数据结构实验C语言实现版
2024-05-10 13:44:17
目录
数据结构实验——顺序表的基本操作
数据结构实验——单链表的基本操作
数据结构实验——顺序栈的建立及基本操作实现
数据结构实验——链队列的建立及基本操作实现
数据结构实验——赫夫曼树构造及赫夫曼编码的实现
数据结构实验——迪杰斯特拉算法求最短路径
数据结构实验——顺序表的基本操作
/*-----顺序表的基本操作-----*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define maxsize 1024
typedef char elemtype;typedef struct
{elemtype list[maxsize];int length;
}sequenlist;void creatlist(sequenlist *L)
{int n,i;char tmp;printf("请输入数据的个数：\n");scanf("%d",&n);printf("请按顺序输入各个值：\n");for(i=0;i<n;i++){printf("list[%d]=",i);fflush(stdin); // 清空输入缓冲区，通常是为了确保不影响后面的数据读取（例如在读完一个字符串后紧接着又要读取一个字符，此时应该先执行fflush(stdin);）scanf("%c",&tmp);L->list[i]=tmp;}L->length=n;printf("\n");
}//插入元素
int insert(sequenlist *L,elemtype x,int i) //i用来表示插入位置
{int j;if(L->length==maxsize){printf("overflow\n");return 0;}else if((i<1)||(i>L->length+1)) //length+1表示在表尾插入{printf("error,please input the right'i'\n");return 0;}else{for(j=L->length-1;j>=i-1;j--)L->list[j+1]=L->list[j];L->list[i-1]=x; L->length=L->length+1; return 1;}}//删除元素
int dellist(sequenlist *L,int i) //i表示删除的位置
{if((i<1)||(i>L->length)){printf("error,please input the right 'i'\n");return 0;}else{for(;i<L->length;i++)L->list[i-1]=L->list[i];L->length=L->length-1;return 1;}
}void printout(sequenlist *L)
{int i;for(i=0;i<L->length;i++){printf("list[%d]=",i);printf("%c\n",L->list[i]);}
}
int main()
{sequenlist *L;char cmd,x;int i;L=(sequenlist *)malloc(sizeof(sequenlist));creatlist(L);printout(L);do{printf("i,I...插入\n");printf("d,D...删除\n");printf("q,Q...退出\n");do{fflush(stdin);scanf("%c",&cmd);}while((cmd!='d')&&(cmd!='D')&&(cmd!='q')&&(cmd!='Q')&&(cmd!='i')&&(cmd!='I'));switch(cmd){case'i':case'I':printf("请输入要插入的数据：");fflush(stdin);scanf("%c",&x);printf("请输入要插入的位置：");scanf("%d",&i);insert(L,x,i);printout(L);break;case'd':case'D':printf("请输入要删除的数据的位置：");fflush(stdin);scanf("%d",&i);dellist(L,i);printout(L);break;}}while((cmd!='q')&&(cmd!='Q'));
}
数据结构实验——单链表的基本操作
/*-----单链表的基本操作-----*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>typedef int Elemtype;
typedef int Status;typedef struct node //定义存储节点
{Elemtype data; //数据域struct node *next;//结构体指针
} node,*linklist; //结构体变量，结构体名称linklist creat(int n)//创建单链表，采用头插法建表
{linklist head,p; //定义头指针head指针,p指针指向当前新生成的结点int x,i;head=(node *)malloc(sizeof(node));//生成头结点head->next=NULL;printf("输入结点值:\n");for(i=n;i>0;i--) //for 循环用于生成第一个节点并读入数据{scanf("%d",&x);p=(node *)malloc(sizeof(node));p->data=x;//读入第一个节点的数据p->next=head->next;//把第一个节点始终插在头结点的后面head->next=p;//循环以便于生成第二个节点}return head;//返回头指针
}void output(linklist head)//输出链表
{linklist p;p=head->next;while(p){printf("%3d",p->data);p=p->next;}printf("\n");
}Status insert(linklist &l,int i,Elemtype e) //插入操作
{int j=0;linklist p=l,s;while(j<i-1 && p){p=p->next;++j;}if(!p||j>i-1)printf("插入失败，请输入合理的插入位置\n");else{s=(node *)malloc(sizeof(node));s->data=e;s->next=p->next;p->next=s;}return 1;
}Status delect(linklist &l,int i,Elemtype &e) //删除操作
{int j=0;linklist p=l,q;while(j<i-1 && p){p=p->next;++j;}if(!p->next || j>i-1)printf("删除失败，请输入合理的删除位置\n");else{q=p->next;p->next=q->next;e=q->data;free(q);}return 1;
}Status GetElem(linklist l,int i,Elemtype &e) //查找操作{linklist p=l->next;int j=1;while(p&&j<i){ p=p->next;++j;}if(!p||j>i)printf("查找失败，请输入合理的查找位置\n");else{e=p->data;printf("查找成功，要查找的元素为%d\n",e);} return 1;}int main()
{linklist la;int n;int i;Elemtype e;char cmd;printf("输入链表元素的个数:");scanf("%d",&n);la=creat(n);printf("输出链表:\n");output(la);do{printf("g,G...查找\n");printf("i,I...插入\n");printf("d,D...删除\n");printf("q,Q...退出\n");do{scanf("%c",&cmd);}while((cmd!='g')&&(cmd!='G')&&(cmd!='d')&&(cmd!='D')&&(cmd!='q')&&(cmd!='Q')&&(cmd!='i')&&(cmd!='I'));switch(cmd){case'g':case'G':printf("请输入要查找元素的位置:\n");scanf("%d",&i);GetElem(la,i,e);break;case'i':case'I':printf("请输入要插入的数据：");scanf("%d",&e);printf("请输入要插入的位置：");scanf("%d",&i);insert(la,i,e);output(la);break;case'd':case'D':printf("请输入要删除的位置:");scanf("%d",&i);delect(la,i,e);output(la);break;}}while((cmd!='q')&&(cmd!='Q'));
}
数据结构实验——顺序栈的建立及基本操作实现
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#define STACK_INIT_SIZE 100
#define STACKINCREMENT 10
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2typedef int status;typedef struct{int *base;int *top;int stacksize;
}sqstack;/**------------对栈进行初始化-----------**/
status initstack(sqstack &s){//构造一个空栈由指针s指出s.base = (int *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof (int));if (!s.base) exit (OVERFLOW); //存储分配失败s.top = s.base;s.stacksize = STACK_INIT_SIZE;return OK;
}/**----------------进栈---------------**/
status push(sqstack &s,int e){//元素e插入到栈中，成为新的栈顶if(s.top-s.base>=s.stacksize) //栈满，增加存储空间{s.base=(int*)realloc(s.base,(s.stacksize+STACKINCREMENT)* sizeof(int));if (!s.base) exit (OVERFLOW); //存储分配失败s.top = s.base + s.stacksize; s.stacksize+=STACKINCREMENT; }*s.top++ = e; //插入新的栈顶元素，指针top增1return OK;
}/**-------------获得栈顶元素--------------**/
status gettop(sqstack &s,int &e){//若栈不空，用e返回栈顶元素，并返回OK，则返ERROR if(s.top == s.base) return ERROR; //栈空e = *(s.top-1); //取栈顶元素，用e返回return OK;
}/**---------------出栈------------------**/
status pop(sqstack &s,int &e){/*若栈不空，删除栈顶元素用e返回其值，并返回OK，否则返回ERROR，栈中下一元素所在位置成为新的栈顶*/if(s.top == s.base) return ERROR; //栈空e = * -- s.top; //删除栈顶元素，指针top减1return OK;
}/**-----------------打印----------------**/
status printstack(sqstack s){if(s.base==s.top){printf("空栈\n");return OK;}else{printf("从栈底到栈顶，栈内容是:\n");for(;s.base!=s.top;s.base++)printf(" %d ",*s.base);}printf("\n");return OK;
}int main(){sqstack s;if(initstack(s))printf("初始化栈成功\n");do{printf("********************************************\n");printf("* 请选择要进行的操作: *\n");printf("* 1 进栈 2 打印 3 出栈 *\n");printf("* 4 获得栈顶元素 0 退出 *\n");printf("********************************************\n");int select;scanf("%d", &select);if(select==0)break;switch(select){case 0:break;case 1:int pushelem,n,i;printf("输入要进栈的元素个数:");scanf("%d",&n);printf("依次输入要进栈的元素: \n");for(i=1;i<=n;i++){scanf("%d",&pushelem);if(push(s,pushelem))printf("元素%d进栈成功\n", pushelem);elseprintf("进栈失败\n");}break;case 2:printf("-----------------------------\n");if(printstack(s))printf("打印完毕\n");break;case 3:int e,m;printf("输入要出栈的元素个数: ");scanf("%d",&m);for(i=1;i<=m;i++){if(pop(s,e))printf("元素%d出栈\n",e);elseprintf("出栈失败\n");}break;case 4:if(gettop(s,e)) printf("栈顶元素是%d\n",e);elseprintf("获得栈顶元素失败\n");break; default:printf("你进行了误操作，请重新选择\n:");break;}}while(1);return OK;
}
数据结构实验——链队列的建立及基本操作实现
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> #define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2typedef struct QNode
{ int data; struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr; typedef struct
{ QueuePtr front;//队头指针QueuePtr rear;//队尾指针
}LinkQueue; /*****************链队列的初始化****************/
int InitQueue(LinkQueue &Q)
{ Q.front=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); if(!Q.front) exit(OVERFLOW); Q.rear=Q.front;Q.front->next=NULL; return OK;
}/*************入队操作的实现******************/
int EnQueue(LinkQueue &Q,int e)
{ QueuePtr p; p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); if(!p) exit(OVERFLOW); p->data=e;p->next=NULL; Q.rear->next=p; Q.rear=p; return OK;
}/***************出队操作的实现************/
int DeQueue(LinkQueue &Q,int &e)
{ QueuePtr p; if(Q.front==Q.rear) return ERROR; p=Q.front->next; e=p->data; Q.front->next=p->next; if(Q.rear==p) Q.rear=Q.front; free(p); return OK;
}/**************遍历链式队列**************/
int PrintQueue(LinkQueue &Q)
{ QueuePtr p; printf("链式队列中的元素为："); if(Q.front->next!=NULL) { p=Q.front->next; while(p){ printf("%5d",p->data); p=p->next; } } else printf("队列为空"); printf("\n");return OK;
}int main()
{ LinkQueue Q; InitQueue(Q); int e,m; do{printf("\n");printf("----------------------------------------\n");printf("1--插入元素；2--删除元素；0--结束运行\n"); printf("----------------------------------------\n"); printf("\n");printf("\n"); printf("请选择操作（1/2/0）: "); scanf("%d",&m); if(m==0) break;switch(m) { case 1:printf("插入元素：");scanf("%d",&e);if(EnQueue(Q,e))printf("元素%d入队成功\n",e);elseprintf("元素%d入队失败\n",e);PrintQueue(Q);break; case 2:if(DeQueue(Q,e))printf("元素%d出队成功\n",e);elseprintf("队列为空，出队失败\n");PrintQueue(Q);break; default:printf("你输入了误操作，请重新输入");break;} } while(1);return OK;
}
数据结构实验——赫夫曼树构造及赫夫曼编码的实现
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>//动态分配数组存储赫夫曼树
typedef struct{int weight; //字符的权值int parent,lchild,rchild; //字符的双亲及左右孩子
}HTNode,*HuffmanTree;typedef char **HuffmanCode; //动态分配数组存储赫夫曼编码，二维数组//选择k个结点中无双亲且权值最小的两个结点
void Select(HuffmanTree &HT,int k,int &s1,int &s2){ int i;i=1;while(i<=k && HT[i].parent!=0)i++;//下面选出权值最小的结点，用s1指向其序号s1=i; for(i=1;i<=k;i++){ if(HT[i].parent==0 && HT[i].weight < HT[s1].weight)s1=i;}//下面选出权值次小的结点，用s2指向其序号for(i=1;i<=k;i++){if(HT[i].parent==0 && i!=s1)break;}s2=i; for(i=1;i<=k;i++){if(HT[i].parent==0 && i!=s1 && HT[i].weight < HT[s2].weight)s2=i;}
}//构造Huffman树，求出n个字符的编码
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT, HuffmanCode &HC, int *w, int n){//w是存放n个字符的权值的一维数组， n为叶子个数；构造赫夫曼树HT; int m,c,f,s1,s2,i,start;//m为结点总数，s1、s2分别记录权值最小的两个结点，i为循环变量，c,f是编码的辅助变量，start为在字符数组中编码结束符的位置char *cd;//定义存储编码的一维数组if(n<=1) return; //从函数中返回，没有返回值m=2*n-1; //n个叶子结点，n-1个非叶子 HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); //预分配m+1个单元，0号单元未用for(i=1; i<=n; i++){ //n个叶子结点赋初值，n个叶子最初为n个根结点HT[i].weight=w[i]; //w的0号单元也没有值，从1号单元开始HT[i].parent=0; HT[i].lchild=0; HT[i].rchild=0;}for(i=n+1; i<=m; i++){ //从i=n+1开始，对另外n-1个结点赋初值HT[i].weight=0;HT[i].parent=0; HT[i].lchild=0; HT[i].rchild=0;}for(i=n+1; i<=m; i++) { //第i次循环时为第i个结点选择两个儿子结点s1与s2Select(HT, i-1, s1, s2); // 在i-1棵子树中也即HT[1..i-1]中选择无父亲(parent为0)且权值最小的两个结点(其序号分别为s1和s2)。HT[s1].parent=i; //修改结点s1的双亲值HT[s2].parent=i; //修改结点s2的双亲值HT[i].lchild=s1; //修改双亲结点的左孩子结点HT[i].rchild=s2; //修改双亲结点的右孩子结点HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight; //修改双亲结点的权值，建立父子关系} //赫夫曼树HT构造完毕//从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*)); //分配n个字符编码的头指针变量cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); //分配求编码的工作空间(临时空间)cd[n-1]='\0';//编码结束符for(i=1;i<=n;i++) { //第i次循环时求第i个字符的赫夫曼编码start=n-1; //start指向cd数组(即工作数组)中编码结束符的位置for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent) { //从叶子到根逆向求编码if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0';//若当前结点是其父亲的左孩子，赋0值elsecd[--start]='1'; //若当前结点是其父亲的右孩子，则赋1值}HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char)); //为存放第i个字符的编码申请空间strcpy(HC[i],&cd[start]);//从cd复制编码到HC}free(cd); //释放工作空间
}int main()
{ int n,i; //n为字符总个数，i为循环控制变量int* w; //一维整型数组w记录权值char* ch; //一维字符型数组ch记录字符HuffmanTree HT;//定义指向结点类型的指针HuffmanCode HC;//定义指向编码数组的指针printf("请输入待编码的字符个数n=");scanf("%d",&n);w=(int*)malloc((n+1)*sizeof(int)); //记录权值，0号单元未用ch=(char*)malloc((n+1)*sizeof(char));//记录字符，0号单元未用printf("依次输入待编码的字符data及其权值weight:\n");for(i=1;i<=n;i++){printf("data[%d]=",i); fflush(stdin);scanf("%c",&ch[i]);printf("weight[%d]=",i);scanf("%d",&w[i]);}HuffmanCoding(HT,HC,w,n);//输出字符及其编码for(i=1;i<=n;i++)printf("%c:%s\n",ch[i],HC[i]);return 0;
}
数据结构实验——迪杰斯特拉算法求最短路径
#include<stdio.h>
#define MAXVEXNUM 50 //最大顶点个数
#define INFINITY 65535 // INFINITY表示没有邻接的顶点间弧长typedef char VertexType[3]; //定义存储顶点信息的数组，有3个单元，存储字符型数据typedef struct vertex //定义顶点存储结构
{int adjvex; //顶点编号VertexType data; //顶点信息
}Vertex_Type; //顶点类型typedef struct graph //定义图的存储结构
{int Vertex_Num; //顶点数int Edge_Num; //边数Vertex_Type vexs[MAXVEXNUM]; //顶点数组int edges[MAXVEXNUM][MAXVEXNUM]; // 边的二维数组
}AdjMatix; //图的邻接矩阵类型/*--------生成邻接矩阵--------*/
int Create_Adjmatix(AdjMatix &g)
{int i,j,k,b,t,w;printf("请输入图的顶点数和边数：\n");scanf("%d%d",&g.Vertex_Num,&g.Edge_Num);for(i=0;i<g.Vertex_Num;i++) //输入顶点的信息，为顶点编号{printf("顶点vexs[%d]的名称：",i);scanf("%s",g.vexs[i].data); //顶点信息域g.vexs[i].adjvex=i; //顶点编号为i}for(i=0;i<g.Vertex_Num;i++)//初始化邻接矩阵，初始值都是无穷for(j=0;j<g.Vertex_Num;j++)g.edges[i][j]=INFINITY;for(k=0;k<g.Edge_Num;k++) //输入边的信息 {printf("请输入Edge[%d]的边的信息：\n",k);printf("起点下标 终点下标 权值\n");scanf("%d%d%d",&b,&t,&w);if(b<g.Vertex_Num&&t<g.Vertex_Num&&w>0)g.edges[b][t]=w; //有邻接边的赋予权值else{printf("输入错误！");return 1;}}for (i=0;i<g.Vertex_Num;i++) //输出邻接矩阵{for(j=0;j<g.Vertex_Num;++j)printf("%10d",g.edges[i][j]); printf("\n");}return 0;
}/*--------迪杰斯特拉算法求最短路径--------*/
void shortesPath_DIJ(AdjMatix g,int v0)
{ int dist[MAXVEXNUM]; //辅助数组，存放起点v0(编号为0)到其他顶点v的路径长度int path[MAXVEXNUM][MAXVEXNUM];//存放起点v0(编号为0)到其他顶点v的最短路径上的顶点，这些顶点没有先后关系，只是指示路径上有这些顶点存在//若path[v][w]=1,则w是从起点v0到v当前求得最短路径上的顶点int s[MAXVEXNUM]; //存放终点集int mindis,i,j,k,m,u,v,w; // mindis指示dist中最小的路径长度/*---------初始化数据--------*/ for(i=0;i<g.Vertex_Num;i++){dist[i]=g.edges[v0][i];//dist的初始值，以v0为起点，到其它终点的路径长度s[i]=0; for(j=0;j<g.Vertex_Num;j++)path[i][j]=0; //初始化路径数组path[][]为0，为空路径if(dist[i]<INFINITY) //如果起点V0到顶点i有路径，则将路径数组修改为1{path[i][v0]=1; //该条路径上的顶点为V0和ipath[i][i]=1; }}dist[v0]=0; //v0到自己的距离设定为零s[v0]=1; //V0放入源点集合，s[0]=1代表该顶点v0在s集合内printf("------------------------------------\n"); printf("迪杰斯特拉最短路径求解如下：\n");//开始主循环for(i=1;i<g.Vertex_Num;i++){ u=-1; //u代表路径上的过渡点，给一个初始值，但是不能与已知顶点数重合mindis=INFINITY; //mindis为当前所知离v0的最短距离，先令mindis为极大值for(w=0;w<g.Vertex_Num;w++){if(s[w]==0&&dist[w]<mindis)//w不在s中且v0到w的距离更小，则w离v0更近{ u=w; //将w顶点作为路径上的过渡点mindis=dist[w]; // 修改v0到w的最短路径}}if(u!=-1){s[u]=1; //将顶点w并入顶点集合for(j=0;j<g.Vertex_Num;j++) //修正v0到其他顶点的当前最短路径p及距离dist[j]{if(s[j]==0&&mindis+g.edges[u][j]<dist[j])//如果顶点j不在s集合内，满足这个条件时就找到v0到其他顶点的更短路径{dist[j]=g.edges[u][j]+dist[u];//修改当前路径长度for(k=0;k<g.Vertex_Num;k++)path[j][k]=path[u][k]; path[j][j]=1; //表示路径上有此顶点}}printf("\n第%d次：",i); printf("\ns[]: "); //打印中间结果，跟踪数据变化 ，看s集合中顶点的变化 for(v=0; v<g.Vertex_Num; v++) printf("%6d",s[v]); printf("\n\ndist[]: "); //显示路径长度 for(v=0; v<g.Vertex_Num; v++) printf("%6d",dist[v]); printf("\n\npath[][]:\n"); //显示路径for(v=0; v<g.Vertex_Num; v++){ for(m=0; m<g.Vertex_Num; m++) printf("%6d",path[v][m]);printf("\n");}printf("\n起点%s到终点%s的最短路径为：",g.vexs[0].data,g.vexs[u].data);for(k=0;k<g.Vertex_Num;k++){if(path[u][k]==1) printf("->%s",g.vexs[k].data);} printf("\n");printf("最短路径长度为：%d",dist[u]);printf("\n");}else{printf("\n第%d次：",i); for(m=0;m<g.Vertex_Num;m++)if(s[m]==0)printf("顶点%s到顶点%s没有路径\n",g.vexs[0].data,g.vexs[m].data);break;}}
}int main()
{AdjMatix g; //定义图gCreate_Adjmatix(g); //生成图g的邻接矩阵shortesPath_DIJ(g,0); //求图g的最短路径，以顶点0为起始点return 0;
}
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