實驗大綱-數據結構

使用說明：每次實驗都有相應的實驗文件，請先下載，如數據結構-實驗文件-01。

一. 入門

1. 數據結構入門

1.1 CodeBlocks的使用(或直接使用DEV C++、Visual Studio)

目標：
學會使用CodeBlocks建立項目、編寫程序、掌握經常使用快捷鍵。
參考資料：

CodeBlocks使用小技巧

1.2 C++語言基礎

學習目標：

• C++中的cin、cout
• typedef, #define
• 引用參數(&)基本概念，使用引用參數的時機（函數內對引用參數修改影響到函數外, 結構體做爲函數參數）
• new與delete

難點:
多文件操做：頭文件、include不懂。

任務：

1. C++版的HelloWorld
2. 使用引用參數改寫void swap1(int a, int b)->void swap(int &a, int &b)->再測試void swap(int a, int &b)。
3. 三種建立複數的方法(單文件)。見complex(複數三種傳遞方法參考代碼).cpp。
4. 考覈：三元組(多文件操做)。見TripletTest(三元組參考源代碼)。
5. 其餘：林麗老師的抽象數據類型做業，DS博客做業01--日期抽象數據類型設計與實現

參考資料：

數據結構-實驗文件-01
多文件的C語言系統示例
Visual Studio 2017 安裝使用教程（快速上手版）
使用Visual Studio Code開發（編譯、調試）C++程序
C++指針速記

2. Git入門（有時間再講）

目標：

• 學會使用碼雲網頁版存儲代碼。
• 進階：學會使用命令行下的Git。

任務:
到碼雲註冊帳號，創建本身的代碼倉庫並規劃好目錄結構（chpt01-introduction, chpt02-linearlist...）
進階任務：

1. 建立遠程倉庫並clone到本地。
2. 規劃好本身的目錄結構，push到遠程倉庫。
3. 在宿舍學會使用clone與pull。

參考資料：

Git與碼雲(Git@OSC)入門-如何在實驗室和宿舍同步你的代碼(1)

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二.線性表

1. 順序表

目標：
熟悉順序表的定義及其上的經常使用操做。
任務：

• PTA-區間刪除
  • 使用typedef定義List與SqList類型
  • 基本考覈：CreateList、DispList
  • 刪除區間元素
• PTA-順序表插入

參考代碼：
順序表定義

#define MaxSize 100000
using namespace std;
typedef int ElemType; 
typedef struct 
{   
    ElemType data[MaxSize];     //存放順序表元素
    int length ;            //存放順序表的長度
} List;
typedef List *SqList;

2. 鏈表

目標：

• 熟悉鏈表的定義及其上的經常使用操做
  任務：
• 手動建立鏈表(基礎中的基礎，重點掌握)
  • 建立頭結點(LinkList head)，而後建立3個節點（LNode* n1,n2,n3），而後將這些節點連成一個鏈表(head->n1->n2->n3)
  • 編寫void DispLinkList(LinkList linklist)，使用while遍歷輸出剛纔手動建立的鏈表。
• PTA-頭插法、尾插法建立鏈表
  • 定義輸出鏈表函數、定義建立鏈表函數。PTA考覈。
  • 尾插法：定義q指針變量，指向上一次插入的節點。PTA考覈。
  • 銷燬鏈表（看懂）
• PTA-單鏈表逆置
• PTA-有序鏈表插入刪除

難點:
部分學生對於指針變量指向某個節點沒有直觀認識。不能將移動指針操做轉化爲代碼，也不能從代碼看出其對應的指針移動、指向操做。

參考資料：
單鏈表定義

typedef int ElemType;
typedef struct LNode        //定義單鏈表結點類型
{
    ElemType data;
    struct LNode *next;     //指向後繼結點
} LNode, *LinkList;

3. 棧和隊列

目標：

• 掌握棧和隊列的基本存儲結構
• 熟練掌握棧和隊列的基本使用

• 熟悉棧和隊列的一些典型應用

  任務

1. 使用順序存儲結構來實現棧的基本操做。
2. 學會使用STL中的stack、queue與string見參考資料Stack與Queue代碼。完成實驗任務書中的題目1—C++中的stack和queue(考覈)。
3. PTA：字符串是否對稱(考覈)、符號配對(考覈)、表達式轉換-中綴轉後綴(考覈)
4. 可選：使用stack實現數制轉換。

5. 遞歸
   5.1 遞歸程序編寫（自行完成，實驗課考覈加分）
   題目：已知f爲單鏈表的表頭指針, 鏈表中存儲的都是整型數據，試寫出實現下列運算的遞歸算法：
   ① 求鏈表中的最大整數；
   ② 求鏈表的結點個數；
   ③ 求鏈表中全部節點數據的平均值。
   5.2 使用stack將如下遞歸程序轉化爲非遞歸程序

   void test(int &sum)
   { 
       int x; 
       cin>>x; 
       if (x==0) sum = 0;  
       else {
           test(sum);
           sum+=x;
        } 
        cout<<sum; 
   }

6. 隊列相關應用：嘗試完成銀行業務隊列簡單模擬（PTA）、舞伴問題（PTA）、使用隊列打印楊輝三角（可選）。
7. OJ上的題目(可選)：使用隊列對撲克牌排序、走迷宮、括號匹配

8. 特別加分：使用遞歸或者隊列實現對指定目錄名及文件名進行文件查找（可以使用C、C++、Python、Java實現）。併發一個簡單博客描述該問題解決過程。

參考資料：

Stack與Queue代碼
Python3不徹底入門指南
Python文件系統功能

4.字符串

完成試驗任務書中第一題-拼接字符串（身份證），最後一題（判斷是不是數字）。而後完成其餘OJ上的字符串題目。

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三.樹

目標：
學會建立樹，熟練掌握樹的遞歸結構及在其上的遞歸算法，二叉樹的基本操做，哈夫曼樹，樹的應用。

任務：

1. 建立樹，前中後序遍歷。PTA：二叉樹操做集。
2. 樹的遞歸結構。PTA：求二叉樹高度、先序輸出葉結點。
3. 樹的應用。PTA：表達式樹。
4. 先序、中序、後序肯定樹。PTA：還原二叉樹、根據後序和中序遍歷輸出先序遍歷。
5. 隊列應用。PTA：二叉樹層次遍歷。
6. 哈夫曼樹。PTA：二叉樹葉子結點帶權路徑長度和、修理牧場。
7. 並查集：朋友圈、家譜處理。

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四.查找與排序

目標：
學會基本的查找與排序算法，學會將哈希表應用於快速查找、統計等。
任務：

1. 查找算法：基本查找、二分查找、二叉排序樹、哈希(map的使用)
2. 排序算法：基本排序、快排、堆排。
3. 查找排序的綜合應用：STL中set、map的綜合應用、前k大，倒排索引等。

拓展資料1:倒排索引
倒排索引原理和實現

拓展資料2:STL中set容器的用法
STL Map演示小程序
STL中的set使用方法詳細！
STL之Set：Set的基本用法
C++使用: C++中map的基本操做和用法

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五.圖

基本目標：

1. 學會建立並使用圖的兩種存儲方式：鄰接矩陣、鄰接表。學會在這兩種存儲結構上圖的基本操做(求點的入度、出度、找到某個點的鄰接點等)。
2. 掌握圖的DFS與BFS代碼實現。
3. 掌握拓撲排序的代碼實現。
4. 掌握最短路徑的代碼實現。

任務：

1. 鄰接矩陣的建立。PTA：鄰接矩陣實現圖的操做集(函數)。
2. 鄰接表的建立。PTA：圖鄰接表操做(函數)。
3. DFS、BFS算法。PTA：圖着色問題（DFS、BFS）、六度空間（BFS應用），公路村村通、修建道路。
4. 使用棧完成拓撲排序。PTA：拓撲排序(函數)。
5. 最短路徑。PTA：修建道路。

注意： 本章上手難，能夠適當引導如何建立鄰接矩陣與鄰接表。能夠用試驗任務書的例子按部就班，逐步建立一個圖。