《C Primer Plus》第17章复习题与编程练习
《C Primer Plus》第17章复习题与编程练习
- 复习题
-
- 1. 定义一种数据类型涉及哪些内容？
- 2. 为什么程序清单17.2只能沿一个方向遍历链表？如何修改struct film定义才能沿两个方向遍历链表？
- 3. 什么是ADT？
- 4. QueueIsEmpty()函数接受一个指向queue结构的指针作为参数，但是也可以将其编写成接受一个queue结构作为参数。这两种各有什么优缺点？
- 5. 栈（stack）是链表系列的另一种数据形式。在栈中，只能在链表的一端添加和删除项，项被“压入”栈和“弹出”栈。因此，栈是一种LIFO结构。
- 6. 在一个含有3个项的分类列表中，判断一个特定项是否在该列表中，用顺序查找和二叉查找方法分别需要最多多少次？当列表中有1023个项时分别是多少次？65535个项时分别是多少次？
- 7. 假设一个程序用本章介绍的算法构造了一个储存单词的二叉查找树。假设根据下面所列的顺序输入单词，请画出每种情况的树：
- 8. 考虑复习题7构造的二叉树，根据本章的算法，删除单词food之后，各树是什么样子？
- 编程练习
-
- 1. 双向遍历链表
- 2. 有头尾指针的List
- 3. 数组List
- 4. 重写mall.c
- 5. 栈
- 6. 折半搜索
- 7. 统计文件中每个单词出现的次数
- 8. 修改宠物俱乐部程序
复习题
1. 定义一种数据类型涉及哪些内容？
答：
定义一种数据类型涉及以下内容：
- 一个值的集合，表示该数据类型可以表示的数据范围和形式。
- 一组操作，表示该数据类型可以进行的运算和处理。
- 一个存储空间，表示该数据类型在内存中占用的字节数。
例如，C语言中有基本数据类型（如int、float、char等）和构造数据类型（如数组、结构、指针等）。你也可以用typedef或#define来自定义数据类型，给已有的数据类型起一个别名。
2. 为什么程序清单17.2只能沿一个方向遍历链表？如何修改struct film定义才能沿两个方向遍历链表？
答：
程序清单17.2只能沿一个方向遍历链表，因为它使用的是单向链表，每个结点只有一个指向下一个结点的指针。如果要沿两个方向遍历链表，就需要使用双向链表，每个结点有两个指针，分别指向前一个结点和后一个结点。
要修改struct film定义为双向链表，可以在结构体中增加一个指向前一个结点的指针prev，并在创建、插入、删除等操作时维护好这个指针。
3. 什么是ADT？
答：
ADT是抽象数据类型的缩写，它是一种数学模型，用来定义数据类型的行为（语义），而不是具体的实现细节。ADT指定了数据类型可能的值、可能对数据进行的操作，以及这些操作的效果。ADT可以让用户不必关心数据类型是如何实现的，只需要知道它能做什么。
4. QueueIsEmpty()函数接受一个指向queue结构的指针作为参数，但是也可以将其编写成接受一个queue结构作为参数。这两种各有什么优缺点？
答：
接受一个指向queue结构的指针作为参数的优点是：传递指针可以节省内存空间，因为不需要复制整个queue结构；传递指针也可以让函数修改原始数据，如果需要的话。
接受一个指向queue结构的指针作为参数的缺点是：传递指针可能导致悬挂指针或空指针错误，如果传入的参数不合法或被释放；传递指针也可能破坏数据封装性，如果函数不小心修改了原始数据。
接受一个queue结构作为参数的优点是：传递结构可以保护原始数据不被修改，因为函数只对副本进行操作；传递结构也可以避免悬挂指针或空指针错误，因为函数总是接收到有效的数据。
接受一个queue结构作为参数的缺点是：传递结构可能浪费内存空间和时间，因为需要复制整个queue结构；传递结构也可能导致信息丢失，如果队列中包含了动态分配的内存或其他资源。
5. 栈（stack）是链表系列的另一种数据形式。在栈中，只能在链表的一端添加和删除项，项被“压入”栈和“弹出”栈。因此，栈是一种LIFO结构。
a. 设计一个栈ADT
b. 为栈设计一个C编程接口，例如stack.h文件
答：
a.
一个栈ADT可以定义如下：
栈是一种存储元素的集合，其中元素按照LIFO（后进先出）的顺序被添加和删除。
栈有一个顶部（top），也称为栈顶（stack top），表示最近添加到栈中的元素。
栈有一个容量（capacity），表示栈可以存储的最大元素个数。
栈有以下基本操作：
- 创建（create）：创建一个空的或指定容量的新栈。
- 销毁（destroy）：释放一个已存在的栈所占用的内存空间。
- 判空（is_empty）：检查一个已存在的栈是否为空。
- 判满（is_full）：检查一个已存在的栈是否已满。
- 压入（push）：将一个新元素添加到一个已存在且未满的栈的顶部。
- 弹出（pop）：将一个已存在且非空的栈的顶部元素移除并返回。
- 取顶（peek）：返回一个已存在且非空的栈的顶部元素，但不移除它。
b.
为了实现一个C编程接口，例如stack.h头文件，我们需要定义以下内容：
- 标准库头文件和宏定义
- 元素类型和错误代码
- 栈结构体
- 函数原型
实现：
// stack.h
// include standard library headers and define macros
#include 6. 在一个含有3个项的分类列表中，判断一个特定项是否在该列表中，用顺序查找和二叉查找方法分别需要最多多少次？当列表中有1023个项时分别是多少次？65535个项时分别是多少次？
答：
顺序查找（sequential search）是一种从头到尾逐个比较元素的查找方法，最坏情况下需要比较n次，其中n是列表的长度。
二叉查找（binary search）是一种每次将列表分成两半并比较中间元素的查找方法，最坏情况下需要比较log2(n+1)次，其中n是列表的长度。
因此，在一个含有3个项的分类列表中，用顺序查找和二叉查找方法分别需要最多3次和2次；当列表中有1023个项时分别需要最多1023次和10次；当列表中有65535个项时分别需要最多65535次和16次。
7. 假设一个程序用本章介绍的算法构造了一个储存单词的二叉查找树。假设根据下面所列的顺序输入单词，请画出每种情况的树：
a.nice food roam dodge gate office wave
b.wave roam office nice gate food dodge
c.food dodge roam wave office gate nice
d.nice roam office food wave gate dodge
答：
8. 考虑复习题7构造的二叉树，根据本章的算法，删除单词food之后，各树是什么样子？
答：
编程练习
1. 双向遍历链表
修改程序清单17.2，使其既能以正序又能以逆序显示电影列表。一种方法修改链表定义以使链表能被双向遍历；另一种方法是使用递归。
代码：
#include 运行结果：
2. 有头尾指针的List
假设list.h(程序清单17.3)如下定义列表：
typedef struct list
{
Node * nead; /*指向列表首*/
Node * end; /*指向列表尾*/
}List;
根据这个定义，重写list.c（程序清单17.5）函数，并用films3.c（程序清单17.4）测试结果代码。
代码：
list.h：
#ifndef LIST_H_
#define LIST_H_
#define TSIZE 45
struct film
{
char title[TSIZE];
int rating;
};
typedef struct film Item;
typedef struct node
{
Item item;
struct node *next;
} Node;
typedef struct list
{
Node *head;
Node *end;
} List;
void InitializeList(List *plist);
bool ListIsEmpty(const List *plist);
bool ListIsFull(const List *plist);
unsigned int ListItemCount(const List *plist);
bool AddItem(Item item, List *plist);
void Traverse(const List *plist, void (*pfun)(Item item));
void EmptyTheList(List *plist);
#endif
list.c：
#include films.cpp：
/* films3.c -- using an ADT-style linked list */
/* compile with list.c */
#include 运行结果：
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.2>g++ list.c films.cpp -o films
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.2>films
Enter first movie title:
A
Enter your rating <0-10>:
1
Enter next movie title (empty line to stop):
B
Enter your rating <0-10>:
2
Enter next movie title (empty line to stop):
C
Enter your rating <0-10>:
3
Enter next movie title (empty line to stop):
Here is the movie list:
Movie: A Rating: 1
Movie: B Rating: 2
Movie: C Rating: 3
You entered 3 movies.
Bye!
请按任意键继续. . .
3. 数组List
假设list.h(程序清单17.3)如下定义列表：
#define MAXZIZE 100
typedef struct list
{
Item entries[MAXAIZE]; /*项目数组*/
int items; /*列表中项目的个数*/
}List;
根据这个定义，重写list.c(程序清单17.5)函数，并用films3.c（程序清单17.4）测试结果代码
代码：
list.h：
/* list.h -- header file for a simple list type */
#ifndef LIST_H_
#define LIST_H_
#include list.c：
/* list.c -- functions supporting list operations */
#include films.cpp：
/* films3.c -- using an ADT-style linked list */
/* compile with list.c */
#include 运行结果：
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.3>g++ list.c films.cpp -o films
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.3>films
Enter first movie title:
A
Enter your rating <0-10>:
1
Enter next movie title (empty line to stop):
B
Enter your rating <0-10>:
2
Enter next movie title (empty line to stop):
C
Enter your rating <0-10>:
3
Enter next movie title (empty line to stop):
D
Enter your rating <0-10>:
4
Enter next movie title (empty line to stop):
Here is the movie list:
Movie: A Rating: 1
Movie: B Rating: 2
Movie: C Rating: 3
Movie: D Rating: 4
You entered 4 movies.
Bye!
请按任意键继续. . .
4. 重写mall.c
重写mall.c（程序清单17.9），使其用两个队列模拟两个摊位。
代码：
queue.h：
/* queue.h -- interface for a queue */
#ifndef _QUEUE_H_
#define _QUEUE_H_
#include queue.c：
/* queue.c -- the Queue type implementation*/
#include mall.c：
// mall.c -- use the Queue interface
// compile with queue.c
#include 运行结果：
5. 栈
编写一个程序，让您输入一个字符串。该程序将此字符串中的字符逐个地压入一个栈（请参见复习题5），然后弹出这些字符并显示。结果是将字符串按逆序显示。
代码：
stack.h：
#ifndef STACK_H_
#define STACK_H_
#include stack.c：
#include main.cpp：
#include 运行结果：
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.5>g++ stack.c main.cpp -o main
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.5>main
Enter a string, I will give you string of reverse!
ABCD
DCBA
Enter a string, I will give you string of reverse!(enter ^C to quit)
DC^C
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.5>
6. 折半搜索
写一个接受3个参数的函数。这3个参数为：存有已排序的整数的数组名，数组元素个数和要查找的整数。如果该整数在数组中，函数返回1；否则返回0。函数用折半搜索法实现。
代码：
#include 运行结果：
7. 统计文件中每个单词出现的次数
编写一个程序，能打开、读入一个文本文件并统计文件中每个单词出现的次数。用改进的二叉搜索树存储单词及出现的次数。程序读入文件后，会提供一个有三个选项的菜单。第一个选项为列出所有的单词连同其出现的次数。第二个选项为让您输入一个单词，程序报告该单词在文件中出现的次数。第三个选项为退出。
代码：
tree.h：
/* tree.h -- binary search tree */
/* no duplicate items are allowed in this tree */
#ifndef _TREE_H_
#define _TREE_H_
#include tree.c：
/* tree.c -- tree support functions */
#include main.cpp：
/* petclub.c -- use a binary search tree */
#include words.txt：
butcher
cook
host
spy
master
cover
change
button
运行结果：
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.7>g++ tree.c main.cpp -o main
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.7>main
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
l) show list of pets f) find pets
q) quit
l
Word: BUTCHER frequency: 1
Word: BUTTON frequency: 1
Word: CHANGE frequency: 1
Word: COOK frequency: 1
Word: COVER frequency: 1
Word: HOST frequency: 1
Word: MASTER frequency: 1
Word: SPY frequency: 1
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
l) show list of pets f) find pets
q) quit
f
Please enter word you wish to find:
cook
COOK is a member 1 of frequency.
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
l) show list of pets f) find pets
q) quit
f
Please enter word you wish to find:
asas
ASAS is not a member.
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
l) show list of pets f) find pets
q) quit
q
Bye.
请按任意键继续. . .
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.7>
8. 修改宠物俱乐部程序
修改宠物俱乐部程序，使所有同名的宠物存储在相同节点中的一个列表中。当用户选择查找一个宠物时，程序要求用户给出宠物名，而后列出所有具有此名字的宠物（连同它们的种类）。
代码：
tree.h：
/* tree.h -- binary search tree */
/* no duplicate items are allowed in this tree */
#ifndef _TREE_H_
#define _TREE_H_
#include tree.c：
/* tree.c -- tree support functions */
#include pets.c：
/* petclub.c -- use a binary search tree */
#include 运行结果：
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.8>g++ tree.c pets.c -o pets
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.8>pets
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
a) add a pet l) show list of pets
n) number of pets f) find pets
d) delete a pet q) quit
a
Please enter name of pet:
peter
Please enter pet kind:
dog
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
a) add a pet l) show list of pets
n) number of pets f) find pets
d) delete a pet q) quit
a
Please enter name of pet:
peter
Please enter pet kind:
cat
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
a) add a pet l) show list of pets
n) number of pets f) find pets
d) delete a pet q) quit
a
Please enter name of pet:
amy
Please enter pet kind:
fish
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
a) add a pet l) show list of pets
n) number of pets f) find pets
d) delete a pet q) quit
l
Pet: AMY Kind: FISH
Pet: PETER Kind: DOG CAT
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
a) add a pet l) show list of pets
n) number of pets f) find pets
d) delete a pet q) quit
n
2 pets in club
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
a) add a pet l) show list of pets
n) number of pets f) find pets
d) delete a pet q) quit
f
Please enter name of pet you wish to find:
peter
PETER is a member.
Pet: PETER Kind: DOG CAT
Nerfville Pet Club Membership Program
Enter the letter corresponding to your choice:
a) add a pet l) show list of pets
n) number of pets f) find pets
d) delete a pet q) quit
q
Bye.
请按任意键继续. . .
C:\Users\81228\Documents\Program\VScode C Program\chapter17\17.8>