数据结构课后习题及解析第二章
第二章习题
1. 描述以下三个概念的区别：头指针，头结点，首元素结点。
2. 填空：
（1）在顺序表中插入或删除一个元素，需要平均移动元素，具体移动的元素个数与有关。
（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指示。
3．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：。
b. 在P结点前插入S结点的语句序列是：。
c. 在表首插入S结点的语句序列是：。
d. 在表尾插入S结点的语句序列是：。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;
4. 设线性表存于a(1:arrsize)的前elenum个分量中且递增有序。试写一算法，将X插入到线性表的适当位置上，以保持线性表的有序性。
5. 写一算法，从顺序表中删除自第i个元素开始的k个元素。
6. 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）。
7. 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。
8. 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。
9. 假设有一个循环链表的长度大于1，且表中既无头结点也无头指针。已知s为指向链表某个结点的指针，试编写算法在链表中删除指针s所指结点的前趋结点。
10. 已知有单链表表示的线性表中含有三类字符的数据元素（如字母字符、数字字符和其它字符），试编写算法来构造三个以循环链表表示的线性表，使每个表中只含同一类的字符，且利用原表中的结点空间作为这三个表的结点空间，头结点可另辟空间。
11. 设线性表A=(a1, a2,…,am)，B=(b1, b2,…,bn)，试写一个按下列规则合并A、B为线性表C的算法，使得：
C= (a1, b1,…,am, bm, bm+1, …,bn) 当m≤n时；
或者 C= (a1, b1,…,an, bn, an+1, …,am) 当m>n时。
线性表A、B、C均以单链表作为存储结构，且C表利用A表和B表中的结点空间构成。注意：单链表的长度值m和n均未显式存储。
12. 将一个用循环链表表示的稀疏多项式分解成两个多项式，使这两个多项式中各自仅含奇次项或偶次项，并要求利用原链表中的结点空间来构成这两个链表。
13. 建立一个带头结点的线性链表，用以存放输入的二进制数，链表中每个结点的data 域存放一个二进制位。并在此链表上实现对二进制数加1的运算。
14. 设多项式P(x)采用课本中所述链接方法存储。写一算法，对给定的x值，求P(x)的值。
实习题
1．将若干城市的信息存入一个带头结点的单链表，结点中的城市信息包括城市名、城市的位置坐标。要求：
（1）给定一个城市名，返回其位置坐标；
（2）给定一个位置坐标P和一个距离D，返回所有与P的距离小于等于D的城市。
2．约瑟夫环问题。
约瑟夫问题的一种描述是：编号为1，2，…，n 的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。一开始任选一个整数作为报数上限值m,从第一个人开始顺时针自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有的人全部出列为止。试设计一个程序，求出出列顺序。
利用单向循环链表作为存储结构模拟此过程，按照出列顺序打印出各人的编号。
例如m的初值为20；n=7，7个人的密码依次是：3，1，7，2，4，8，4，出列的顺序为6，1，4，7，2，3，5。
第二章答案
约瑟夫环问题
约瑟夫问题的一种描述为：编号1,2,…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每个人持有一个密码（正整数）。一开始任选一个报数上限值m,从第一个人开始顺时针自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有的人全部出列为止。试设计一个程序，求出出列顺序。利用单向循环链表作为存储结构模拟此过程，按照出列顺序打印出各人的编号。例如m的初值为20；n=7，7个人的密码依次是：3,1,7,2,4,8,4,出列顺序为6,1,4,7,2,3,5。【解答】算法如下：
typedef struct Node
{
int password;
int num;
struct Node *next;
} Node,*Linklist;
void Josephus()
{
Linklist L;
Node *p,*r,*q;
int m,n,C,j;
L=(Node*)malloc(sizeof(Node)); /*初始化单向循环链表*/
if(L==NULL) { printf("\n链表申请不到空间!");return;}
L->next=NULL;
r=L;
printf("请输入数据n的值(n>0):");
scanf("%d",&n);
for(j=1;j<=n;j++)
/*建立链表*/
{
p=(Node*)malloc(sizeof(Node));
if(p!=NULL)
{
printf("请输入第%d个人的密码:",j);
scanf("%d",&C);
p->password=C;
p->num=j;
r->next=p;
r=p;
}
}
r->next=L->next;
printf("请输入第一个报数上限值m(m>0):");
scanf("%d",&m);
printf("*****************************************\n");
printf("出列的顺序为:\n");
q=L;
p=L->next;
while(n!=1) /*计算出列的顺序*/ {
j=1;
while(j { q=p; /*q为当前结点p的前驱结点*/ p=p->next; j++; } printf("%d->",p->num); m=p->password; /*获得新密码*/ n--; q->next=p->next; /*p出列*/ r=p; p=p->next; free(r); } printf("%d\n",p->num); } 试分别以不同的存储结构实现单线表的就地逆置算法，即在原表的存储空间将线性表（a1,a2,…,an）逆置为(an,an-1,…,a1)。 【解答】（1）用一维数组作为存储结构 void invert(SeqList *L, int *num) { int j; ElemType tmp; for(j=0;j<=(*num-1)/2;j++) { tmp=L[j]; L[j]=L[*num-j-1]; L[*num-j-1]=tmp;} } （2）用单链表作为存储结构 void invert(LinkList L) { Node *p, *q, *r; if(L->next ==NULL) return; /*链表为空*/ p=L->next; q=p->next; p->next=NULL; /* 摘下第一个结点，生成初始逆置表 */ while(q!=NULL) /* 从第二个结点起依次头插入当前逆置表 */ { r=q->next; q->next=L->next; L->next=q; q=r; } } 将线性表A=(a1,a2,……am), B=(b1,b2,……bn)合并成线性表C, C=(a1,b1,……am,bm,bm+1,…….bn) 当m<=n时，或 C=(a1,b1, ……an,bn,an+1,……am)当m>n时,线性表A、B、C以单链表作为存储结构，且C表利用A表和B表中的结点空间构成。注意：单链表的长度值m和n均未显式存储。 【解答】算法如下： LinkList merge(LinkList A, LinkList B, LinkList C) { Node *pa, *qa, *pb, *qb, *p; pa=A->next; /*pa表示A的当前结点*/ pb=B->next; p=A; / *利用p来指向新连接的表的表尾，初始值指向表A的头结点*/ while(pa!=NULL && pb!=NULL) /*利用尾插法建立连接之后的链表*/ { qa=pa->next; qb=qb->next; p->next=pa; /*交替选择表A和表B中的结点连接到新链表中；*/ p=pa; p->next=pb; p=pb; pa=qa; pb=qb; } if(pa!=NULL) p->next=pa; /*A的长度大于B的长度*/ if(pb!=NULL) p->next=pb; /*B的长度大于A的长度*/ C=A; Return(C); } 提示： 第2章线性表 习题 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 ) { if ( pa－>data <= pb－>data ) { smaller=pa; pa=pa－>next; smaller－>next = (*C)－>next; /* 头插法 */ (*C)－>next = smaller; } else { smaller=pb; pb=pb－>next; smaller－>next = (*C)－>next; (*C)－>next = smaller; } while ( pa!=NULL) { smaller=pa; pa=pa－>next; smaller－>next = (*C)－>next; (*C)－>next = smaller; } while ( pb!=NULL) { smaller=pb; pb=pb－>next; smaller－>next = (*C)－>next; (*C)－>next = smaller; } < 方法2 > LinkList merge(LinkList A; LinkList B) { …… LinkList C； pa=A－>next; pb=B－>next; C=A; C－>next=NULL; …… …… return C; 假设有一个循环链表的长度大于1，且表中既无头结点也无头指针。已知s为指向链表某个结点的指针，试编写算法在链表中删除指针s所指结点的前趋结点。[提示]：设指针p指向s结点的前趋的前趋，则p与s有何关系？ 已知有单链表表示的线性表中含有三类字符的数据元素（如字母字符、数字字符和其它字符），试编写算法来构造三个以循环链表表示的线性表，使每个表中只含同一类的字符，且利用原表中的结点空间作为这三个表的结点空间，头结点可另辟空间。 设线性表A=(a1, a2,…,am)，B=(b1, b2,…,bn)，试写一个按下列规则合并A、B为线性表C的算法，使得： C= (a1, b1,…,am, bm, bm+1, …,bn) 当m≤n时； 或者 C= (a1, b1,…,an, bn, an+1, …,am) 当m>n时。 线性表A、B、C均以单链表作为存储结构，且C表利用A表和B表中的结点空间构成。注意：单链表的长度值m和n均未显式存储。 [提示]：void merge(LinkList A; LinkList B; LinkList *C)或：LinkList merge(LinkList A; LinkList B) 将一个用循环链表表示的稀疏多项式分解成两个多项式，使这两个多项式中各自仅含奇次项或偶次项，并要求利用原链表中的结点空间来构成这两个链表。 [提示]：注明用头指针还是尾指针。 建立一个带头结点的线性链表，用以存放输入的二进制数，链表中每个结点的data域存放一个二进制位。并在此链表上实现对二进制数加1的运算。 [提示]：可将低位放在前面。 设多项式P(x)采用课本中所述链接方法存储。写一算法，对给定的x值，求P(x)的值。[提示]：float PolyValue(Polylist p; float x) {……} 实习题 1．将若干城市的信息存入一个带头结点的单链表，结点中的城市信息包括城市名、城市的位置坐标。要求： （1）给定一个城市名，返回其位置坐标； （2）给定一个位置坐标P和一个距离D，返回所有与P的距离小于等于D的城市。2．约瑟夫环问题。 约瑟夫问题的一种描述是：编号为1，2，…，n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。一开始任选一个整数作为报数上限值m,从第一个人开始顺时针自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有的人全部出列为止。试设计一个程序，求出出列顺序。 利用单向循环链表作为存储结构模拟此过程，按照出列顺序打印出各人的编号。 例如m的初值为20；n=7，7个人的密码依次是：3，1，7，2，4，8，4，出列的顺序为6，1，4，7，2，3，5。