数据结构前4章习题答案

数据结构（C语言版）（第2版）

课后习题答案

目 录

第第第第

1章 绪论 .................................................................................................................. 1 2章 线性表 .............................................................................................................. 5 3章 栈和队列......................................................................................................... 13 4章 串、数组和广义表 ......................................................................................... 26

II

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。

1

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

数据元素之间存在一对多的关系。例如，在班级的管理体系中，班长管理多个组长，每位组长管理多名组员，从而构成树形结构。

（4）图结构或网状结构

数据元素之间存在多对多的关系。例如，多位同学之间的朋友关系，任何两位同学都可以是朋友，从而构成图形结构或网状结构。

其中树结构和图结构都属于非线性结构。

四类基本逻辑结构关系图

4．存储结构由哪两种基本的存储方法实现？ 答案：

（1）顺序存储结构

顺序存储结构是借助元素在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系，通常借助程序设计语言的数组类型来描述。

（2）链式存储结构

顺序存储结构要求所有的元素依次存放在一片连续的存储空间中，而链式存储结构，无需占用一整块存储空间。但为了表示结点之间的关系，需要给每个结点附加指针字段，用于存放后继元素的存储地址。所以链式存储结构通常借助于程序设计语言的指针类型来描述。

5．选择题

（1）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

2

C．线性结构和非线性结构 D．内部结构和外部结构 答案：C

（2）与数据元素本身的形式、内容、相对位置、个数无关的是数据的（ ）。

A．存储结构 B．存储实现 C．逻辑结构 D．运算实现 答案：C

（3）通常要求同一逻辑结构中的所有数据元素具有相同的特性，这意味着（ ）。 A．数据具有同一特点

B．不仅数据元素所包含的数据项的个数要相同，而且对应数据项的类型要一致 C．每个数据元素都一样

D．数据元素所包含的数据项的个数要相等 答案：B

（4）以下说法正确的是（ ）。 A．数据元素是数据的最小单位 B．数据项是数据的基本单位

C．数据结构是带有结构的各数据项的集合

D．一些表面上很不相同的数据可以有相同的逻辑结构 答案：D

解释：数据元素是数据的基本单位，数据项是数据的最小单位，数据结构是带有结构

的各数据元素的集合。

（5）算法的时间复杂度取决于（ ）。 A．问题的规模 答案：D

解释：算法的时间复杂度不仅与问题的规模有关，还与问题的其他因素有关。如某些

排序的算法，其执行时间与待排序记录的初始状态有关。为此，有时会对算法有最好、最坏以及平均时间复杂度的评价。

（6）以下数据结构中，（ ）是非线性数据结构

A．树 B．字符串 C．队列 D．栈 答案：A

6．试分析下面各程序段的时间复杂度。 （1）x=90; y=100;

while(y>0)

if(x>100) {x=x-10;y--;}

else x++; 答案：O(1)

解释：程序的执行次数为常数阶。

3

B．待处理数据的初态 D．A和B

C．计算机的配置

解释：特殊值法。设n=0，易知仅调用一次fact(n)函数，故选A。 （6）栈在 （ ）中有所应用。

A．递归调用 B．函数调用 C．表达式求值 D．前三个选项都有 答案：D

解释：递归调用、函数调用、表达式求值均用到了栈的后进先出性质。

（7）为解决计算机主机与打印机间速度不匹配问题，通常设一个打印数据缓冲区。主机将要输出的数据依次写入该缓冲区，而打印机则依次从该缓冲区中取出数据。该缓冲区的逻辑结构应该是（ ）。

A．队列 B．栈 C． 线性表 D．有序表 答案：A

解释：解决缓冲区问题应利用一种先进先出的线性表，而队列正是一种先进先出的线

性表。

（8）设栈S和队列Q的初始状态为空，元素e1、e2、e3、e4、e5和e6依次进入栈S，一个元素出栈后即进入Q，若6个元素出队的序列是e2、e4、e3、e6、e5和e1，则栈S的容量至少应该是（ ）。

A．2 B．3 C．4 D． 6 答案：B

解释：元素出队的序列是e2、e4、e3、e6、e5和e1，可知元素入队的序列是e2、e4、

e3、e6、e5和e1，即元素出栈的序列也是e2、e4、e3、e6、e5和e1，而元素e1、e2、e3、e4、e5和e6依次进入栈，易知栈S中最多同时存在3个元素，故栈S的容量至少为3。

（9）若一个栈以向量V[1..n]存储，初始栈顶指针top设为n+1，则元素x进栈的正确操作是( )。

A．top++; V[top]=x; C．top--; V[top]=x; 答案：C

解释：初始栈顶指针top为n+1，说明元素从数组向量的高端地址进栈，又因为元素存储在向量空间V[1..n]中，所以进栈时top指针先下移变为n，之后将元素x存储在V[n]。 （10）设计一个判别表达式中左，右括号是否配对出现的算法，采用（ ）数据结构最佳。

A．线性表的顺序存储结构 B．队列 C. 线性表的链式存储结构 D. 栈 答案：D

解释：利用栈的后进先出原则。

（11）用链接方式存储的队列，在进行删除运算时（ ）。 A. 仅修改头指针 B. 仅修改尾指针

C. 头、尾指针都要修改 D. 头、尾指针可能都要修改 答案：D

B．V[top]=x; top++; D．V[top]=x; top--;

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解释：一般情况下只修改头指针，但是，当删除的是队列中最后一个元素时，队尾指

针也丢失了，因此需对队尾指针重新赋值。

（12）循环队列存储在数组A[0..m]中，则入队时的操作为（ ）。 A. rear=rear+1 B. rear=(rear+1)%(m-1) C. rear=(rear+1)%m D. rear=(rear+1)%(m+1) 答案：D

解释：数组A[0..m]中共含有m+1个元素，故在求模运算时应除以m+1。

（13）最大容量为n的循环队列，队尾指针是rear，队头是front，则队空的条件是（ ）。 A. (rear+1)%n==front B. rear==front C．rear+1==front D. (rear-l)%n==front 答案：B

解释：最大容量为n的循环队列，队满条件是(rear+1)%n==front，队空条件是

rear==front。

（14）栈和队列的共同点是（ ）。

A. 都是先进先出 B. 都是先进后出 C. 只允许在端点处插入和删除元素 D. 没有共同点 答案：C

解释：栈只允许在栈顶处进行插入和删除元素，队列只允许在队尾插入元素和在队头

删除元素。

（15）一个递归算法必须包括（ ）。

A. 递归部分 B. 终止条件和递归部分 C. 迭代部分 D. 终止条件和迭代部分 答案：B

2．算法设计题

（1）将编号为0和1的两个栈存放于一个数组空间V[m]中，栈底分别处于数组的两端。当第0号栈的栈顶指针top[0]等于-1时该栈为空，当第1号栈的栈顶指针top[1]等于m时该栈为空。两个栈均从两端向中间增长。试编写双栈初始化，判断栈空、栈满、进栈和出栈等算法的函数。双栈数据结构的定义如下：

Typedef struct {int top[2],bot[2]; SElemType *V; int m; }DblStack [题目分析]

两栈共享向量空间，将两栈栈底设在向量两端，初始时，左栈顶指针为-1，右栈顶为m。两栈顶指针相邻时为栈满。两栈顶相向、迎面增长，栈顶指针指向栈顶元素。

[算法描述]

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//栈顶和栈底指针 //栈数组

//栈最大可容纳元素个数

(1) 栈初始化 int Init() {S.top[0]=-1; S.top[1]=m;

return 1; //初始化成功 }

(2) 入栈操作：

int push(stk S ,int i,int x)

∥i为栈号，i=0表示左栈，i=1为右栈，x是入栈元素。入栈成功返回1，失败返回0 {if(i<0||i>1){ cout<<“栈号输入不对”<

{case 0: S.V[++S.top[0]]=x; return(1); break; case 1: S.V[--S.top[1]]=x; return(1); } }∥push (3) 退栈操作

ElemType pop(stk S,int i)

∥退栈。i代表栈号，i=0时为左栈，i=1时为右栈。退栈成功时返回退栈元素 ∥否则返回-1

{if(i<0 || i>1){cout<<“栈号输入错误”<

{case 0: if(S.top[0]==-1) {cout<<“栈空”<

case 1: if(S.top[1]==m { cout<<“栈空”<

{return (S.top[0]==-1 && S.top[1]==m); }

[算法讨论]

请注意算法中两栈入栈和退栈时的栈顶指针的计算。左栈是通常意义下的栈，而右栈入栈操作时，其栈顶指针左移（减1），退栈时，栈顶指针右移（加1）。

（2）回文是指正读反读均相同的字符序列，如“abba”和“abdba”均是回文，但“good”不是回文。试写一个算法判定给定的字符向量是否为回文。(提示：将一半字符入栈)

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[题目分析]

将字符串前一半入栈，然后，栈中元素和字符串后一半进行比较。即将第一个出栈元素和后一半串中第一个字符比较，若相等，则再出栈一个元素与后一个字符比较，??，直至栈空，结论为字符序列是回文。在出栈元素与串中字符比较不等时，结论字符序列不是回文。

[算法描述]

#define StackSize 100 //假定预分配的栈空间最多为100个元素 typedef char DataType;//假定栈元素的数据类型为字符 typedef struct

{DataType data[StackSize]; int top; }SeqStack;

int IsHuiwen( char *t)

{//判断t字符向量是否为回文，若是，返回1，否则返回0 SeqStack s; int i , len; char temp; InitStack( &s);

len=strlen(t); //求向量长度

for ( i=0; i

Push( &s, t[i]); while( !EmptyStack( &s))

{// 每弹出一个字符与相应字符比较 temp=Pop (&s);

if( temp!=S[i]) return 0 ;// 不等则返回0 else i++; }

return 1 ; // 比较完毕均相等则返回 1 }

（3）设从键盘输入一整数的序列：a1, a2, a3，…，an，试编写算法实现：用栈结构存储输入的整数，当ai≠-1时，将ai进栈；当ai=-1时，输出栈顶整数并出栈。算法应对异常情况（入栈满等）给出相应的信息。

[算法描述]

#define maxsize 栈空间容量 void InOutS(int s[maxsize])

//s是元素为整数的栈，本算法进行入栈和退栈操作。

{int top=0; //top为栈顶指针，定义top=0时为栈空。 for(i=1; i<=n; i++) //n个整数序列作处理。

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{cin>>x); //从键盘读入整数序列。

if(x!=-1) // 读入的整数不等于-1时入栈。 ｛if(top==maxsize-1){cout<<“栈满”<

else s[++top]=x; //x入栈。 ｝

else //读入的整数等于-1时退栈。

{if(top==0){ cout<<“栈空”<

else cout<<“出栈元素是”<< s[top--]<

（4）从键盘上输入一个后缀表达式，试编写算法计算表达式的值。规定：逆波兰表达式的长度不超过一行，以$符作为输入结束，操作数之间用空格分隔,操作符只可能有+、-、*、/四种运算。例如：234 34+2*$。

[题目分析]

逆波兰表达式(即后缀表达式)求值规则如下：设立运算数栈OPND,对表达式从左到右扫描(读入)，当表达式中扫描到数时，压入OPND栈。当扫描到运算符时，从OPND退出两个数，进行相应运算，结果再压入OPND栈。这个过程一直进行到读出表达式结束符$，这时OPND栈中只有一个数，就是结果。

[算法描述] float expr( )

//从键盘输入逆波兰表达式，以‘$’表示输入结束，本算法求逆波兰式表达式的值。 ｛float OPND[30]; // OPND是操作数栈。 init(OPND); //两栈初始化。 float num=0.0; //数字初始化。 cin>>x;//x是字符型变量。 while(x!=’$’)

{switch

while((x>=’0’&&x<=’9’)||x==’.’) //拼数

if(x!=’.’) //处理整数

{num=num*10+（ord(x)-ord(‘0’)）; cin>>x;} else //处理小数部分。 {scale=10.0; cin>>x; while(x>=’0’&&x<=’9’)

{num=num+(ord(x)-ord(‘0’)/scale; scale=scale*10; cin>>x; } }//else

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{case‘0’<=x<=’9’:

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