实验大纲 - 数据结构

《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：Data Structure 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。

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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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实验名称 多个数的求和、平均、最大值、最小值 集合的交、并差 顺序表的基本操作 链表的基本操作 顺序栈的基本操作 链队列的基本操作 矩阵的2种转置运算 二叉树的应用 赫夫曼树的构建 构造无向图（算法7.1），深度和广度遍历 合计 实验学时 2 2 6 4 2 2 4 4 6 4 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

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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 #include \#include \main() {

int a[10],i,j,b,c,d,e,k,l,p; i=0;

printf(\请输入数：\\n\ scanf(\ while(a[i]>0) {

i++;

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scanf(\

}

j=i;

printf(\共%d个整数\\n\//add b=0;

for(k=0;k

b+=a[k];

printf(\总和为%d\\n\//average c=b/j;

printf(\平均数为%d\\n\//max d=a[0];

for(l=0;l

d=a[l];

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}

printf(\最大值为%d\\n\ //min e=a[0];

for(p=0;p

printf(\最小值为%d\\n\}

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

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if(e>a[p])

e=a[p];

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}

#include \main() {

int a[10],b[10]; printf(\请输入集合A\ printf(\请输入集合B\}

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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）参考界面

（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；

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? 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）参考界面

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（4）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）参考界面

（4）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；

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? 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）参考界面

（4）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；

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? 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）参考界面

（4）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）

检查是否能拦截元素重复输入 ? 显示

屏幕上输出

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1 0 0 0 0 0 2 0 3 0 0 5 0 4 0 0 ? 转置

屏幕上输出

1 0 3 0 0 0 0 4 0 2 0 0 0 0 5 0

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）参考界面

（4）验收/测试用例

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? 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 A B C D E G F ? 后序 屏幕输出 C G E F D B A ? 中序 屏幕输出 C B E G D F A

(两种中序非递归还需看源代码) ? 层序 屏幕输出 A B C D E F G ? 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）参考界面

^ E ^ F ^ ^ C ^ D B A ^ G

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（4）验收/测试用例

? 模拟发送端

输入：I love you

输出：01101111011110011100000010111100011100100001

? 模拟接收端 输入

输入：01101101111011000111111010111101101001100001 输出：it is a dog

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）参考界面

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4）验收/测试用例

? 创建所示无向图 屏幕输出邻接矩阵 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0

? 深度优先遍历 屏幕输出： 1 2 3 4 5 6

? 广度优先遍历 屏幕输出：1 2 6 3 4 5

1 6 2 4 3 5 实验大纲制订人：乔保军

实验大纲审定人： 制订日期：2013.08

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xqd7.html