next; /* 头插法 */ (*C)next = smaller;elsesmaller=pb; pb=pbnext; smallernext = (*C)next; (*C)next = smaller;while ( pa!=NULL)smaller=pa; pa=panext; smallernext = (*C)next; (*

12、C)next = smaller;while ( pb!=NULL)smaller=pb; pb=pbnext; smallernext = (*C)next; (*C)next = smaller;LinkList merge(LinkList A; LinkList B)LinkList C；pa=Anext; pb=Bnext; C=A; Cnext=NULL; return C;2.9 假设有一个循环链表的长度大于1，且表中既无头结点也无头指针。已知s为指向链表某个结点的指针，试编写算法在链表中删除指针s所指结点的前趋结点。提示：设指针p指向s结点的前趋的前趋，则p与s有何关系？2.1

13、0 已知有单链表表示的线性表中含有三类字符的数据元素（如字母字符、数字字符和其它字符），试编写算法来构造三个以循环链表表示的线性表，使每个表中只含同一类的字符，且利用原表中的结点空间作为这三个表的结点空间，头结点可另辟空间。2.11 设线性表A=(a1, a2,am)，B=(b1, b2,bn)，试写一个按下列规则合并A、B为线性表C的算法，使得： C= (a1, b1,am, bm, bm+1, ,bn) 当mn时；或者 C= (a1, b1,an, bn, an+1, ,am) 当mn时。线性表A、B、C均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

14、n均未显式存储。提示：void merge(LinkList A; LinkList B; LinkList *C) 或：LinkList merge(LinkList A; LinkList B)2.12 将一个用循环链表表示的稀疏多项式分解成两个多项式，使这两个多项式中各自仅含奇次项或偶次项，并要求利用原链表中的结点空间来构成这两个链表。提示：注明用头指针还是尾指针。2.13 建立一个带头结点的线性链表，用以存放输入的二进制数，链表中每个结点的data域存放一个二进制位。并在此链表上实现对二进制数加1的运算 。提示：可将低位放在前面。2.14 设多项式P(x)采用课本中所述链接方法存储。写

15、一算法，对给定的x值，求P(x)的值。提示：float PolyValue(Polylist p; float x) 实习题1 将若干城市的信息存入一个带头结点的单链表，结点中的城市信息包括城市名、城市的位置坐标。要求：（1） 给定一个城市名，返回其位置坐标；（2） 给定一个位置坐标P和一个距离D，返回所有与P的距离小于等于D的城市。2 约瑟夫环问题。约瑟夫问题的一种描述是：编号为1，2，n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。一开始任选一个整数作为报数上限值m,从第一个人开始顺时针自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上

16、的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有的人全部出列为止。试设计一个程序，求出出列顺序。利用单向循环链表作为存储结构模拟此过程，按照出列顺序打印出各人的编号。例如m的初值为20；n=7，7个人的密码依次是：3，1，7，2，4，8，4，出列的顺序为6，1，4，7，2，3，5。第二章 答案实习题二：约瑟夫环问题约瑟夫问题的一种描述为：编号1,2,n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每个人持有一个密码（正整数）。一开始任选一个报数上限值m,从第一个人开始顺时针自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有的

17、人全部出列为止。试设计一个程序，求出出列顺序。利用单向循环链表作为存储结构模拟此过程，按照出列顺序打印出各人的编号。例如，m的初值为20；n=7，7个人的密码依次是：3,1,7,2,4,8,4，出列顺序为6,1,4,7,2,3,5。【解答】算法如下：typedef struct Nodeint password;int num;struct Node *next; Node,*Linklist;void Josephus() Linklist L; Node *p,*r,*q; int m,n,C,j; L=(Node*)malloc(sizeof(Node); /*初始化单向循环链表*/ i

18、f(L=NULL) printf(n链表申请不到空间!);return; L-next=NULL; r=L; printf(请输入数据n的值(n0):); scanf(%d,&n); for(j=1;jpassword=C; p-num=j; r-next=p; r=p; r-next=L-next;printf(请输入第一个报数上限值m(m0):); scanf(%d,&m); printf(*n); printf(出列的顺序为:n); q=L; p=L-next; while(n!=1) /*计算出列的顺序*/ j=1; while(jnext; j+; printf(%d-,p-num)

19、; m=p-password; /*获得新密码*/ n- -; q-next=p-next; /*p出列*/ r=p; p=p-next; free(r); printf(%dn,p-num);2.7试分别以不同的存储结构实现单线表的就地逆置算法，即在原表的存储空间将线性表（a1,a2,an）逆置为(an,an-1,a1)。【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-nex

20、t=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;2.11将线性表A=(a1,a2,am), B=(b1,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 *p

21、a, *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

22、长度大于A的长度*/C=A; return(C);第3章 限定性线性表 栈和队列习 题1. 按图3.1(b)所示铁道（两侧铁道均为单向行驶道）进行车厢调度，回答： 如进站的车厢序列为123，则可能得到的出站车厢序列是什么？ 123、213、132、231、321（312） 如进站的车厢序列为123456，能否得到435612和135426的出站序列，并说明原因。（即写出以“S”表示进栈、以“X”表示出栈的栈操作序列）。SXSS XSSX XXSX 或 S1X1S2S3X3S4S5X5X4X2S6X62. 设队列中有A、B、C、D、E这5个元素，其中队首元素为A。如果对这个队列重复执行下列4步操

23、作：（1） 输出队首元素；（2） 把队首元素值插入到队尾；（3） 删除队首元素；（4） 再次删除队首元素。直到队列成为空队列为止，则是否可能得到输出序列：（1） A、C、E、C、C （2） A、C、E（3） A、C、E、C、C、C （4） A、C、E、C提示： A、B、C、D、E （输出队首元素A） A、B、C、D、E、A （把队首元素A插入到队尾） B、C、D、E、A （删除队首元素A） C、D、E、A （再次删除队首元素B） C、D、E、A （输出队首元素C） C、D、E、A、C （把队首元素C插入到队尾） D、E、A、C （删除队首元素C） E、A、C （再次删除队首元素D）3. 给出栈

24、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？4. 按照四则运算加、减、乘、除和幂运算（）优先关系的惯例，画出对下列算术表达式求值时操作数栈和运算符栈的变化过程： AB5. 试写一个算法，判断依次读入的一个以为结束符的字母序列，是否为形如序列1&序列2模式的字符序列。其中序列1和序列2中都不含字符&，且序列2是序列1的逆序列。例如，a+b&b+a是属该模式的字符序列，而+&则不是。提示：（1） 边读边入栈，直到&（2） 边读边出栈边比较，直到6. 假设表达式由单字母变量和双目四则运算算符构成。试写一个算法，将一个通常书写形式（中缀）且书写正确的表达式转换为逆波兰式（后缀）。

25、提示：例：中缀表达式：a+b 后缀表达式: ab+中缀表达式：a+bc 后缀表达式: abc+中缀表达式：a+bc-d 后缀表达式: abc+d-中缀表达式：a+bc-d/e 后缀表达式: abc+de/-中缀表达式：a+b(c-d)-e/f 后缀表达式: abcd-+ef/- 后缀表达式的计算过程：（简便）顺序扫描表达式，（1）如果是操作数，直接入栈；（2）如果是操作符op，则连续退栈两次，得操作数X, Y，计算X op Y，并将结果入栈。 如何将中缀表达式转换为后缀表达式？顺序扫描中缀表达式，（1）如果是操作数，直接输出；（2）如果是操作符op2，则与栈顶操作符op1比较：如果op2 op

26、1，则op2入栈；如果op2 = op1，则脱括号；如果op2 op1，则输出op1；7. 假设以带头结点的循环链表表示队列，并且只设一个指针指向队尾元素结点（注意不设头指针），试编写相应的队列初始化、入队列和出队列的算法。提示： 参P.56 P.70 先画图.typedef LinkList CLQueue;int InitQueue(CLQueue * Q)int EnterQueue(CLQueue Q, QueueElementType x)int DeleteQueue(CLQueue Q, QueueElementType *x)8. 要求循环队列不损失一个空间全部都能得到利用,

27、设置一个标志域tag , 以tag为0或1来区分头尾指针相同时的队列状态的空与满，请编写与此结构相应的入队与出队算法。提示： 初始状态：front=0, rear=0, tag=0 队空条件：front=rear, tag=0 队满条件：front=rear, tag=1 其它状态：front !=rear, tag=0（或1、2） 入队操作：（入队）if (front=rear) tag=1；（或直接tag=1）出队操作：（出队）tag=0；问题：如何明确区分队空、队满、非空非满三种情况？9. 简述以下算法的功能（其中栈和队列的元素类型均为int）：（1）void proc_1(Stack

28、S) iint i, n, A255; n=0; while(!EmptyStack(S)n+; Pop(&S, &An); for(i=1; itop=-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 照四则运算加、减、乘、除和幂运算的优先惯例，画出对下列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结束符的字母

29、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&3-1则不是。【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

30、序列1的逆序列*/ return(FALSE); printf(“nNO”); while(ch!= & !IsEmpty(&S)if(ch = = & 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来区分头尾指针相同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,

31、QueueElementType x) /*将元素x入队*/ if(Q-front=Q-front & tag=1) /*队满*/ return(FALSE); 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 &

32、tag=0) /*队空*/ return(FALSE);*x=Q-elementQ-front;Q-front=(Q-front+1)%MAXSIZE; /*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个圆盘按规则搬到塔座Z上，Y可用做辅助塔座*/ if(n = =1) mo

33、ve(x,1,z); else Hanoi(n-1,x,z,y); move(x, n, z); Hanoi(n-1, y,x,z);Hanoi(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4章串习题1. 设

34、s=I AM A STUDENT, t=GOOD, q=WORKER。给出下列操作的结果：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,STUDENT,q)= I AM A WORKER; StrCat(StrCa

35、t(sub1,t), StrCat(sub2,q)= I AM A GOOD WORKER;2. 编写算法，实现串的基本操作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，实现串的下列基本操作：StrAsign(S,chars)； StrCopy(S,T)； StrCompare(S,T)； StrLength(S)； StrCat(S,T)； SubString(Sub,S,pos,len)。说明：用单链表实现。4. 叙述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；串变量的名字和串变量的值。5. 已知：S=”(xyz)

36、*”,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，及从第k个字符删除len个字符。以下算法用定长顺序串：8. 写下列算法：（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相同的子串的起始位置。（5） 从顺序串r中删除所有与串r1

37、相同的子串。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，实现顺序串的基本操作StrCompare(s,t)。11. 写算法，实现顺序串的基本操作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，直到第四章答案4.1 设s=I AM A STUDENT，t=GOOD， q=WORKER。给出下列操作的结果：【解答】StrLength(s)=14;SubString(su

38、b1,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。4.2编写算法，实现串的基本操作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

39、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T.len-V.len个位置*/ for(i=0;ichpos+i=V.chi; S-len=S-len-T.len+V.len; case len-T.len+V.len)len-T.le