数据结构实验大纲

《数据结构》课程实验大纲课程名称：数据结构课程编号：04512017英文名称：DataStructure课程类型:学科基础平台课（必修）实验学时：36适用对象:计算机科学与技术、软件工程、网络工程专业本科先修课程：《C/C++程序设计》一、课程简介《数据结构》主要讨论各种数据结构的逻辑结构、存储结构及有关操作的算法。目的是使学生学会分析和研究计算机处理的数据结构的特点，以便为应用中涉及到的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法，并初步了解对算法的时间复杂度分析和空间复杂度的分析方法。二、实验课程性质、目的和任务《数据结构》是计算机各相关专业的一门专业课，通过实验，使学生加深对理论的理解和掌握，提高系统分析及制作各种应用软件的能力。三、实验课程基本要求（1）掌握C语言的基本语句和程序设计方法。（2）掌握根据实际问题,选择适当的数据表示方法,并进行算法设计的方法。（3）学会独立调试程序。四、实验课程内容及要求必须仔细理解《数据结构》实验内容，认真主动完成实验的要求。有问题及时主动通过各种方式与教师联系沟通，要发挥自主学习的能力，充分利用时间，安排好实验的时间计划，并在实验过程中不断检测自己的计划完成情况，及时的向教师汇报。五、实验课程说明及建议《数据结构》中的算法需要通过高级程序语言来实现，本课程实验是在VC6.0环境下使用C语言来实现，所以要求学生有较好的C语言基础。试验的最后章节最好有一个综合实验，能够让学生体会到数据结构的应用。六、各实验环节学时分配序号实验名称实验学时1多个数的求和、平均、最大值、最小值22集合的交、并差23顺序表的基本操作64链表的基本操作45顺序栈的基本操作26链队列的基本操作27矩阵的2种转置运算48二叉树的应用49赫夫曼树的构建610构造无向图（算法7.1），深度和广度遍历4合计36七、考核方式根据程序设计的具体步骤和实验基本要求，综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。并折合入总成绩，占总成绩的20%。八、推荐实验教材和实验参考书教材：《数据结构》（c语言版），严蔚敏、吴伟民编著，清华大学出版社参考书：《C程序设计》谭浩强清华大学出版社九、实验内容实验1、多个数的求和、平均、最大值、最小值（2学时）（1）实验目的通过该实验，让学生对上学期所学C语言的相关内容进行回顾和熟悉，特别是顺序结构、循环结构和分支结构，熟悉C中对数组相关操作的实现。（2）实验内容通过键盘输入整数，直到遇到一个负数为止，该负数不考虑在内，求所输整数的合、平均值、最大值和最小值，并在屏幕上输出。（3）验收/测试用例输入：1、3、5、10、16、-1输出：总和=35；平均值=7；最大值=10；最小值=1#includestdio.h#includemath.hvoidadd(int)main(){inta[6],i,j,num,x;for(i=0;i=5;i++){scanf(%d,&a[i]);if(a[i]0){a[i]=0;j=i-1;}};e=add(a[i],j);printf(%d\n,e);}voidadd(inta[x],inty){intn;n=0;for(x=0;x=y;x++)n+=a[x];returnn;}实验2、集合的交、并差（2学时）（1）实验目的通过该实验，进一步让学生熟练掌握循环结构、循环控制条件、分支结构和数组/链表基本操作的实现，掌握函数参数设定的有关内容，体会到用数组存储集合时，需要记录集合元素的个数，否则输出结果会出现数据越界现象。（2）实验内容通过键盘，分别输入两个数据元素类型为正整数的集合A和B，以负数输入为结束条件，输出两个集合的交、并、差。从程序完善性上考虑，集合元素输入时，要有检查元素重复的功能。集合可以用数组也可以用链表存储。（3）验收/测试用例输入：A={1,2,3,4,5}B={3,4,5,6,7}输出A交B={3，4，5}A并B={1，2，3，4，5，6，7}A-B={1,2}实验3、顺序表的基本操作（6学时）（1）实验目的通过该实验，深入理解顺序表的逻辑结构、物理结构等概念，掌握顺序表基本操作的编程实现，注意顺序表插入、删除等操作过程中数据元素的移动现象，培养学生编写程序时，要考虑程序的强壮性，熟练掌握通过函数参数返回函数结果的办法。（2）实验内容编程实现顺序表下教材第二章定义的线性表的基本操作，最好用菜单形式对应各个操作，使其编程一个完整的小软件。（3）验收/测试用例通过菜单调用各个操作，测试点：没有初始化前进行其他操作，程序是否能控制住；初始化一个顺序表；插入数据(位置，数据)，要测插入位置不合法的情况（0,1）、（2,1），正确插入4个数据（1，2）、（1，1）、（3,3）；显示顺序表中的数据，屏幕输出1，2，3；判空，屏幕输出顺便表非空；顺便表长度，屏幕输出3；获取指定位置元素，要测指定位置在【1，3】范围之外的情况和之内的情况；定位，输入：4，输出：不存在，输入2，输出位置为2；求直接前驱，要测求第一个元素的前驱、不存在顺序表中的元素的直接前驱，其他元素的直接前驱；求直接后继，要测最后一个元素的后继、不存在顺序表中的元素的直接后继，其他元素的直接后继；删除，要测位置在【1，3】范围之外的情况和之内的情况；清空操作后再测长度；销毁顺序表实验4、链表的基本操作（4学时）（1）实验目的通过该实验，深入理解链表的逻辑结构、物理结构等概念，掌握链表基本操作的编程实现，熟练掌握C语言中指针的操作。和实验3对比，掌握线性结构两种不同存储方式的区别。（2）实验内容编程实现链表下教材第二章定义的线性表的基本操作，最好用菜单形式对应各个操作，使其编程一个完整的小软件。（3）验收/测试用例同实验4实验5、顺序栈的基本操作（2学时）（1）实验目的通过该实验，让学生掌握栈的相关基本概念，认识栈是插入和删除集中在一端进行的线性结构，掌握栈的“先入后出”操作特点。栈在进行各类操作时，栈底指针固定不动，掌握栈空、栈满的判断条件。（2）实验内容用顺序存储结构，实现教材定义的栈的基本操作，提供数制转换功能，将输入的十进制整数转换成二进制。（3）验收/测试用例通过菜单调用各个操作，测试点：没有初始化前进行其他操作，程序是否能控制住；初始化一个栈；判栈空，屏幕显示栈为空；3个数入栈，1、2、3；栈长度，屏幕输出3；取栈顶元素，再判栈空，然后再判栈长度。让学生知道取栈顶元素不改变栈中的内容，栈顶指针不发生改变；出栈，再判栈长度；销毁栈，再做其他操作，判断程序是否能控制；数制转换，输入：8，输出：100实验6、链队列的基本操作（2学时）（1）实验目的通过该实验，使学生理解链队列的构造特点并灵活应用，掌握链队基本操作的编程实现，认识栈是在一端进行插入，在另一端进行删除集中操作的线性结构，掌握队列的“先入先出”操作特点，知道判断队列空和满的条件，进一步熟悉C语言中指针操作。（2）实验内容用链式存储结构，实现教材定义的队列的基本操作。（3）验收/测试用例通过菜单调用各个操作，测试点：没有初始化前进行其他操作，程序是否能控制住；初始化一个队列；判队列空，屏幕显示队列为空；4个数入队，1、2、3、5；栈长度，屏幕输出4；取队头元素，再判栈空，然后再判栈长度。让学生知道取队头元素不改变队列中的内容，队头指针不发生改变；出队，再判栈长度；销毁队，再做其他操作，判断程序是否能控制；实验7、矩阵的2种转置运算（4学时）（1）实验目的通过该实验，让学生理解矩阵压缩存储的概念、方法等相关知识，掌握用三元组表方式如何进行矩阵的压缩存储，并在此基础上进行转置操作，理解转置和快速转置两种矩阵转置算法的思想。（2）实验内容用三元组表压缩存储矩阵，实现创建矩阵、显示以及教材中介绍的两种转置算法。（3）验收/测试用例创建，输入：4（行数）4（列数）5（非零元个数）（1,1,1）（2,3,2）（3,1,3）（3,4,5）（4,2,4）显示屏幕上输出1000002030050400转置屏幕上输出1030000402000050实验8、二叉树的应用（4学时）（1）实验目的通过该实验，使学生理解二叉树的链式存储，掌握二叉树的几种遍历算法，并通过该实验使学生理解递归的含义，掌握C语言编写递归函数的方法和注意事项。（2）实验内容实现教材中算法6.4描述的二叉树创建算法，在此基础上实现二叉树的先序、后序递归遍历算法、两种非递归中序遍历、层序遍历、求二叉树的深度。（3）验收/测试用例创建输入：ABC$$DE$G$$F$$$($表示空格)该输入对应的树如图所示先序屏幕输出ABCDEGFA^BC^^D后序屏幕输出CGEFDBA中序屏幕输出CBEGDFA(两种中序非递归还需看源代码)层序屏幕输出ABCDEFG深度屏幕显示深度为5实验9、赫夫曼树的构建（6学时）（1）实验目的通过该实验，使学生理解赫夫曼树的概念，掌握赫夫曼树及赫夫曼编码的构造过程，体会网络发送端和接收端编码和译码过程及其工作原理。（2）实验内容给定报文中26个字母a-z及空格的出现频率{64,13,22,32,103,21,15,47,57,1,5,32,20,57,63,15,1,48,51,80,23,8,18,1,16,1,168}，构建赫夫曼树并为这27个字符编制赫夫曼编码，并输出。模拟发送端，从键盘输入字符串，以%为结束标记，在屏幕上输出输入串的编码；模拟接收端，从键盘上输入0-1赫夫曼编码串，翻译出对应的原文。（3）验收/测试用例模拟发送端输入：Iloveyou输出：模拟接收端输入输入：输出：itisadog实验10、构造无向图（算法7.1），深度和广度遍历（4学时）（1）实验目的通过该实验，使学生掌握图的几种存储结构，理解图的深度优先和广度优先遍历算法的思想和实现办法，（2）实验内容实现教材算法7.2利用邻接矩阵构造无向图的算法，提供从邻接矩阵获得邻接表的功能，在此基础上进行深度优先遍历和广度优先遍历。（3）验收/测试用例创建所示无向图屏幕输出邻接举证010001101100010110011010001101100010深度优先遍历屏幕输出：123456广度优先遍历屏幕输出：126345实验大纲制订人：实验大纲审定人：制订日期：123456