数据结构 - C语言描述习题及答案耿国华

第1章 绪 论

习 题

一、问答题

1. 什么是数据结构？

2. 四类基本数据结构的名称与含义。 3. 算法的定义与特性。 4. 算法的时间复杂度。 5. 数据类型的概念。

6. 线性结构与非线性结构的差别。 7. 面向对象程序设计语言的特点。

8. 在面向对象程序设计中，类的作用是什么？ 9. 参数传递的主要方式及特点。 10. 抽象数据类型的概念。 二、判断题

1. 线性结构只能用顺序结构来存放，非线性结构只能用非顺序结构来存放。 2. 算法就是程序。

3. 在高级语言（如C、或 PASCAL）中，指针类型是原子类型。 三、计算下列程序段中X=X+1的语句频度

for(i=1;i<=n;i++) for(j=1;j<=i;j++)

for(k=1;k<=j;k++) x=x+1;

[提示]：

i=1时： 1 = (1+1)×1/2 = (1+12)/2 i=2时： 1+2 = (1+2)×2/2 = (2+22)/2 i=3时： 1+2+3 = (1+3)×3/2 = (3+32)/2

…

i=n时： 1+2+3+……+n = (1+n)×n/2 = (n+n2)/2 f(n) = [ (1+2+3+……+n) + (12 + 22 + 32 + …… + n2 ) ] / 2 =[ (1+n)n/2 + n(n+1)(2n+1)/6 ] / 2 =n(n+1)(n+2)/6 =n3/6+n2/2+n/3

区分语句频度和算法复杂度： O(f(n)) = O(n3)

四、试编写算法求一元多项式Pn(x)=a0+a1x+a2x2+a3x3+…anxn的值Pn(x0)，并确定算法中的每一语句的执行次数和整个算法的时间复杂度，要求时间复杂度尽可能的小，规定算法中不能使用求幂函数。注意：本题中的输入ai(i=0,1,…,n), x和n，输出为Pn(x0).通常算法的输入和输出可采用下列两种方式之一：

（1） 通过参数表中的参数显式传递； （2） 通过全局变量隐式传递。

试讨论这两种方法的优缺点，并在本题算法中以你认为较好的一种方式实现输入和输出。 [提示]：float PolyValue(float a[ ], float x, int n) {……} 核心语句：

p=1; (x的零次幂) s=0;

i从0到n循环

s=s+a[i]*p; p=p*x;

或：

p=x; (x的一次幂) s=a[0];

i从1到n循环

s=s+a[i]*p; p=p*x;

实习题

设计实现抽象数据类型“有理数”。基本操作包括有理数的加法、减法、乘法、除法，以及求有理数的分子、分母。

第一章答案

计算下列程序中x=x+1的语句频度 for(i=1;i<=n;i++)

for(j=1;j<=i;j++) for(k=1;k<=j;k++) x=x+1;

【解答】x=x+1的语句频度为：

T(n)=1+(1+2)+（1+2+3）+……+（1+2+……+n）=n(n+1)(n+2)/6

试编写算法，求pn(x)=a0+a1x+a2x2+…….+anxn的值pn(x0),并确定算法中每一语句的执行次数和整个算法的时间复杂度，要求时间复杂度尽可能小，规定算法中不能使用求幂函数。注意：本题中的输入为ai(i=0,1,…n)、x和n,输出为Pn(x0)。 算法的输入和输出采用下列方法（1）通过参数表中的参数显式传递（2）通过全局变量隐式传递。讨论两种方法的优缺点，并在算法中以你认为较好的一种实现输入输出。 【解答】

（1）通过参数表中的参数显式传递

优点：当没有调用函数时，不占用内存，调用结束后形参被释放，实参维持，函数通用性强，移置性强。 缺点：形参须与实参对应，且返回值数量有限。 （2）通过全局变量隐式传递

优点：减少实参与形参的个数，从而减少内存空间以及传递数据时的时间消耗 缺点：函数通用性降低，移植性差 算法如下：通过全局变量隐式传递参数 PolyValue() { int i,n; float x,a[],p; printf(“\\nn=”); scanf(“%f”,&n); printf(“\\nx=”); scanf(“%f”,&x); for(i=0;i

scanf(“%f ”,&a[i]); /*执行次数：n次 */ p=a[0]; for(i=1;i<=n;i++)

{ p=p+a[i]*x; /*执行次数：n次*/ x=x*x;} printf(“%f”,p); }

算法的时间复杂度：T(n)=O(n) 通过参数表中的参数显式传递

float PolyValue(float a[ ], float x, int n) {

float p,s; int i; p=x; s=a[0];

for(i=1;i<=n;i++)

{s=s+a[i]*p; /*执行次数:n次*/ p=p*x;} return(p); }

算法的时间复杂度：T(n)=O(n)

第2章 线性表

习 题

2.1 2.2

描述以下三个概念的区别：头指针，头结点，首元素结点。 填空：

（1） 在顺序表中插入或删除一个元素，需要平均移动＿＿一半＿＿元素，具体移动的元素个数与＿＿插入或

删除的位置＿＿有关。

（2） 在顺序表中，逻辑上相邻的元素，其物理位置＿＿＿＿＿＿相邻。在单链表中，逻辑上相邻的元素，其

物理位置＿＿＿＿＿＿相邻。

（3） 在带头结点的非空单链表中，头结点的存储位置由＿＿＿＿＿＿指示，首元素结点的存储位置由＿＿＿

＿＿＿指示，除首元素结点外，其它任一元素结点的存储位置由＿＿其直接前趋的next域＿＿指示。

已知L是无表头结点的单链表，且P结点既不是首元素结点，也不是尾元素结点。按要求从下列语句中选择合适的语句序列。

a. 在P结点后插入S结点的语句序列是：＿（4）、（1）＿。

b. 在P结点前插入S结点的语句序列是：（7）、（11）、（8）、（4）、（1）。 c. 在表首插入S结点的语句序列是：（5）、（12）。

d. 在表尾插入S结点的语句序列是：（11）、（9）、（1）、（6）。 供选择的语句有： （1）P->next=S;

（2）P->next= P->next->next; （3）P->next= S->next; （4）S->next= P->next; （5）S->next= L; （6）S->next= NULL; （7）Q= P;

（8）while(P->next!=Q) P=P->next; （9）while(P->next!=NULL) P=P->next; （10）P= Q; （11）P= L; （12）L= S; （13）L= P;

已知线性表L递增有序。试写一算法，将X插入到L的适当位置上，以保持线性表L的有序性。 [提示]：void insert(SeqList *L; ElemType x) < 方法1 >

（1）找出应插入位置i，（2）移位，（3）…… < 方法2 > 参P. 229

写一算法，从顺序表中删除自第i个元素开始的k个元素。

[提示]：注意检查i和k的合法性。 （集体搬迁，“新房”、“旧房”） < 方法1 > 以待移动元素下标m（“旧房号”）为中心，

计算应移入位置（“新房号”）：

for ( m= i－1+k; m<= L－>last; m++) L－>elem[ m－k ] = L－>elem[ m ];

< 方法2 > 同时以待移动元素下标m和应移入位置j为中心： < 方法3 > 以应移入位置j为中心，计算待移动元素下标：

已知线性表中的元素（整数）以值递增有序排列，并以单链表作存储结构。试写一高效算法，删除表中所有大于mink且小于maxk的元素（若表中存在这样的元素），分析你的算法的时间复杂度（注意：mink和maxk是给定的两个参变量，它们的值为任意的整数）。

[提示]：注意检查mink和maxk的合法性：mink < maxk 不要一个一个的删除（多次修改next域）。 （1）找到第一个应删结点的前驱pre

pre=L; p=L－>next;

while (p!=NULL && p－>data <= mink) { pre=p; p=p－>next; }

（2）找到最后一个应删结点的后继s，边找边释放应删结点

s=p;

while (s!=NULL && s－>data < maxk) { t =s; s=s－>next; free(t); }

（3）pre－>next = s;

试分别以不同的存储结构实现线性表的就地逆置算法，即在原表的存储空间将线性表（a1, a2..., an）逆置为（an, an-1,..., a1）。

（1）以一维数组作存储结构，设线性表存于a(1:arrsize)的前elenum个分量中。 （2）以单链表作存储结构。

[方法1]：在原头结点后重新头插一遍

[方法2]：可设三个同步移动的指针p, q, r，将q的后继r改为p

假设两个按元素值递增有序排列的线性表A和B，均以单链表作为存储结构，请编写算法，将A表和B表归并成一个按元素值递减有序的排列的线性表C，并要求利用原表（即A表和B表的）结点空间存放表C. [提示]：参 例2-1 < 方法1 >

void merge(LinkList A; LinkList B; LinkList *C) { ……

pa=A－>next; pb=B－>next; *C=A; (*C)－>next=NULL; while ( pa!=NULL && pb!=NULL )