实验大纲-数据结构

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。

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建立项目、编写程序、掌握经常使用快捷键。
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, 结构体做为函数参数）
• new与delete

难点:
多文件操做：头文件、include不懂。

任务：

1. C++版的HelloWorld
2. 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)。
3. 三种建立复数的方法(单文件)。见complex(复数三种传递方法参考代码).cpp。
4. 考核：三元组(多文件操做)。见TripletTest(三元组参考源代码)。
5. 其余：林丽老师的抽象数据类型做业，DS博客做业01--日期抽象数据类型设计与实现

参考资料：

数据结构-实验文件-01
多文件的C语言系统示例
Visual Studio 2017 安装使用教程（快速上手版）
使用Visual Studio Code开发（编译、调试）C++程序
C++指针速记

2. Git入门（有时间再讲）

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:
到码云注册帐号，创建本身的代码仓库并规划好目录结构（chpt01-introduction, chpt02-linearlist...）
进阶任务：

1. 建立远程仓库并clone到本地。
2. 规划好本身的目录结构，push到远程仓库。
3. 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)

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二.线性表

1. 顺序表

目标：
熟悉顺序表的定义及其上的经常使用操做。
任务：

• PTA-区间删除
  • 使用typedef定义List与SqList类型
  • 基本考核：CreateList、DispList
  • 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经常使用操做
  任务：
• 手动建立链表(基础中的基础，重点掌握)
  • 建立头结点(LinkList head)，而后建立3个节点（LNode* n1,n2,n3），而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遍历输出刚才手动建立的链表。
• PTA-头插法、尾插法建立链表
  • 定义输出链表函数、定义建立链表函数。PTA考核。
  • 尾插法：定义q指针变量，指向上一次插入的节点。PTA考核。
  • 销毁链表（看懂）
• PTA-单链表逆置
• PTA-有序链表插入删除

难点:
部分学生对于指针变量指向某个节点没有直观认识。不能将移动指针操做转化为代码，也不能从代码看出其对应的指针移动、指向操做。

参考资料：
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

1. 使用顺序存储结构来实现栈的基本操做。
2. 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(考核)。
3. PTA：字符串是否对称(考核)、符号配对(考核)、表达式转换-中缀转后缀(考核)
4. 可选：使用stack实现数制转换。

5. 递归
   5.1 递归程序编写（自行完成，实验课考核加分）
   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 求链表中全部节点数据的平均值。
   5.2 使用stack将如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<<sum; 
   }

6. 队列相关应用：尝试完成银行业务队列简单模拟（PTA）、舞伴问题（PTA）、使用队列打印杨辉三角（可选）。
7. OJ上的题目(可选)：使用队列对扑克牌排序、走迷宫、括号匹配

8. 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（可以使用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：

Stack与Queue代码
Python3不彻底入门指南
Python文件系统功能

4.字符串

完成试验任务书中第一题-拼接字符串（身份证），最后一题（判断是不是数字）。而后完成其余OJ上的字符串题目。

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三.树

目标：
学会建立树，熟练掌握树的递归结构及在其上的递归算法，二叉树的基本操做，哈夫曼树，树的应用。

任务：

1. 建立树，前中后序遍历。PTA：二叉树操做集。
2. 树的递归结构。PTA：求二叉树高度、先序输出叶结点。
3. 树的应用。PTA：表达式树。
4. 先序、中序、后序肯定树。PTA：还原二叉树、根据后序和中序遍历输出先序遍历。
5. 队列应用。PTA：二叉树层次遍历。
6. 哈夫曼树。PTA：二叉树叶子结点带权路径长度和、修理牧场。
7. 并查集：朋友圈、家谱处理。

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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：

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

拓展资料1:倒排索引
倒排索引原理和实现

拓展资料2:STL中set容器的用法
STL Map演示小程序
STL中的set使用方法详细！
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.图

基本目标：

1. 学会建立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做(求点的入度、出度、找到某个点的邻接点等)。
2. 掌握图的DFS与BFS代码实现。
3. 掌握拓扑排序的代码实现。
4. 掌握最短路径的代码实现。

任务：

1. 邻接矩阵的建立。PTA：邻接矩阵实现图的操做集(函数)。
2. 邻接表的建立。PTA：图邻接表操做(函数)。
3. DFS、BFS算法。PTA：图着色问题（DFS、BFS）、六度空间（BFS应用），公路村村通、修建道路。
4. 使用栈完成拓扑排序。PTA：拓扑排序(函数)。
5. 最短路径。PTA：修建道路。

注意： 本章上手难，能够适当引导如何建立邻接矩阵与邻接表。能够用试验任务书的例子按部就班，逐步建立一个图。