- 一. 入门
- 1. 数据结构入门
- 1.1 CodeBlocks的使用(或直接使用DEV C++、Visual Studio)
- 1.2 C++语言基础
- 2. Git入门
- 1. 数据结构入门
- 二.线性表
- 1. 顺序表
- 2. 链表
- 3. 栈和队列
- 4.字符串(自行完成)
- 三.树
- 四.查找与排序
- 4.1 查找
- 4.2 排序
- 4.3 综合
- 4.4 参考资料
- 资料1:STL中set、map容器的用法
- 资料2:倒排索引
- 五.图
- 任务1：图的创建与遍历
- 任务2：最小生成树、最短路径
- 任务3：其他
使用说明：
- 每次实验都有相应的实验文件，请先下载，如数据结构-实验文件-01。
- 标明“可选、选做、特别加分”都是选做。有做“特别加分”的同学请练习老师加分。
一. 入门
1. 数据结构入门
1.1 CodeBlocks的使用(或直接使用DEV C++、Visual Studio)
目标：
学会使用CodeBlocks创建项目、编写程序、掌握常用快捷键。参考资料：
CodeBlocks使用小技巧
1.2 C++语言基础
学习目标：
- C++中的cin、cout
- typedef, #define
- 引用参数(&)基本概念，使用引用参数的时机(函数内对引用参数修改影响到函数外, 结构体作为函数参数)
- new与delete
难点:
多文件操作：头文件、include不懂。
任务：
- C++版的HelloWorld，学会使用cin与cout。见cin与cout用法(主要看这个里面的例子).cpp。
- 使用引用参数改写
void swap1(int a, int b)->void swap(int &a, int &b)->再测试void swap(int a, int &b)。 - 三种创建复数的方法(单文件)。见complex(复数三种传递方法参考代码).cpp。
- 考核：三元组(多文件操作)。见TripletTest(三元组参考源代码)。
- 其他：林丽老师的抽象数据类型作业，DS博客作业01--日期抽象数据类型设计与实现
参考资料：
1.实验任务书：数据结构-实验文件-01
2.Visual Studio 2019/2017 安装使用教程(快速上手版)，包含“运行闪退”的处理方法
3.C++面向过程编程，主要讲解C++相较于C新增的一些特性。
4.原创：C++指针速记
5.多文件的C语言系统示例
6.使用Visual Studio Code开发(编译、调试)C++程序
2. Git入门
目标：
- 学会使用码云网页版存储代码。
- 进阶：学会使用命令行下的Git。
任务:
到码云注册账号，建立自己的代码仓库并规划好目录结构(chpt01-introduction, chpt02-linearlist...)进阶任务：
- 创建远程仓库并clone到本地。
- 规划好自己的目录结构，push到远程仓库。
- 在宿舍学会使用clone与pull。
参考资料：
Git与码云(Git@OSC)入门-如何在实验室和宿舍同步你的代码(1)
二.线性表
1. 顺序表
目标：
熟悉顺序表的定义及其上的常用操作。
任务：
- PTA:区间删除
- 使用typedef定义List与SqList类型
- 基本考核：CreateList、DispList。
- 指导：指导学生逐步完成CreateList再完成DispList。确认无误的基础上，再完成删除区间元素。
- 删除区间元素
- PTA:顺序表插入
参考代码：
顺序表定义
#define MaxSize 100000
using namespace std;
typedef int ElemType;
typedef struct
{
ElemType data[MaxSize]; //存放顺序表元素
int length ; //存放顺序表的长度
} List;
typedef List *SqList;2. 链表
目标：
- 熟悉链表的定义及其上的常用操作
任务：
- 手动创建链表(基础中的基础，重点掌握)
- 创建头结点(LinkList head)，然后创建3个节点(LNode* n1,n2,n3)，然后将这些节点连成一个链表(head->n1->n2->n3)
- 编写
void DispLinkList(LinkList linklist)，使用while遍历输出刚才手动创建的链表。 - 编写头插法创建链表并输出(考核)。
- PTA：头插法、尾插法创建链表。(请保存创建链表的代码，留待以后使用)
- 定义输出链表函数、定义创建链表函数。(考核)
- 尾插法：可定义q指针变量，指向上一次插入的节点。(考核)
- 销毁链表(看懂)
- PTA：单链表逆置
- PTA：有序链表的插入删除
难点:
部分学生对于指针变量指向某个节点没有直观认识。不能将移动指针操作转化为代码，也不能从代码看出其对应的指针移动、指向操作。
参考代码：
单链表定义
typedef int ElemType;
typedef struct LNode //定义单链表结点类型
{
ElemType data;
struct LNode *next; //指向后继结点
} LNode, *LinkList;3. 栈和队列
目标：
- 掌握栈和队列的基本存储结构
- 熟练掌握栈和队列的基本使用
- 熟悉栈和队列的一些典型应用
任务：
-
使用顺序存储结构来实现栈的基本操作(自行完成)。
- PTA函数题：另类堆栈、在一个数组中实现两个堆栈(考研题)
-
学会使用STL中的stack、queue与string见参考资料Stack与Queue代码。完成实验任务书中的题目1—C++中的stack和queue(课上必选)。
-
栈的应用(课上任选一)
- 根据PPT上的伪代码使用stack编写数制转换函数(十进制转二进制=>十进制转十六进制)。
- void convertDecToBin(int x);//对十进制整数x输出其二进制值。需考虑0、负数，请写出测试代码)
- PTA：符号配对(考核)、表达式转换(中缀转后缀，考核)
- 实验任务书：字符串是否对称(回文)
- 根据PPT上的伪代码使用stack编写数制转换函数(十进制转二进制=>十进制转十六进制)。
-
递归(自行完成，实验课考核加分)
4.1 递归程序编写(课上完成)
题目：已知f为单链表的表头指针, 链表中存储的都是整型数据，试写出实现下列运算的递归算法：
① 求链表中的最大整数；
② 求链表的结点个数；
③ 求链表中所有节点数据的平均值。注意：1.适用于包含头结点的链表；2.要考虑空链表、只包含1个节点的链表的情况。
4.2 使用stack将以下递归程序转化为非递归程序void test(int &sum) { int x; cin>>x; if (x==0) sum = 0; else { test(sum); sum+=x; } cout< -
队列的应用(课上任选一)
- PTA:银行业务队列简单模拟、舞伴问题
- 实验任务书：
使用队列打印杨辉三角(可选)。
-
可选
- 实验任务书：使用队列对扑克牌排序、走迷宫。
- PTA题目：另类循环队列(函数)
-
特别加分：使用递归或者队列实现对指定目录名及文件名进行文件查找(可使用C、C++、Python、Java实现)。并发一个简单博客描述该问题解决过程。
参考资料：
1.栈与队列实验任务书、Stack与Queue代码、string参考代码、递归实验模板
2.C++ STL 库快速上手
3.Python3不完全入门指南
4.Python文件系统功能
5.递归就这么简单
4.字符串(自行完成)
试验任务书
- 第一题-拼接字符串(身份证)。实验课检查。
- 选做：最后一题特别加分(判断是否是数字)。实验任务书其他题目
PTA
- jmu-ds-简单密码
- 选做：jmu-ds-最长数字序列、jmu-ds-最长公共子串、jmu-ds-实现KMP
参考资料：
字符串实验任务书及参考代码
三.树
目标：
学会创建树，熟练掌握树的递归结构及在其上的递归算法，二叉树的基本操作，哈夫曼树，树的应用。
参考代码:
typedef struct BiTNode {
ElemType data;
struct BiTNode *lchild, *rchild;
} BiTNode, *BiTree;标*的为课上讲解。其他为课后完成。
任务：
0. *手动创建一颗二叉树，并对其进行先序(124356)、中序(241536)与后序(425631)遍历。树图如下。
- *使用先序串(
ABC##DE#G##F##HI##J##)创建树，然后对其进行先、中、后序遍历。中序对应的序列为(CBEGDFAIHJ)。对应PTA(编程)：前序序列创建二叉树。 - 树的递归结构。PTA(函数)-课后完成：先序输出叶结点、求二叉树高度。
- 树的应用。PTA(函数)-课后完成：表达式树。
- *队列应用(编程)。PTA：二叉树层次遍历(广度优先)。
- 先序、中序、后序确定树。PTA(编程)-课后完成：还原二叉树、根据后序和中序遍历输出先序遍历。
- *二叉树的应用：二叉排序树。给定一串50 30 80 20 40 90 10 25 35 85 23 88创建二叉排序树并进行搜索。
- *树的应用(可选，简单讲解)：PTA(编程):目录树(使用兄弟链，综合使用了树结构与链表结构)。
- 二叉树的应用(可选)：哈夫曼树。PTA(编程)：二叉树叶子结点带权路径长度和、修理牧场。
- 树的应用(可选)：并查集。PTA(编程)：朋友圈、家谱处理。
- 绘制二叉树(可选)：使用EasyX绘制二叉树。
- 其他(可选)：如下所示
二叉树既可以用链式结构存储也可以用顺序结构存储，尝试编写两个算法，实现两个功能：1. 将链式结构存储的二叉树转化成顺序结构存储；2. 将顺序结构存储的二叉树转化成链式结构存储。
实验课任务：
- 课前准备：
- 使用代码对先序字符串
ABC**DE*G**F**HI**J**建立链式二叉树。并准备好层序遍历的伪代码。 - 学会使用queue进行编码。看：给学生-queue.txt
- 教师可按照本次实验的PPT上课。
- 使用代码对先序字符串
- 实验课完成：
- 层序遍历二叉树。层次遍历课前准备1建立的链式二叉树。层序遍历输出为
ABHCDIJEFG，请自行验证。 - 目录树(简单讲解思路)。使用怎样的数据结构来存储这棵树？字典排序怎么实现(可使用string的compare函数，或直接使用>、=、<等比较运算符)？
- 二叉排序树。尝试完成创建、查找。思考：如何删除、
- 层序遍历二叉树。层次遍历课前准备1建立的链式二叉树。层序遍历输出为
参考资料：
实验任务书:二叉树
四.查找与排序
目标：
学会基本的查找与排序算法，学会将哈希表应用于快速查找、统计等。
任务：
查找与排序实验任务书
4.1 查找
包括：基本查找、二分查找、二叉排序树、哈希(map的使用)
4.1.1 热身：
实现二叉排序树(实验课前在发布互评作业，实验课上学生展示)。
//在T上搜索key。查找成功则返回相应节点，否则返回NULL;
BiTNode* SearchBST(BiTree T, ElemType key)
//在T上插入key。成功插入，则返回所插入节点；否则返回NULL。
BiTNode* InsertBst(BiTree T, ElemType key)
//CreateBst(BiTree &T);//根据控制台输入或者数组、字符串等你希望的方式来创建BST
//在T上删除key。成功删除则返回所要删除的节点，否则返回NULL。注意：删除实际上只是将相应节点从树上分离出来。
BiTNode* DeleteBst(BiTree T, ElemType key)可基于"BST-基础代码.txt"实现。提示：很多实现均可基于递归。
可选：
- 二叉搜索树(OJ)：http://jmunetds.openjudge.cn/ex5/901/
- 二叉搜索树的节点删除(OJ)：http://jmunetds.openjudge.cn/ex5/902/
4.1.2 PTA函数题
- "是否二叉搜索树"(利用BST的递归定义)
- "二叉搜索树中的最近公共祖先"(利用BST的递归定义、利用BST左小右大或左大右小的特性)
4.13 PTA编程题：
- *QQ帐户的申请与登(哈希，map)。
- 参考资料：C++使用: C++中map的基本操作和用法
- 航空公司VIP客户查询(哈希链)
- 基于词频的文件相似度(map)
排序题集中的“统计工龄”很适合演示map的使用。
4.1.4 可选(OJ):
- 905词典(map):http://jmunetds.openjudge.cn/ex5/905/
- 倒排索引: http://jmunetds.openjudge.cn/ex07/T001/
- 倒排索引查询: http://jmunetds.openjudge.cn/ex07/T002/
4.1.5 其他(OJ)：
- 集合运算：http://jmunetds.openjudge.cn/ex5/907/
- 正方形：http://jmunetds.openjudge.cn/ex5/909/
- 发现它，抓住它: http://jmunetds.openjudge.cn/ex5/911/
4.2 排序
包括：基本排序、快排、堆排。
4.2.1 PTA(自行完成)
- 填空题：5-1(链表冒泡排序)、5-2(另类排序-每趟找出最大与最小)
- 函数题：6-1(冒泡排序)
4.2.2 课堂任务PTA：
- 统计工龄(建议：提前完成。课上简单讲解.)
- 本质上是一个查找问题。大部分同学直接使用数组解决。问：与统计一篇英文文章中的词汇问题有何异同之处？可以联想到查找中学到的哈希表。
- 使用STL中的map改造该题？map存储的是键值对(key-value pair)，key唯一。思考：key是什么类型？value是什么类型？
- STL的map内部使用红黑树，key是排序好的。
- "7-1 排序"(建议：提前完成。课上略讲。)
- 你使用了什么排序算法？
- 考虑性能问题、数组空间问题
- PAT排名汇总(课堂回答)
- 首先理解问题、读懂样例。回答如下问题：
- 怎么确定考生在该考点的排名？
- 需要设计什么样的结构体来存储哪些必要的信息？
- 你会使用什么排序算法？需要排序几次？时间复杂度是多少？
- 最后对几个有序列表进行归并的时候，是否需要将几个列表中的所有数据全部进行排序?
- 总排名中，成绩相同的总排名如何处理？
- “寻找大富翁”：前k大问题(课堂回答)。
1.能否找到一个比O(nlogn)还好的算法？重要提示：需考虑只找前M位这个需求。
2. 可尝试将问题进一步简化再进行思考。比如，只需找到前3位，如何实现？
3. 提示：时间复杂度可能不仅跟N而且跟M有关。 - 模拟Excel排序：多关键字排序。
- 排序算法都相同，只有比较不相同，需要重复编写吗？
- 插入排序还是堆排序
4.3 综合
STL中set、map的综合应用、前k大，倒排索引等。
4.4 参考资料
资料1:STL中set、map容器的用法
STL map演示小程序STL中的set使用方法详细！STL之set：Set的基本用法C++使用: C++中map的基本操作和用法C++中的STL中map用法详解
资料2:倒排索引
倒排索引原理和实现
五.图
基本目标：
- 学会创建并使用图的两种存储方式：邻接矩阵、邻接表。学会在这两种存储结构上图的基本操作(求点的入度、出度、找到某个点的邻接点等)。
- 掌握图的DFS与BFS代码实现。
- 掌握拓扑排序的代码实现。
- 掌握最短路径的代码实现。
参考资料:
图-实验任务书
参考代码(图的邻接矩阵存储结构):
#define MAXVEXNUM 100
//点,边
typedef int ArcCell;
typedef char VexType;
typedef struct {
VexType vexs[MAXVEXNUM];//点的集合
ArcCell arcs[MAXVEXNUM][MAXVEXNUM];//边的集合
int vexNum, arcNum;
}MyGraph;任务1：图的创建与遍历
5.1.1 通过控制台创建如下无向图的邻接矩阵并遍历。
任务书 题目1—图的创建、题目2—图的遍历
- 给出图的存储结构，编写创建图的伪代码
- 初始化图：初始化点数、边数；
- 初始化点列表
- 初始化边矩阵(注意：无向图邻接矩阵是对称的)。编程实需考虑点名称到点坐标的转换。
- 输出图(观察图是否对称)。思考：如何创建有向图(网)？(课堂考核)。
- 图的遍历:在上面创建的无向图中进行DFS、BFS(课堂考核)。DFS输出结果为ABEFCD。
- 无向图测试数据
6 7
a
b
c
d
e
f
a b 1
a e 1
b e 1
b f 1
c d 1
c f 1
d f 15.1.2 PTA：图着色问题(主要是对无向图的邻接点进行操作)(考核)
- 如何判断两个相邻顶点具有同一种颜色？
- 该问题主要的涉及图的常见操作是什么？
- 给出图的存储结构定义。创建大数组问题(建议使用动态创建方法，如new、malloc，否则可能会造成堆栈溢出)。
- 颜色只有3种，但是输入可能包含多余3种的颜色。可直接判错。可以使用set进行判定。
- 写出伪代码或思路
5.1.3 邻接矩阵创建。PTA函数：邻接矩阵实现图的操作集。基本同5.1.1。
5.1.4 邻接表创建。PTA函数：图邻接表操作。
5.1.5 图的遍历与DFS、BFS算法。PTA:六度空间(BFS应用)(考核)。
任务2：最小生成树、最短路径
5.2.1 PTA：公路村村通(最小生成树)。(考核)
5.2.2 PTA：旅游规划(最短路径)。(较容易，建议实验课前完成)。(考核)
5.2.3 PTA：通信网设计(非连通图、最小生成树)。
任务3：其他
5.3.1 使用栈完成拓扑排序。PTA：拓扑排序(函数)、剿灭魔教 。
5.3.2 PTA:(选做)天梯地图。
注意：
本章上手难，可以适当引导如何创建邻接矩阵或邻接表。可以用试验任务书的例子循序渐进，逐步创建一个图。