数据结构(第4版)习题及实验参考答案数据结构复习资料完整版(c语言版)

数据结构(c语言版)课后习题答案完整版数据结构(C语言版)课后习题答案完整版一、数据结构概述数据结构是计算机科学中一个重要的概念，用来组织和存储数据，使之可以高效地访问和操作。

在C语言中，我们可以使用不同的数据结构来解决各种问题。

本文将提供完整版本的C语言数据结构的课后习题答案。

二、顺序表1. 顺序表的定义和基本操作顺序表是一种线性表，其中的元素在物理内存中连续地存储。

在C 语言中，我们可以通过定义结构体和使用指针来实现顺序表。

以下是顺序表的一些基本操作的答案：（1）初始化顺序表```ctypedef struct{int data[MAX_SIZE];int length;} SeqList;void InitList(SeqList *L){L->length = 0;}```（2）插入元素到顺序表中```cbool Insert(SeqList *L, int pos, int elem){if(L->length == MAX_SIZE){return false; // 顺序表已满}if(pos < 1 || pos > L->length + 1){return false; // 位置不合法}for(int i = L->length; i >= pos; i--){L->data[i] = L->data[i-1]; // 向后移动元素 }L->data[pos-1] = elem;L->length++;return true;}```（3）删除顺序表中的元素```cbool Delete(SeqList *L, int pos){if(pos < 1 || pos > L->length){return false; // 位置不合法}for(int i = pos; i < L->length; i++){L->data[i-1] = L->data[i]; // 向前移动元素 }L->length--;return true;}```（4）查找顺序表中的元素```cint Search(SeqList L, int elem){for(int i = 0; i < L.length; i++){if(L.data[i] == elem){return i + 1; // 找到元素，返回位置 }}return -1; // 未找到元素}```2. 顺序表习题解答（1）逆置顺序表```cvoid Reverse(SeqList *L){for(int i = 0; i < L->length / 2; i++){int temp = L->data[i];L->data[i] = L->data[L->length - 1 - i]; L->data[L->length - 1 - i] = temp;}}```（2）顺序表元素去重```cvoid RemoveDuplicates(SeqList *L){for(int i = 0; i < L->length; i++){for(int j = i + 1; j < L->length; j++){if(L->data[i] == L->data[j]){Delete(L, j + 1);j--;}}}}```三、链表1. 单链表单链表是一种常见的链式存储结构，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

一、算法设计题（每题15分，共60分）答题要求：①用自然语言说明所采用算法的思想；②给出每个算法所需的数据结构定义，并做必要说明；③写出对应的算法程序，并做必要的注释。

1、有一个带头结点的单链表，每个结点包括两个域，一个是整型域info，另一个是指向下一个结点的指针域next。

假设单链表已建立，设计算法删除单链表中所有重复出现的结点，使得info域相等的结点只保留一个。

3、约瑟夫环问题（Josephus问题）是指编号为1、2、…，n的n（n>0）个人按顺时针方向围坐成一圈，现从第s个人开始按顺时针方向报数，数到第m个人出列，然后从出列的下一个人重新开始报数，数到第m的人又出列，…，如此重复直到所有的人全部出列为止。

现要求采用循环链表结构设计一个算法，模拟此过程。

4、编程实现单链表的就地逆置。

23．在数组 A[1..n]中有n个数据，试建立一个带有头结点的循环链表，头指针为h，要求链中数据从小到大排列，重复的数据在链中只保存一个.5、设计一个尽可能的高效算法输出单链表的倒数第K个元素。

3、假设以I和O分别表示入栈和出栈操作。

栈的初态和终态均为空，入栈和出栈的操作序列可表示为仅由I和O组成的序列，称可以操作的序列为合法序列，否则称为非法序列。

（15分）（1）下面所示的序列中哪些是合法的？A. IOIIOIOOB. IOOIOIIOC. IIIOIOIOD. IIIOOIOO（2）通过对（1）的分析，写出一个算法，判定所给的操作序列是否合法。

若合法，返回true，否则返回false（假定被判定的操作序列已存入一维数组中）。

5、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。

设有一个背包可以放入的物品重量为S，现有n件物品，重量分别为W1，W2，...，W n。

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。

第1章绪论知识点归纳一、数据结构概述1.数据结构的定义（1）基本概念数据是描述客观事物的数和字符的集合，是计算机能操作的对象的总称，也是计算机处理信息的某种特定的符号表示形式。

（2）相关术语① 数据元素数据元素又称元素、节点、顶点、记录等。

数据元素是数据的基本单位。

有时候，一个数据元素可以由若干个数据项组成。

② 数据项数据项又称字段或域，它是具有独立含义的最小数据单位。

③ 数据对象数据对象是性质相同的数据元素的集合，它是数据的子集。

（3）数据结构的内容① 数据元素之间的逻辑关系，即数据的逻辑结构，它是数据结构在用户面前呈现的形式。

② 数据元素及其关系在计算机存储器中的存储方式，即数据的存储结构，又称数据的物理结构。

③ 施加在数据上的操作，即数据的运算。

（4）逻辑结构数据的逻辑结构是从逻辑关系（主要是指数据元素的相邻关系）上描述数据的，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。

（5）存储结构数据的存储结构是逻辑结构用计算机语言的实现或在计算机中的表示（又称映像），也就是逻辑结构在计算机中的存储方式，它是依赖于计算机语言的。

一般只在高级语言（例如C／C++语言）的层次上讨论存储结构。

数据的运算最终需在对应的存储结构上用算法实现。

总之，数据结构是一门讨论“描述现实世界实体的数学模型（通常为非数值计算）及其之上的运算在计算机中如何表示和实现”的学科。

（6）数据结构的表示对于一种数据结构，其逻辑结构总是惟一的，但它可能对应多种存储结构，并且在不同的存储结构中，同一运算的实现过程可能不同。

描述数据结构通常采用二元组表示：B=（D，R）其中，B是一种数据结构，它由数据元素的集合D和D上二元关系的集合R组成，即：D={d i | 1≤i≤n，n≥0}R={r j | 1≤j≤m，m≥0}其中d i表示集合D中的第i个数据元素（或节点），n为D中数据元素的个数，特别地，若n=0，则D 是一个空集。

第1章绪论1.1 简述下列术语：数据，数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型。

解：数据是对客观事物的符号表示。

在计算机科学中是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。

数据元素是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。

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。

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。

存储结构是数据结构在计算机中的表示。

数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称。

抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。

是对一般数据类型的扩展。

1.2 试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别。

解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念，但含义比一般数据类型更广、更抽象。

一般数据类型由具体语言系统内部定义，直接提供给编程者定义用户数据，因此称它们为预定义数据类型。

抽象数据类型通常由编程者定义，包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作。

在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时，要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明，不考虑数据的存储结构和操作的具体实现，这样抽象层次更高，更能为其他用户提供良好的使用接口。

1.3 设有数据结构(D,R)，其中{}4,3,2,1d d d d D =，{}r R =，()()(){}4,3,3,2,2,1d d d d d d r =试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图。

解：1.4 试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数）。

解：ADT Complex{数据对象：D={r,i|r,i 为实数}数据关系：R={<r,i>}基本操作：InitComplex(&C,re,im)操作结果：构造一个复数C ，其实部和虚部分别为re 和imDestroyCmoplex(&C)操作结果：销毁复数CGet(C,k,&e)操作结果：用e 返回复数C 的第k 元的值Put(&C,k,e)操作结果：改变复数C 的第k 元的值为eIsAscending(C)操作结果：如果复数C 的两个元素按升序排列，则返回1，否则返回0IsDescending(C)操作结果：如果复数C 的两个元素按降序排列，则返回1，否则返回0Max(C,&e)操作结果：用e 返回复数C 的两个元素中值较大的一个 Min(C,&e)操作结果：用e 返回复数C 的两个元素中值较小的一个}ADT ComplexADT RationalNumber{数据对象：D={s,m|s,m为自然数，且m不为0}数据关系：R={<s,m>}基本操作：InitRationalNumber(&R,s,m)操作结果：构造一个有理数R，其分子和分母分别为s和m DestroyRationalNumber(&R)操作结果：销毁有理数RGet(R,k,&e)操作结果：用e返回有理数R的第k元的值Put(&R,k,e)操作结果：改变有理数R的第k元的值为eIsAscending(R)操作结果：若有理数R的两个元素按升序排列，则返回1，否则返回0IsDescending(R)操作结果：若有理数R的两个元素按降序排列，则返回1，否则返回0Max(R,&e)操作结果：用e返回有理数R的两个元素中值较大的一个Min(R,&e)操作结果：用e返回有理数R的两个元素中值较小的一个}ADT RationalNumber1.5 试画出与下列程序段等价的框图。

数据结构(C语言版)习题及答案第九章数据结构(C语言版)习题及答案习题一、选择题1、一组记录的排序码为（46，79，56，38，40，84），则利用堆排序的方法建立的初始堆为( B )。

A、79，46，56，38，40，80B、84，79，56，38，40，46C、84，79，56，46，40，38D、84，56，79，40，46，382、排序趟数与序列原始状态(原始排列)有关的排序方法是（ACD ）方法。

A、插入排序B、选择排序C、冒泡排序D、快速排序3 、下列排序方法中，（B ）是稳定的排序方法。

A、直接选择排序B、二分法插入排序C、希尔排序D、快速排序4、数据序列（8，9，10，4，5，6，20，1，2）只能是下列排序算法中( C )的两趟排序后的结果。

A、选择排序B、冒泡排序C、插入排序D、堆排序5、对序列(15，9，7，8，20，-1，4)进行排序，进行一趟排序后，数据的排列变为（4，9，-1，8，20，7，15），则采用的是（C ）排序。

A、选择B、快速C、希尔D、冒泡6 、一组待排序记录的关键字为（46，79，56，38，40，84），则利用快速排序，以第一个记录为基准元素得到的一次划分结果为（C ）。

A、(38,40,46,56,79,84)B、(40,38,46,79,56,84)C、(40,38,46,56,79,84)D、(40,38,46,84,56,79)7、用直接插入排序对下面四个序列进行排序（由小到大），元素比较次数最少的是（C ）。

A、94,32,40,90,80,46,21,69B、32,40,21,46,69,94,90,80C、21,32,46,40,80,69,90,94D、90,69,80,46,21,32,94,408、若用冒泡排序对关键字序列（18,16,14,12,10,8）进行从小到大的排序，所需进行的关键字比较总次数是（B ）。

A、10B、15C、21D、349、就排序算法所用的辅助空间而言，堆排序、快速排序和归并排序的关系（ A ）。

数据结构基础及深入及考试复习资料习题及实验参考答案见附录结论1、数据的逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系。

即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。

2、数据的物理结构亦称存储结构，是数据的逻辑结构在计算机存储器内的表示（或映像）。

它依赖于计算机。

存储结构可分为4大类：顺序、链式、索引、散列3、抽象数据类型：由用户定义，用以表示应用问题的数据模型。

它由基本的数据类型构成，并包括一组相关的服务（或称操作）。

它与数据类型实质上是一个概念，但其特征是使用与实现分离，实行封装和信息隐蔽（独立于计算机）。

4、算法：是对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列，是一系列输入转换为输出的计算步骤。

5、在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分成（ C ）A、动态结构和表态结构B、紧凑结构和非紧凑结构C、线性结构和非线性结构D、内部结构和外部结构6、算法的时间复杂度取决于（ A ）A、问题的规模B、待处理数据的初态C、问题的规模和待处理数据的初态线性表1、线性表的存储结构包括顺序存储结构和链式存储结构两种。

2、表长为n的顺序存储的线性表，当在任何位置上插入或删除一个元素的概率相等时，插入一个元素所需移动元素的平均次数为（ E ），删除一个元素需要移动的元素的个数为（ A ）。

A、(n-1)/2B、nC、n+1D、n-1E、n/2F、(n+1)/2G、(n-2)/23、“线性表的逻辑顺序与存储顺序总是一致的。

”这个结论是（ B ）A、正确的B、错误的C、不一定，与具体的结构有关4、线性表采用链式存储结构时，要求内存中可用存储单元的地址（ D ）A、必须是连续的B、部分地址必须是连续的C一定是不连续的D连续或不连续都可以5、带头结点的单链表为空的判定条件是（ B ）A、head==NULLB、head->next==NULLC、head->next=headD、head!=NULL6、不带头结点的单链表head为空的判定条件是（ A ）A、head==NULLB、head->next==NULLC、head->next=headD、head!=NULL7、非空的循环单链表head的尾结点P满足（ C ）A、p->next==NULLB、p==NULLC、p->next==headD、p==head8、在一个具有n个结点的有序单链表中插入一个新结点并仍然有序的时间复杂度是（ B ）A、O(1)B、O(n)C、O(n2)D、O(nlog2n)9、在一个单链表中，若删除p所指结点的后继结点，则执行（ A ）A、p->next=p->next->next;B、p=p->next;p->next=p->next->next;C、p->next=p->next;D、p= p->next->next;10、在一个单链表中，若在p所指结点之后插入s所指结点，则执行（ B ）A、s->next=p;p->next=s;B、s->next=p->next;p->next=s;C、s->next=p->next;p=s;D、p->next=s;s->next=p;11、在一个单链表中，已知q是p的前趋结点，若在q和p之间插入结点s，则执行（ C ）A、s->next=p->next;p->next=s;B、p->next=s->next;s->next=p;C、q->next=s;s->next=p;D、p->next=s;s->next=q;12、在线性结构中，第一个结点没有前趋结点，其余每个结点有且只有 1 个前趋结点。

1章答案1.简述数据与数据元素的关系与区别。

解：凡是能被计算机存储、加工的对象统称为数据，数据是一个集合。

数据元素是数据的基本单位，是数据的个体。

数据与元素之间的关系是元素与集合之间的关系。

2.数据结构和数据类型有什么区别？解：数据结构是互相之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合，一般包括三个方面的内容，即数据的逻辑结构、存储结构和数据的运算。

而数据类型是一个值的集合和定义在这个集合上的一组运算的总称，如C语言中的int数据类型是由-32768~32767（16位机）的整数和+、-、*、/、%等运算符组成。

3.设3个表示算法频度的函数f、g和h分别为：f（n）=100n3+n2+1000 g（n）=25n3+5000n2 h（n）=n1.5+5000nlog2n求它们对应的时间复杂度。

解：f（n）=100n3+n2+1000=O（n3），g（n）=25n3+5000n2=O（n3），当n→∞时，√n>log2n，所以h（n）=n1.5+5000nlog2n= O（n1.5）。

4.用C／C++语言描述下列算法，并给出算法的时间复杂度。

（1）求一个n阶方阵的所有元素之和。

（2）对于输入的任意三个整数，将它们按从小到大的顺序输出。

（3）对于输入的任意n个整数，输出其中的最大和最小元素。

解：（1）算法如下：本算法的时间复杂度为O（n2）。

（2）算法如下：本算法的时间复杂度为O（1）。

（3）算法如下：本算法的时间复杂度为O（n）。

5.设n为正整数，给出下列各种算法关于n的时间复杂度。

（1）（2）（3）解：（1）设while循环语句执行次数为T（n），则：（2）算法中的基本运算语句是if（b[k]>b[j]）k=j，其执行次数T（n）为：（3）设while循环语句执行次数为T（n），则：则6.有以下递归算法用于对数组a[i．．j]的元素进行归并排序：求mergesort（a，0，n－1）的时间复杂度。

第1章绪论5．选择题：CCBDCA6．试分析下面各程序段的时间复杂度。

（1)O（1）（2）O(m＊n）（3）O（n2）（4)O（log3n）（5)因为x++共执行了n—1+n—2+……＋1= n(n—1)/2，所以执行时间为O(n2)（6）O(n）第2章线性表1．选择题babadbcabdcddac2．算法设计题(6）设计一个算法，通过一趟遍历在单链表中确定值最大的结点。

ElemType Max （LinkList L ）｛if(L—〉next==NULL) return NULL；pmax=L-〉next；//假定第一个结点中数据具有最大值p=L-〉next—>next；while(p ！= NULL ){//如果下一个结点存在if（p->data > pmax—>data) pmax=p；p=p->next；｝return pmax-〉data;（7)设计一个算法，通过遍历一趟，将链表中所有结点的链接方向逆转，仍利用原表的存储空间.void inverse(LinkList ＆L) ｛// 逆置带头结点的单链表Lp=L-〉next；L->next=NULL；while （p）｛q=p—>next；// q指向＊p的后继p->next=L—>next;L—>next=p; // *p插入在头结点之后p = q;｝}（10)已知长度为n的线性表A采用顺序存储结构,请写一时间复杂度为O(n)、空间复杂度为O（1）的算法，该算法删除线性表中所有值为item的数据元素.［题目分析］在顺序存储的线性表上删除元素,通常要涉及到一系列元素的移动（删第i个元素，第i+1至第n个元素要依次前移)。

本题要求删除线性表中所有值为item的数据元素，并未要求元素间的相对位置不变。

因此可以考虑设头尾两个指针（i=1，j=n）,从两端向中间移动，凡遇到值item的数据元素时，直接将右端元素左移至值为item的数据元素位置。

第1章绪论1.1简述下列术语：数据，数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型。

解：数据是对客观事物的符号表示。

在计算机科学中是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。

数据元素是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。

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。

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。

存储结构是数据结构在计算机中的表示。

数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称。

抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。

是对一般数据类型的扩展。

1.2试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别。

解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念，但含义比一般数据类型更广、更抽象。

一般数据类型由具体语言系统内部定义，直接提供给编程者定义用户数据，因此称它们为预定义数据类型。

抽象数据类型通常由编程者定义，包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作。

在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时，要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明，不考虑数据的存储结构和操作的具体实现，这样抽象层次更高，更能为其他用户提供良好的使用接口。

1.3设有数据结构(D,R)，其中{}4,3,2,1d d d d D =，{}r R =，()()(){}4,3,3,2,2,1d d d d d d r =试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图。

解：1.4试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数）。

解：ADTComplex{数据对象：D={r,i|r,i 为实数}数据关系：R={<r,i>}基本操作：InitComplex(&C,re,im)操作结果：构造一个复数C ，其实部和虚部分别为re 和imDestroyCmoplex(&C)操作结果：销毁复数CGet(C,k,&e)操作结果：用e返回复数C的第k元的值Put(&C,k,e)操作结果：改变复数C的第k元的值为eIsAscending(C)操作结果：如果复数C的两个元素按升序排列，则返回1，否则返回0IsDescending(C)操作结果：如果复数C的两个元素按降序排列，则返回1，否则返回0Max(C,&e)操作结果：用e返回复数C的两个元素中值较大的一个Min(C,&e)操作结果：用e返回复数C的两个元素中值较小的一个}ADTComplexADTRationalNumber{数据对象：D={s,m|s,m为自然数，且m不为0}数据关系：R={<s,m>}基本操作：InitRationalNumber(&R,s,m)操作结果：构造一个有理数R，其分子和分母分别为s和m DestroyRationalNumber(&R)操作结果：销毁有理数RGet(R,k,&e)操作结果：用e返回有理数R的第k元的值Put(&R,k,e)操作结果：改变有理数R的第k元的值为eIsAscending(R)操作结果：若有理数R的两个元素按升序排列，则返回1，否则返回0IsDescending(R)操作结果：若有理数R的两个元素按降序排列，则返回1，否则返回0Max(R,&e)操作结果：用e返回有理数R的两个元素中值较大的一个Min(R,&e)操作结果：用e返回有理数R的两个元素中值较小的一个}ADTRationalNumber1.5试画出与下列程序段等价的框图。