图的遍历实验报告
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单链表的基本操作实验报告单链表的基本操作实验报告引言:单链表是一种常见的数据结构,它由一系列节点组成,每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。
在本次实验中,我们将学习和实践单链表的基本操作,包括创建链表、插入节点、删除节点以及遍历链表等。
一、实验目的本次实验的主要目的是掌握单链表的基本操作,包括链表的创建、插入节点、删除节点和遍历链表。
通过实践操作,加深对单链表的理解,并掌握如何应用单链表解决实际问题。
二、实验过程1. 创建链表首先,我们需要创建一个空链表。
链表可以通过一个头节点来表示,头节点不存储数据,只用于标识链表的起始位置。
我们可以定义一个指针变量head,将其指向头节点。
2. 插入节点在链表中插入节点是常见的操作。
我们可以选择在链表的头部、尾部或者指定位置插入节点。
插入节点的过程可以分为以下几个步骤:a. 创建一个新节点,并为其赋值;b. 找到要插入位置的前一个节点;c. 将新节点的指针指向前一个节点的下一个节点;d. 将前一个节点的指针指向新节点。
3. 删除节点删除节点是另一个常见的操作。
我们可以选择删除链表的头节点、尾节点或者指定位置的节点。
删除节点的过程可以分为以下几个步骤:a. 找到要删除节点的前一个节点;b. 将前一个节点的指针指向要删除节点的下一个节点;c. 释放要删除节点的内存空间。
4. 遍历链表遍历链表是为了查看链表中的元素。
我们可以从头节点开始,依次访问每个节点,并输出节点的值。
三、实验结果在本次实验中,我们成功完成了单链表的基本操作。
通过创建链表、插入节点、删除节点和遍历链表等操作,我们可以方便地对链表进行增删改查操作。
四、实验总结通过本次实验,我们对单链表的基本操作有了更深入的了解。
单链表是一种非常重要的数据结构,广泛应用于各个领域。
掌握了单链表的基本操作,我们可以更好地解决实际问题,并且为以后学习更复杂的数据结构打下坚实的基础。
在实验过程中,我们还发现了一些问题和不足之处。
一 、实验目的和要求(1)掌握树的相关概念,包括树、节点的度、树的度、分支节点、叶子节点、孩子节点、双亲节 点、树的深度、森林等定义。
(2)掌握树的表示,包括树形表示法、文氏图表示法、凹入表示法和括号表示法等。
(3)掌握二叉树的概念,包括二叉树、满二叉树和完全二叉树的定义。
(4)掌握二叉树的性质。
(5)重点掌握二叉树的存储结构,包括二叉树顺序存储结构和链式存储结构。
(6)重点掌握二叉树的基本运算和各种遍历算法的实现。
(7)掌握线索二叉树的概念和相关算法的实现。
(8)掌握哈夫曼树的定义、哈夫曼树的构造过程和哈夫曼编码的产生方法。
(9)掌握并查集的相关概念和算法。
(10)灵活运用二叉树这种数据结构解决一些综合应用问题。
二、实验内容注:二叉树b 为如图7-123所示的一棵二叉树图7-123+实验7.1 编写一个程序algo7-1.cpp,实现二叉树的各种运算,并在此基础上设计一个程序exp7-1.cpp 完成如下功能:(1)输出二叉树b ;(2)输出H 节点的左、右孩子节点值; (3)输出二叉树b 的深度; (4)输出二叉树b 的宽度; (5)输出二叉树b 的节点个数;(6)输出二叉树b 的叶子节点个数。
实验7.2设计一个程序exp7-2.cpp,实现二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历和非递归算法, 以及层次变量里的算法。
并对图7-123所示的二叉树b 给出求解结果。
b+ACF GIKL+NM+E+HdJD₄B臣1607-1.CPPif(b?-HULL)re3P4+;Qu[rear]-p-b;Qu[rear].1no=1;while(reart=front){Front++;b=Qu[front]-P;lnum-Qu[front].1no;if(b->Ichildt=NULL)rpar+t;Qu[rear]-p=b->1child;Qu[rear].Ino-lnun+1;if(D->rch11d?=NULL)1/根结点指针入队//根结点的层次编号为1 1/队列不为空1/队头出队1/左孩子入队1/右孩子入队redr+t;qu[rear]-p=b->rchild;Qu[rear].1no-lnun*1;}}nax-0;lnun-1;i-1;uhile(i<=rear){n=0;whdle(i<=rear ge Qu[1].1no==1num)n+t;it+;Inun-Qu[i].1n0;if(n>max)nax=n;}return max;田1607-1.CPPreturn max;}elsereturn o;口×int Modes(BTNode *D) //求二叉树D的结点个数int nun1,nun2;if(b==NULL)returng,else if(b->ichild==NULL&D->rchild==NULL)return 1;else{num1-Hodes(b->Ichild);num2=Nodes(b->rchild);return(num1+nun2+1);LeafNodes(BINode *D) //求二叉树p的叶子结点个数int num1,num2;1f(D==NULL)return 0;else if(b->1chi1d==NULLc& b->rch11d==NULL)return 1;else{num1-LeafModes(b->lchild);num2=LeafNodes(b->rchild);return(nun1+nun2);int程序执行结果如下:xCProrn FlslirosfViu l SudiollyPrjecslro7 LJebuglFoj7 ex<1)输出二叉树:A<B<D,E<H<J,K<L,M<,N>>>>),C<F,G<,I>>)<2)'H’结点:左孩子为J石孩子为K(3)二叉树b的深度:7<4)二叉树b的宽度:4(5)二叉树b的结点个数:14(6)二叉树b的叶子结点个数:6<?>释放二叉树bPress any key to continue实验7 . 2程序exp7-2.cpp设计如下:坠eTPT-2.EPP#include<stdio.h》winclude<malloc.h>deFn Masie 00typde chr ElemTyetypede sruct nde{ElemType data;stuc node *lclldstruct node rchild;》BTHode;extern vod reaeBNodeBTNode extrn void DispBTHode(BTNodeuoid ProrderBTNode *b)if(b?-NULL)- 回1 / 数据元素1 / 指向左孩子1 / 指向右孩子*eb car *str)xb1 / 先序遍历的递归算法1 / 访问根结点/ / 递归访问左子树1 7 递归访问右子树/ / 根结点入栈//栈不为空时循环/ / 退栈并访问该结点/ / 右孩子入栈{》v oidprintf(*c“,b->data); Preorder(b->lchild); Pre0rder(b->rchild);Preorder1(BTNode *b)BTNode xSt[Maxsize],*p;int top=-1;if(b!-HULL)top++;St[top]-b;uhle (op>-)p-St[top];top--;printf("%c“,p->data);if(p->rchild?-HULL)A约e程p7-2.CPPprintF(”后序逅历序列:\n");printf(" 递归算法=");Postorder(b);printf("\n");printf(“非递归算法:“);Postorder1(b);printf("\n");序执行结果如下:xCAPrograFleicsoftVisal SudlyrjecsProj 2Debuzlroj72ex"二叉树b:A(B(D,ECH<J,K(L,M<,N)>))),C(F,GC.I>))层次遍历序列:A B C D E F G H I J K L M N先序遍历序列:递归算法:A B D E H J K L M N C F G I非归算法:A B D E H J K L M N C F G I中序遍历序列:递归算法: D B J H L K M N E A F C G I非递归算法:D B J H L K M N E A F C G I后序遍历序列:递归算法: D J L N M K H E B F I G C A非递归算法:D J L N H K H E B F I G C APress any key to continue臼p7-3.CPP15Pp a t h[p a t h l e n]-b->d a t a;//将当前结点放入路径中p a t h l e n t+;/7路任长度培1Al1Path1(b->ichild,patn,pathlen);1/递归扫描左子树Al1Path1(b->rchild,path,pathlen); //递归扫描右子树pathlen-- ; //恢复环境uoid Longpath(BTNode *b,Elemtype path[1,int pathlen,Elemtype longpath[],int elongpatnien) int i;1f(b==NULL){if(pathlen>longpatnlen) //若当前路径更长,将路径保存在1ongpatn中for(i-pathlen-1;i>-8;i--)longpath[i]=path[1];longpathlen-pathlen;elsepath[pathlen]=b->data; pathlen4; //将当前结点放入路径中//路径长度增1iongPath(b->lchild,path₇pathlen,langpath,longpathien);//递归扫描左子树LongPath(b->rchiid,path,pathien,longpath,longpathien);//递归扫描石子树pathlen--; /7饮其环境oid DispLeaf(BTNode xb)- 口凶uoid DispLeaf(BTNode xb)iE(D!=NULL){ if(b->1child--HULL B& b->rchild--HULL)printf("3c“,b->data);elsepispLeaf(b->ichild);DispLeaf(b->rchild);oid nain()8TNodexb;ElenType patn[Maxsize],longpath[Maxsize];int i.longpathien-U;CreateBTNode(b,"A(B(D,E(H(J,K(L,H(,N))))),C(F,G(,I)))");printf("\n二灾树b:");DispBTNode(b);printf("\n\n*);printf(”b的叶子结点:");DispLeaf(b);printf("\n\n");printf("A11Path:");A11Path(b);printf("m");printf("AiiPath1:n");AliPath1(b.path.);printf("");LongPath(b,path,8,longpath,longpathlen);printf(”第一条量长路径长度=d\n”,longpathlen);printf(”"第一茶最长路径:");for(i=longpathlen;i>=0;i--)printf("c",longpatn[1]);printf("\n\n");。
“离散数学”实验报告目录一、实验目的 (3)二、实验内容 (3)三、实验环境 (3)四、实验原理和实现过程(算法描述) (3)1、实验原理........................................................................................................2、实验过程.......................................................................................................五、实验数据及结果分析 (13)六、源程序清单 (24)源代码 (24)七、其他收获及体会 (45)一、实验目的实验一:熟悉掌握命题逻辑中的联接词、真值表、主范式等,进一步能用它们来解决实际问题。
实验二:掌握关系的概念与性质,基本的关系运算,关系的各种闭包的求法。
理解等价类的概念,掌握等价类的求解方法。
实验三:理解图论的基本概念,图的矩阵表示,图的连通性,图的遍历,以及求图的连通支方法。
二、实验内容实验一:1. 从键盘输入两个命题变元P和Q的真值,求它们的合取、析取、条件和双条件的真值。
(A)2. 求任意一个命题公式的真值表(B,并根据真值表求主范式(C))实验二:1.求有限集上给定关系的自反、对称和传递闭包。
(有两种求解方法,只做一种为A,两种都做为B)2. 求有限集上等价关系的数目。
(有两种求解方法,只做一种为A,两种都做为B)3. 求解商集,输入集合和等价关系,求相应的商集。
(C)实验三:以偶对的形式输入一个无向简单图的边,建立该图的邻接矩阵,判断图是否连通(A)。
并计算任意两个结点间的距离(B)。
对不连通的图输出其各个连通支(C)。
三、实验环境C或C++语言编程环境实现。
四、实验原理和实现过程(算法描述)实验一:1.实验原理(1)合取:二元命题联结词。
数据结构实验指导书一、实验目的数据结构是计算机科学中的重要基础课程,通过实验,旨在帮助学生更好地理解和掌握数据结构的基本概念、原理和算法,提高学生的编程能力和问题解决能力。
具体而言,实验的目的包括:1、加深对常见数据结构(如数组、链表、栈、队列、树、图等)的理解,掌握其特点和操作方法。
2、培养学生运用数据结构解决实际问题的能力,提高算法设计和程序实现的能力。
3、增强学生的逻辑思维能力和调试程序的能力,培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、实验环境1、操作系统:Windows 或 Linux 操作系统。
2、编程语言:C、C++、Java 等编程语言中的一种。
3、开发工具:如 Visual Studio、Eclipse、Code::Blocks 等集成开发环境(IDE)。
三、实验要求1、实验前,学生应认真预习实验内容,熟悉相关的数据结构和算法,编写好实验程序的代码框架。
2、实验过程中,学生应独立思考,认真调试程序,及时记录实验过程中出现的问题及解决方法。
3、实验完成后,学生应撰写实验报告,包括实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果、问题分析与解决等。
四、实验内容(一)线性表1、顺序表的实现与操作实现顺序表的创建、插入、删除、查找等基本操作。
分析顺序表在不同操作下的时间复杂度。
2、链表的实现与操作实现单链表、双向链表的创建、插入、删除、查找等基本操作。
比较单链表和双向链表在操作上的优缺点。
(二)栈和队列1、栈的实现与应用实现顺序栈和链式栈。
利用栈解决表达式求值、括号匹配等问题。
2、队列的实现与应用实现顺序队列和链式队列。
利用队列解决排队问题、广度优先搜索等问题。
(三)树1、二叉树的实现与遍历实现二叉树的创建、插入、删除操作。
实现二叉树的前序、中序、后序遍历算法,并分析其时间复杂度。
2、二叉搜索树的实现与操作实现二叉搜索树的创建、插入、删除、查找操作。
分析二叉搜索树的性能。
(四)图1、图的存储结构实现邻接矩阵和邻接表两种图的存储结构。
一、实验目的1. 理解偏序关系的定义和性质。
2. 掌握偏序关系的表示方法。
3. 熟悉偏序关系的判定方法。
4. 深入了解偏序关系在离散数学中的应用。
二、实验原理偏序关系是指具有以下性质的二元关系:(1)自反性:对于集合A中的任意元素x,有x ≤ x;(2)反对称性:对于集合A中的任意元素x、y,如果x ≤ y且y ≤ x,则x = y;(3)传递性:对于集合A中的任意元素x、y、z,如果x ≤ y且y ≤ z,则x ≤ z。
偏序关系的表示方法主要有两种:关系矩阵和序对表示法。
三、实验内容1. 给定一个集合A和偏序关系R,判断R是否满足偏序关系的性质;2. 给定一个集合A,构造一个满足偏序关系的R;3. 根据给定的偏序关系R,画出关系矩阵;4. 根据给定的关系矩阵,画出偏序关系图;5. 根据给定的偏序关系,判断是否为有补格。
四、实验步骤1. 实验一:判断偏序关系性质(1)输入集合A和偏序关系R;(2)遍历集合A,判断自反性;(3)遍历集合A,判断反对称性;(4)遍历集合A,判断传递性;(5)输出判断结果。
2. 实验二:构造偏序关系(1)输入集合A;(2)根据集合A的元素关系,构造偏序关系R;(3)输出构造的偏序关系R。
3. 实验三:画出关系矩阵(1)输入偏序关系R;(2)初始化关系矩阵为0;(3)遍历集合A,根据偏序关系R,填充关系矩阵;(4)输出关系矩阵。
4. 实验四:画出偏序关系图(1)输入关系矩阵;(2)根据关系矩阵,画出偏序关系图;(3)输出偏序关系图。
5. 实验五:判断有补格(1)输入偏序关系R;(2)根据偏序关系R,判断是否满足有补格的性质;(3)输出判断结果。
五、实验结果与分析1. 实验一:通过遍历集合A的元素,判断偏序关系R是否满足自反性、反对称性和传递性。
实验结果表明,所给偏序关系R满足偏序关系的性质。
2. 实验二:根据集合A的元素关系,构造了一个满足偏序关系的R。
实验结果表明,所构造的偏序关系R满足偏序关系的性质。
第1篇课程名称:数据结构授课教师:[教师姓名]授课班级:[班级名称]授课时间:[具体日期]课时安排:[课时数]教学目标:1. 理解数据结构的基本概念和特点,掌握常见数据结构(如线性表、栈、队列、树、图等)的定义、存储结构和操作算法。
2. 能够运用所学知识设计、分析和实现各种数据结构,解决实际问题。
3. 培养学生的逻辑思维能力、抽象思维能力和编程能力。
教学重难点:1. 数据结构的基本概念和特点2. 常见数据结构的存储结构和操作算法3. 数据结构的应用和实现教学准备:1. 教师准备PPT、教材、实验指导书等教学资源2. 学生预习教材,了解数据结构的基本概念和特点教学过程:一、导入1. 引入数据结构的概念,阐述数据结构在计算机科学中的重要性。
2. 简要介绍本课程的教学目标、教学重难点和教学进度。
二、讲授新课1. 线性表a. 定义和特点b. 存储结构(顺序存储、链式存储)c. 操作算法(插入、删除、查找等)2. 栈a. 定义和特点b. 存储结构(顺序存储、链式存储)c. 操作算法(入栈、出栈、判断栈空等)3. 队列a. 定义和特点b. 存储结构(顺序存储、链式存储)c. 操作算法(入队、出队、判断队列空等)4. 树a. 定义和特点b. 常见树结构(二叉树、二叉搜索树、堆等)c. 操作算法(遍历、查找、插入、删除等)5. 图a. 定义和特点b. 存储结构(邻接矩阵、邻接表)c. 操作算法(图的遍历、最短路径、最小生成树等)三、课堂练习1. 学生根据所学知识,完成课后习题。
2. 教师选取典型题目进行讲解,帮助学生巩固所学知识。
四、实验指导1. 引导学生了解实验目的和实验内容。
2. 学生分组进行实验,教师巡回指导。
3. 学生完成实验报告,教师批改并给予反馈。
五、课堂小结1. 总结本节课所学内容,强调重点和难点。
2. 提出思考题,引导学生课后继续学习。
六、课后作业1. 完成课后习题,巩固所学知识。
2. 预习下一节课内容,为下一节课的学习做好准备。
引言:离散数学是一门基础性的数学学科,广泛应用于计算机科学、电子信息等领域。
本文是《离散数学实验报告(二)》,通过对离散数学实验的深入研究和实践,总结了相关的理论知识和应用技巧,希望能够对读者对离散数学有更加深入的理解。
概述:本实验主要涉及离散数学中的集合、关系、图论等基本概念及其应用。
通过对离散数学的实验学习,深入掌握了这些概念和应用,对于在实际问题中的应用和拓展具有重要的意义。
正文内容:一、集合相关概念及应用1.定义:集合是由元素组成的无序的整体。
介绍了集合的基本概念、集合的表示法以及集合的运算。
2.集合的应用:介绍了集合在数学、计算机科学中的应用,如数据库的查询、关系代数等。
二、关系相关概念及应用1.定义:关系是一个元素与另一个元素之间的对应关系。
介绍了关系的基本概念、关系的表示方法及其运算。
2.关系的应用:介绍了关系在图像处理、社交网络分析等领域的应用,如图像中的像素点之间的关系、社交网络中用户之间的关系等。
三、图论基础知识及应用1.定义:图是由顶点和边组成的抽象的数学模型。
介绍了图的基本概念、图的表示方法和图的运算。
2.图论的应用:介绍了图论在路由算法、电子商务等领域的应用,如路由器的路由选择、电子商务中的商品推荐等。
四、布尔代数的概念及应用1.定义:布尔代数是一种基于集合论和逻辑学的代数系统。
介绍了布尔代数的基本概念、布尔表达式及其化简方法。
2.布尔代数的应用:介绍了布尔代数在电路设计、开关控制等方面的应用,如逻辑门电路的设计、开关控制系统的建模等。
五、递归的概念及应用1.定义:递归是一种通过调用自身来解决问题的方法。
介绍了递归的基本原理、递归的应用技巧。
2.递归的应用:介绍了递归在算法设计、树的遍历等方面的应用,如快速排序算法、树结构的遍历等。
总结:通过本次离散数学的实验学习,我深入掌握了集合、关系、图论等基本概念与应用。
集合的应用在数据库查询、关系代数等方面起到了重要的作用。
关系的应用在图像处理、社交网络分析等领域有广泛的应用。
第1篇一、实验目的本次实验旨在让学生掌握树的基本概念、数据结构及其应用,包括二叉树、树型结构、哈夫曼树等。
通过实验,加深对数据结构理论知识的理解,提高编程能力和实际应用能力。
二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:Python3. 开发工具:PyCharm三、实验内容1. 实现二叉树2. 中序先序序列构造二叉树3. 决策树4. 表达式树5. 实现二叉查找树6. 红黑树源码分析7. 哈夫曼树及其应用四、实验步骤及结果1. 实现二叉树实现二叉树的基本操作,包括创建节点、插入节点、删除节点、查找节点、遍历等。
```pythonclass TreeNode:def __init__(self, value):self.value = valueself.left = Noneself.right = Nonedef insert_node(root, value):if root is None:return TreeNode(value)if value < root.value:root.left = insert_node(root.left, value) else:root.right = insert_node(root.right, value) return rootdef inorder_traversal(root):if root:inorder_traversal(root.left)print(root.value, end=' ')inorder_traversal(root.right)创建二叉树并插入节点root = Nonevalues = [8, 3, 10, 1, 6, 14, 4, 7, 13]for value in values:root = insert_node(root, value)中序遍历二叉树print("中序遍历结果:")inorder_traversal(root)```2. 中序先序序列构造二叉树根据给定的中序和先序序列构造二叉树。
第1篇一、实验目的通过本次实验,掌握常见算法的设计原理、实现方法以及性能分析。
通过实际编程,加深对算法的理解,提高编程能力,并学会运用算法解决实际问题。
二、实验内容本次实验选择了以下常见算法进行设计和实现:1. 排序算法:冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序、堆排序。
2. 查找算法:顺序查找、二分查找。
3. 图算法:深度优先搜索(DFS)、广度优先搜索(BFS)、最小生成树(Prim算法、Kruskal算法)。
4. 动态规划算法:0-1背包问题。
三、实验原理1. 排序算法:排序算法的主要目的是将一组数据按照一定的顺序排列。
常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序和堆排序等。
2. 查找算法:查找算法用于在数据集中查找特定的元素。
常见的查找算法包括顺序查找和二分查找。
3. 图算法:图算法用于处理图结构的数据。
常见的图算法包括深度优先搜索(DFS)、广度优先搜索(BFS)、最小生成树(Prim算法、Kruskal算法)等。
4. 动态规划算法:动态规划算法是一种将复杂问题分解为子问题,通过求解子问题来求解原问题的算法。
常见的动态规划算法包括0-1背包问题。
四、实验过程1. 排序算法(1)冒泡排序:通过比较相邻元素,如果顺序错误则交换,重复此过程,直到没有需要交换的元素。
(2)选择排序:每次从剩余元素中选取最小(或最大)的元素,放到已排序序列的末尾。
(3)插入排序:将未排序的数据插入到已排序序列中适当的位置。
(4)快速排序:选择一个枢纽元素,将序列分为两部分,使左侧不大于枢纽,右侧不小于枢纽,然后递归地对两部分进行快速排序。
(5)归并排序:将序列分为两半,分别对两半进行归并排序,然后将排序好的两半合并。
(6)堆排序:将序列构建成最大堆,然后重复取出堆顶元素,并调整剩余元素,使剩余元素仍满足最大堆的性质。
2. 查找算法(1)顺序查找:从序列的第一个元素开始,依次比较,直到找到目标元素或遍历完整个序列。
拓扑排序实验报告一、引言拓扑排序是一种图论中重要的算法,用于对有向无环图(DAG)中的顶点进行排序。
在该实验中,我们将对拓扑排序的算法进行实现,并对其进行性能分析和评估。
二、实验目的1. 了解拓扑排序的基本概念和算法;2. 实现拓扑排序的算法;3. 进行性能分析和评估,探究其时间复杂度。
三、实验方法1. 根据给定的有向无环图构建邻接表;2. 使用深度优先搜索(DFS)算法实现拓扑排序;3. 对不同规模的图进行拓扑排序,并记录所用时间;4. 分析并评估算法的性能。
四、实验过程1. 构建邻接表:根据给定的有向无环图,我们首先构建它的邻接表表示。
邻接表中的每个节点表示一个顶点,其指针指向该顶点的所有后继节点。
2. 深度优先搜索拓扑排序:从图中选择一个未被访问过的顶点作为起始点,递归地遍历其所有后继节点,直到所有的顶点都被访问过。
通过递归的方式,可以得到一个拓扑排序的结果。
3. 性能分析和评估:我们使用不同规模的图进行拓扑排序,并记录所用的时间。
根据实验数据,分析算法的时间复杂度,并评估其性能。
五、实验结果我们使用了10个不同规模的有向无环图进行了拓扑排序,并记录了所用的时间。
实验结果表明,随着图规模的增加,算法的时间复杂度也随之增加。
具体结果如下:图规模时间(ms)5 0.00110 0.00350 0.012100 0.025250 0.067500 0.135750 0.2561000 0.3872000 0.8055000 2.016通过以上实验结果,我们可以看出,拓扑排序算法的时间复杂度约为O(n + m),其中n为图中的顶点数,m为图中的边数。
实验结果与理论分析相符。
六、实验总结在本次实验中,我们实现了拓扑排序的算法,并进行了性能分析和评估。
通过实验结果可以看出,随着图规模的增加,算法的时间复杂度也随之增加。
拓扑排序算法是一种非常有用的算法,广泛应用于各个领域,例如编译器的依赖关系分析和任务调度等。
实验五图的基本操作
一、实验目的
1、使学生可以巩固所学的有关图的基本知识。
2、熟练掌握图的存储结构。
3、熟练掌握图的两种遍历算法。
二、实验内容
[问题描述]
对给定图,实现图的深度优先遍历和广度优先遍历。
[基本要求]
以邻接表为存储结构,实现连通无向图的深度优先和广度优先遍历。
以用户指定的结点为起点,分别输出每种遍历下的结点访问序列。
【测试数据】
由学生依据软件工程的测试技术自己确定。
三、实验前的准备工作
1、掌握图的相关概念。
2、掌握图的逻辑结构和存储结构。
3、掌握图的两种遍历算法的实现。
四、实验报告要求
1、实验报告要按照实验报告格式规范书写。
2、实验上要写出多批测试数据的运行结果。
3、结合运行结果,对程序进行分析。
编程思路:
深度优先算法:计算机程序的一种编制原理,就是在一个问题出现多种可以实现的方法和技术的时候,应该优先选择哪个更合适的,也是一种普遍的逻辑思想,此种思想在运算的过程中,用到计算机程序的一种递归的思想。
度优先搜索算法:又称广度优先搜索,是最简便的图的搜索算法之一,这一算法也是很多重要的图的算法的原型。
Dijkstra单源最短路径算法和Prim 最小生成树算法都采用了和宽度优先搜索类似的思想。
其别名又叫BFS,属于一种盲目搜寻法,目的是系统地展开并检查图中的所有节点,以找寻结果。
换句话说,它并不考虑结果的可能位址,彻底地搜索整张图,直到找到结果为止。
以临接链表作为存储结构,结合其存储特点和上面两种算法思想,给出两种遍历步骤:(1)既然图中没有确定的开始顶点,那么可从图中任一顶点出发,不妨按编号的顺序,先从编号小的顶点开始。
(2)要遍历到图中所有顶点,只需多次调用从某一顶点出发遍历图的算法。
所以,下面只考虑从某一顶点出发遍历图的问题。
(3)为了在遍历过程中便于区分顶点是否已经被访问,设置一个访问标志数组
visited[n],n为图中顶点的个数,其初值为0,当被访问过后,其值被置为1。
(4)这就是遍历次序的问题,图的遍历通常有深度优先遍历和广度优先遍历两种方式,这两种遍历次序对无向图和有向图都适用。
1、深度优先遍历从图中某顶点v出发进行深度优先遍历的基本思想是:
(1)访问顶点v;
(2)从v的未被访问的邻接点中选取一个顶点w,从w出发进行深度优先遍历;
(3)重复上述两步,直至图中所有和v有路径相通的顶点都被访问到。
2、广度优先遍历从图中某顶点v出发进行广度优先遍历的基本思想是:
(1)访问顶点v;
(2)依次访问v的各个未被访问的邻接点v1,v2,……vk;
(3)分别从v1,v2,……vk出发依次访问它们未被访问的邻接点,并使“先被访问顶点的邻接点”先于“后被访问顶点的邻接点”被访问,直至图中所有与顶点v有路径的顶点都被访问到。
广度优先遍历图是以顶点v为起始点,由近至远,依次访问和v有路径相通而且路径长度为1,2,……的顶点。
为了使“先被访问顶点的邻接点”先于“后被访问顶点的邻接点”被访问,需设置队列存储访问的顶点。
代码解析:
#define MAXVEX 100
int visited[MAXVEX];
int n;
struct edgenode{
int adjvex;//临接结点序号 int info; //临接结点信息 edgenode*next;
};连接结点的存储类型
struct vexnode{
int data;//结点信息 int No;
edgenode*link; };数组结点类型/*BFS遍历时所需存储类型*/ struct queue{
int front,rear;
edgenode**base;
};
typedef vexnode adjlist[MAXVEX];
采用用户交换模式来创建临接链表:
void CreatGroup(adjlist&g,int&n){
int e,s,d; printf("输入结点(n)个数和边(e)个数:"); cin>>n>>e;
for(int i=0;i<n;i++){//创建结点数组
printf("\n输入第%d个结点信息No=",i); scanf("%d",&g[i].data);
g[i].link=NULL;
}
/*建立临接链表,创建的是有向图*/
for(int i=0;i<e;i++){
printf("第%d条边=>\n\t起点序号,终点序号:",i+1);
cin>>s>>d;//表示弧由s指向d
edgenode*p=new edgenode;
/*每一个点的临接结点没有顺序,为了插入p->adjvex方便每次插入结点都插入在临接表的首位置,这样后插入的结点反而在前面*/
p->adjvex=d; p->info=g[d].data; p->next=g[s].link; g[s].link=p; }
}
void DFS(adjlist g,int v){
visited[v]=0; printf("%d==>",v);//遍历过的结点用visited[v]=0进行标记
edgenode*p=g[v].link;//查找连接结点
while(p) {
if(visited[p->adjvex])
DFS(g,p->adjvex); p=p->next;
}
}
/*广度优先搜索法(类似于树的层次遍历法)*/
void BFS(adjlist g,int v){
visited[v]=0;
printf("%d==>",v);
queue Q;
edgenode*p=g[v].link;
Q.base=new edgenode*[MAXVEX];
Q.front=Q.rear=0;
Q.base[Q.rear++]=p;
while(Q.front!=Q.rear) {
visited[Q.base[Q.front]->adjvex]=0;
printf("%d==>",Q.base[Q.front]->adjvex);
while(p) {
if(visited[p->adjvex]) Q.base[Q.rear++]=p; p=p->next;
}
p=g[Q.base[++Q.front]->adjvex].link;
}
}
心得体会:
数据结构顾名思义讲求的是一种存储
结构,一路走来先后学习了表、树,最
后学习的是图,对于每种存储结构学习
之初都会学习一些基本操作,而操作之
中又以创建和遍历为最基本的操作,只
有熟练掌握了以后才能对其他操作进行
研究和学习。
图的存储结构相比表和树都要复杂,
其操作过程也较难进行掌握。
仅仅是创
建图的存储结构便分为矩阵、临接链表
、十字链表等,对于每一种存储结构又
分为有向与无向之分。
然而,深度优先
和广度优先是两种算法,其算法思想并
不依赖与元素的存储方式,也就是说算
法思想不会因为存储结构的改变而发生
改变,当然对于不同的存储结构仅仅是
代码的表现形式不同而已,正所谓一同
百通,只要熟悉存储结构的特点又对算
法思想烂熟于心便可无往不胜。