数据结构 第三章课后习题及总结

第三章习题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：⑴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？⑵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）。

2.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，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、C3.给出栈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：A－B＊Ｃ／Ｄ＋Ｅ↑Ｆ5.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‘１+３&３－１’则不是。

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且书写正确的表达式转换为逆波兰式。

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。

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。

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 S){ int i, n, A[255];n=0;while(!EmptyStack(S)){n++; Pop(&S, &A[n]);}for(i=1; i<=n; i++)Push(&S, A[i]);}（2）void proc_2(Stack S, int e) { Stack T; int d;InitStack(&T);while(!EmptyStack(S)){ Pop(&S, &d);if (d!=e) Push( &T, d);}while(!EmptyStack(T)){ Pop(&T, &d);Push( &S, d);}}（3）void proc_3(Queue *Q){ Stack S; int d;InitStack(&S);while(!EmptyQueue(*Q)){DeleteQueue(Q, &d);Push( &S, d);}while(!EmptyStack(S)){ Pop(&S, &d);EnterQueue(Q，d)}}实习题1．回文判断。

第3章栈和队列一、填空题1、栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。

2、栈的修改是按照后进先出的原则进行的。

3、队是一种先进先出的线性表。

4、把队列头尾相接的顺序存储结构称为循环队列。

5、队列也是一种操作受限的线性表，允许插入的一端叫做__队尾___，允许删除的一端叫做__队头__。

二、判断题1、栈和队列的存储，既可以采用顺序存储结构，又可以采用链式存储结构。

（√）2、任何一个递归过程都可以转换成非递归过程。

（√）3、若输入序列为1,2,3,4,5,6，则通过一个栈可以输出序列3,2,5,6,4,1。

（√）4、通常使用队列来处理函数的调用。

（╳）5、循环队列通常用指针来实现队列的头尾相接。

（╳）三、单项选择题1、若让元素1，2，3，4，5依次进栈，则出栈次序不可能出现在（C）种情况。

A．5，4，3，2，1 B．2，1，5，4，3 C．4，3，1，2，5 D．2，3，5，4，1解释：栈是后进先出的线性表，不难发现C选项中元素1比元素2先出栈，违背了栈的后进先出原则，所以不可能出现C选项所示的情况。

2、若已知一个栈的入栈序列是1，2，3，…，n，其输出序列为p1，p2，p3，…，pn，若p1=n，则pi为（C）。

A．i B．n-i C．n-i+1 D．不确定解释：栈是后进先出的线性表，一个栈的入栈序列是1，2，3，…，n，而输出序列的第一个元素为n，说明1，2，3，…，n一次性全部进栈，再进行输出，所以p1=n，p2=n-1，…，pi=n-i+1。

3、数组Ｑ［ｎ］用来表示一个循环队列，ｆ为当前队列头元素的前一位置，ｒ为队尾元素的位置，假定队列中元素的个数小于ｎ，计算队列中元素个数的公式为（D）。

A．r-f B．(n+f-r)%n C．n+r-f D．（n+r-f)%n解释：对于非循环队列，尾指针和头指针的差值便是队列的长度，而对于循环队列，差值可能为负数，所以需要将差值加上MAXSIZE（本题为n），然后与MAXSIZE（本题为n）求余，即（n+r-f)%n。

第三章栈、队列和数组一、名词解释：1.栈、栈顶、栈底、栈顶元素、空栈2.顺序栈3.链栈4.递归5.队列、队尾、队头6.顺序队7.循环队8.队满9.链队10.随机存储结构11.特殊矩阵12.稀疏矩阵13.对称方阵14.上（下）三角矩阵二、填空题：1.栈修改的原则是_________或称________，因此，栈又称为________线性表。

在栈顶进行插入运算，被称为________或________，在栈顶进行删除运算，被称为________或________。

2.栈的基本运算至少应包括________、________、________、________、________五种。

3.对于顺序栈，若栈顶下标值top=0,此时，如果作退栈运算，则产生“________”。

4.对于顺序栈而言，在栈满状态下，如果此时在作进栈运算，则会发生“________”。

5.一般地，栈和线性表类似有两种实现方法，即________实现和________实现。

6.top=0表示________，此时作退栈运算，则产生“________”；top=sqstack_maxsize-1表示________，此时作进栈运算，则产生“________”。

7.以下运算实现在顺序栈上的初始化，请在________处用适当的句子予以填充。

int InitStack(SqStackTp *sq){ ________;return(1);}8.以下运算实现在顺序栈上的进栈，请在________处用适当的语句予以填充。

Int Push(SqStackTp *sq,DataType x){ if(sp->top==sqstack_maxsize-1}{error(“栈满”);return(0);}else{________________:________________=x;return(1);}}9.以下运算实现在顺序栈上的退栈，请在________________用适当句子予以填充。

习题三栈和队列一单项选择题1. 在作进栈运算时,应先判别栈是否(① ),在作退栈运算时应先判别栈是否(② )。

当栈中元素为n个,作进栈运算时发生上溢,则说明该栈的最大容量为(③ )。

①, ②: A. 空 B. 满 C. 上溢 D. 下溢③: A. n-1 B. n C. n+1 D. n/22．若已知一个栈的进栈序列是1，2，3，…，n，其输出序列为p1，p2，p3，...，pn，若p1＝3，则p2为( )。

A 可能是2B 一定是2C 可能是1D 一定是13. 有六个元素6，5，4，3，2，1 的顺序进栈，问下列哪一个不是合法的出栈序列？（）A. 5 4 3 6 1 2B. 4 5 3 1 2 6C. 3 4 6 5 2 1D. 2 3 4 1 5 64.设有一顺序栈S，元素s1,s2,s3,s4,s5,s6依次进栈，如果6个元素出栈的顺序是s2,s3,s4, s6, s5,s1,则栈的容量至少应该是（）A.2B. 3C. 5D.65. 若栈采用顺序存储方式存储，现两栈共享空间V[1..m]，top[i]代表第i个栈( i =1,2)栈顶，栈1的底在v[1]，栈2的底在V[m]，则栈满的条件是（）。

A. |top[2]-top[1]|=0B. top[1]+1=top[2]C. top[1]+top[2]=mD. top[1]=top[2]6. 执行完下列语句段后，i值为：（）int f(int x){ return ((x>0) ? x* f(x-1):2);}int i ;i =f(f(1));A．2 B. 4 C. 8 D. 无限递归7. 表达式3* 2^(4+2*2-6*3)-5求值过程中当扫描到6时，对象栈和算符栈为（），其中^为乘幂。

A. 3,2,4,1,1；(*^(+*-B. 3,2,8；(*^-C. 3,2,4,2,2；(*^(-D. 3,2,8；(*^(-8. 用链接方式存储的队列，在进行删除运算时（）。

第三章习题解答1.分别写出对链栈的入栈和出栈操作的算法。

链栈的结点类型定义如下：Typedef struct stacknode {SElemtype data;struct stacknode *next;}stacknode, *linkstack;入栈操作：Status push( linkstack &S, SElemtype e){ p=(linkstack)malloc(sizeof(stacknode));If (!p) return ERROR;p->data=e;p->next=S;S=p;return OK;}出栈操作：Status pop(linkstack &S, SElemtype &e){ if (!S) return ERROR;p=s;s=p->next;free(p);return OK;}P24/3.15假设以顺序存储结构实现一个双向栈，即在一维数组的存储空间中存在着两个栈，它们的栈底分别设在数组的两个端点。

试编写实现这个双向栈tws的三个操作：初始化inistack(tws),入栈push(tws,i,x)和出栈pop(tws,i)的算法，其中i为0或1，用以分别指示设在数组两端的两个栈，并讨论按过程（正/误状态变量可设为变参）或函数设计这些操作算法各有什么优缺点。

双栈的结构类型定义如下：typedef struct{Elemtype *base[2];Elemtype *top[2];}BDStacktype; //双向栈类型栈的初始化操作：status Init_Stack(BDStacktype &tws,int m)//初始化一个大小为m的双向栈tws{ tws.base[0]=(Elemtype*)malloc(m*sizeof(Elemtype));tws.base[1]=tws.base[0]+m-1;tws.top[0]=tws.base[0];tws.top[1]=tws.base[1];return OK;}入栈操作：Status push(BDStacktype &tws,int i,Elemtype x) // x入栈,i=0表示低端栈,i=1表示高端栈{ if (tws.top[0]>tws.top[1]) return OVERFLOW;//注意此时的栈满条件if (i==0) *tws.top[0]++=x;elseif (i==1) *tws.top[1]--=x;else return ERROR;return OK;}出栈操作：Status pop(BDStacktype &tws, int i, Elemtype &x) // x出栈,i=0表示低端栈,i=1表示高端栈{ if (i==0){ if (tws.top[0]==tws.base[0]) return OVERFLOW;x=*--tws.top[0];}else if (i==1){ if (tws.top[1]==tws.base[1]) return OVERFLOW;x=*++tws.top[1];}else return ERROR;return OK;}P24/3.18试写一个判别表达式中开、闭括号是否配对出现的算法。

第3章链表一、复习要点本章重点讨论最简单的链表结构——单链表。

详细地介绍了单链表的抽象数据类型，单链表的类定义，相应操作的实现，引入了带表头结点的单链表结构。

进一步定义了用模板描述的单链表类。

作为一种应用，讨论了一元多项式的类定义及其加法操作的实现。

此外，讨论了循环链表和双向链表。

在复习这一章时需要对C++ 语言中的指针和引用类型的使用有清楚的理解。

对带表头结点的链表和不带表头结点的链表在插入、删除、搜索时的差别有清楚的认识。

而且需要明确：链表是一种实现级的结构。

本章复习的要点：1、基本知识点单链表是一种线性结构，链表各结点的物理存储可以是不连续的，因此各结点的逻辑次序与物理存放次序可以不一致。

必须理解单链表的定义和特点，单链表的抽象数据类型和类定义，单链表成员函数，如构造函数、搜索、插入、删除等操作的实现，对比带表头结点单链表的搜索、插入、删除操作，比较其优缺点。

其次是循环链表的定义和特点，它与单链表的差别，它的搜索、插入、删除操作的实现。

最后是双向链表的定义，它的插入与删除操作的实现。

2、算法设计单链表的迭代求解算法，包括统计链表结点个数，在链表中寻找与给定值value匹配的结点，在链表中寻找第i个结点，在链表中第i个位置插入新结点，删去第i个结点，单链表各结点顺序逆转算法，在单链表中按从左到右和从右到左的顺序遍历的逆转链算法。

带表头结点的单链表的迭代算法，包括统计链表结点个数，在链表中寻找与给定值value匹配的结点，在链表中寻找第i个结点，在链表中第i个位置插入新结点，删去第i个结点，连续删除链表中含有value值的结点，两个有序链表的合并。

单链表的递归算法，包括统计链表结点个数，在链表中寻找与给定值value匹配的结点，在链表中寻找第i个结点，求链表各结点值的和，求链表各结点的值的平均值。

循环链表的迭代算法：包括统计链表结点个数，在链表中寻找与给定值value匹配的结点，在链表中寻找第i个结点，在链表中第i个位置插入新结点，删去第i个结点，将循环链表链入单链表的表头。

第三章栈和队列(参考答案)// 从数据结构角度看，栈和队列是操作受限的线性结构，其顺序存储结构// 和链式存储结构的定义与线性表相同，请参考教材，这里不再重复。

3.1 1 2 3 4 2 1 3 4 3 2 1 4 4 3 2 11 2 4 3 2 1 4 3 3 2 4 11 32 4 23 14 3 4 2 11 3 42 234 11 4 32 2 43 1设入栈序列元素数为n，则可能的出栈序列数为C2n n=(1/n+1)*(2n!/(n!)2)3.2 证明：由j<k和p j<p k说明p j在p k之前出栈，即在k未进栈之前p j已出栈，之后k进栈，然后p k出栈；由j<k和p j>p k说明p j在p k之后出栈，即p j被p k压在下面，后进先出。

由以上两条，不可能存在i<j<k使p j<p k<p i。

也就是说，若有1，2，3顺序入栈，不可能有3，1，2的出栈序列。

3.3 void sympthy(linklist *head, stack *s)//判断长为n的字符串是否中心对称{ int i=1; linklist *p=head->next;while (i<=n/2) // 前一半字符进栈{ push(s,p->data); p=p->next; }if (n % 2 !==0) p=p->next;// 奇数个结点时跳过中心结点while (p && p->data==pop(s)) p=p->next;if (p==null) printf(“链表中心对称”)；else printf(“链表不是中心对称”)；} // 算法结束3.4int match()//从键盘读入算术表达式，本算法判断圆括号是否正确配对（init s;//初始化栈sscanf(“%c”,&ch);while (ch!=’#’) //’#’是表达式输入结束符号switch (ch){ case ’(’: push(s,ch); break;case ’)’: if (empty(s)) {printf(“括号不配对”); exit(0);}pop(s);}if (!empty(s)) printf(“括号不配对”);else printf(“括号配对”);} // 算法结束3.5typedef struct // 两栈共享一向量空间{ ElemType v[m]; // 栈可用空间0—m-1int top[2] // 栈顶指针}twostack;int push(twostack *s,int i, ElemType x)// 两栈共享向量空间,i是0或1，表示两个栈，x是进栈元素，// 本算法是入栈操作{ if (abs(s->top[0] - s->top[1])==1) return(0);// 栈满else {switch (i){case 0: s->v[++(s->top)]=x; break;case 1: s->v[--(s->top)]=x; break;default: printf(“栈编号输入错误”); return(0);}return(1); // 入栈成功}} // 算法结束ElemType pop(twostack *s,int i)// 两栈共享向量空间,i是0或1，表示两个栈，本算法是退栈操作{ ElemType x;if (i!=0 && i!=1) return(0);// 栈编号错误else {switch (i){case 0: if(s->top[0]==-1) return(0);//栈空else x=s->v[s->top--];break;case 1: if(s->top[1]==m) return(0);//栈空else x=s->v[s->top++]; break;default: printf(“栈编号输入错误”);return(0);}return(x); // 退栈成功}} // 算法结束ElemType top (twostack *s,int i)// 两栈共享向量空间,i是0或1，表示两个栈，本算法是取栈顶元素操作{ ElemType x;switch (i){case 0: if(s->top[0]==-1) return(0);//栈空else x=s->v[s->top]; break;case 1: if(s->top[1]==m) return(0);//栈空else x=s->v[s->top]; break;default: printf(“栈编号输入错误”);return(0);}return(x); // 取栈顶元素成功} // 算法结束3．6void Ackerman(int m,int n)// Ackerman 函数的递归算法{ if (m==0) return(n+1);else if (m!=0 && n==0) return(Ackerman(m-1,1);else return(Ackerman(m-1,Ackerman(m,n-1))} // 算法结束3．7(1) linklist *init(linklist *q)// q是以带头结点的循环链表表示的队列的尾指针，本算法将队列置空{ q=(linklist *)malloc(sizeof(linklist));//申请空间，不判断空间溢出q->next=q;return (q);} // 算法结束(2) linklist *enqueue(linklist *q，ElemType x)// q是以带头结点的循环链表表示的队列的尾指针，本算法将元素x入队{ s=(linklist *)malloc(sizeof(linklist));//申请空间，不判断空间溢出s->next=q->next; // 将元素结点s入队列q->next=s;q=s; // 修改队尾指针return (q);} // 算法结束(3) linklist *delqueue(linklist *q)//q是以带头结点的循环链表表示的队列的尾指针，这是出队算法{ if (q==q->next) return (null); // 判断队列是否为空else {linklist *s=q->next->next; // s指向出队元素if (s==q) q=q->next; // 若队列中只一个元素，置空队列else q->next->next=s->next;// 修改队头元素指针free (s); // 释放出队结点}return (q);} // 算法结束。

习题答案1.填空题（1）栈（2）队列（3）后进先出（4）先进先出2.选择题（1）A （2）C （3）D （4）D、A （5）C （6）B3.思考题（1）栈是一种运算受限制的线性表，其只允许在表的一端进行插入和删除操作，俗称堆栈。

允许进行操作的一端称为“栈顶”，而另一个固定端称为“栈底”，栈中的数据在进行入栈和出栈时，遵循后进先出的原则。

队列同样是一种运算受限制的线性表，是限制在两端进行插入和删除操作的线性表。

允许进行插入操作的一端称为“队尾”，而允许进行删除操作的一端称为“队头”，队列中的数据在进行入队和出队时，遵循先进先出的原则。

4.编程题（1）//入栈//参数1为栈顶指针（头结点指针），参数2为插入的数据int linkstack_push(linkstack_t *s, datatype_t value){linkstack_t *temp;//使用malloc函数为新插入的结点申请内存空间temp = (linkstack_t *)malloc(sizeof(linkstack_t));//为新插入的结点赋值temp->data = value;//用头插法实现入栈temp->next = s->next;s->next = temp;return 0;}//判断栈是否为空int linkstack_empty(linkstack_t *s){return s->next == NULL ? 1 : 0; //判断下一个结点是否为空}//出栈datatype_t linkstack_pop(linkstack_t *s){linkstack_t *temp;datatype_t value;if(linkstack_empty(s)){printf("linkstack empty\n");return -1;}//头删法表示出栈，后入先出temp = s->next;s->next = temp->next;//保存出栈的数据value = temp->data;//释放出栈的结点的内存空间free(temp);temp = NULL;//返回出栈的数据return value;}（2）//入队//参数1为存放队列头尾结点指针的结构体地址，参数2为新入队的数据int linkqueue_enter(linkqueue_t *lq, datatype_t value){ linknode_t *temp;//使用malloc函数为头结点申请内存空间temp = (linknode_t *)malloc(sizeof(linknode_t));//采用尾插法的设计思想temp->data = value; //为新结点赋值temp->next = NULL; //将新结点的指针指向NULLlq->rear->next = temp; //入队，将新结点加入队列尾部lq->rear = temp; //移动rear指针，指向新加入的结点 return 0;}//判断队列是否为空int linkqueue_empty(linkqueue_t *lq){//当front与rear指向同一个结点时，判断队列为空return lq->front == lq->rear ? 1 : 0;}//出队//从头结点开始删除，包括头结点datatype_t linkqueue_out(linkqueue_t *lq){linknode_t *temp;datatype_t value;if(linkqueue_empty(lq)){printf("linkqueue empty\n");return -1;}temp = lq->front; //获取删除结点//移动front指针到下一个结点lq->front = lq->front->next;//获取下一个结点的数据value = lq->front->data;free(temp); //释放需要删除结点的内存空间 temp = NULL; //避免出现野指针//返回结点数据return value;}。

习题31．填空题（1）栈的进出原则是（___________），队列的进出原则是（___________）。

答案：后进先出（LIFO）先进先出（FIFO）（2）设32位计算机系统中，空栈S存储int型数据，栈顶指针为1024H。

经过操作序列push(1)，push(2)，pop，push(5)，push(7)，pop，push(6)之后，栈顶元素为（___________），栈底元素为（___________），栈的高度为（___________），输出序列是（___________），栈顶指针为（___________）H。

答案：6 1 3 2,7 1030（3）两栈共享存储空间，其数组大小为100，数组下标从0开始。

top1和top2分别为栈1和栈2的栈顶元素下标，则栈1为空的条件为（___________），栈2为空的条件为（___________），栈1或栈2满的条件为（___________）。

答案：top1==-1 top2==100 top1+1==top2（4）一个队列的入队顺序是1234，则队列的输出顺序是（___________）。

答案：1234（5）设循环队列数组大小为100，队头指针为front，队尾指针为rear；约定front指向队头元素的前一个位置，该位置永远不存放数据。

则入队操作时，修改rear=（___________），出队操作修改front=（___________），队空的判别条件为（___________），队满的判别条件为（___________）。

若front=20，rear=60，则队列长度为（___________），若front=60,rear=20，则队列长度为（___________）。

答案：(rear+1)%100 (front+1)%100 rear==front (rear+1)%100=front 40 60（6）朴素模式匹配算法中，每个串的起始下标均为1，变量i=100，j=10，分别表示主串和模式串当前比较的字符元素下标，若本次比较两字符不同，则i回溯为（___________），j 回溯为（___________）。