C数据结构循环链表约瑟夫问题实验报告.doc
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2009级数据结构实验报告
实验名称: 实验一 线性表
学生姓名:
班 级:
班内序号:
学 号:
日 期: 2010年11月5日
1.实验要求
一、实验目的
通过选择下面4个题目之一进行实现,掌握如下内容:
熟悉C++语言的基本编程方法,掌握集成编译环境的调试方法;
学习指针、模板类、异常处理的使用;
掌握线性表的操作实现方法;
培养使用线性表解决实际问题的能力。
二、实验内容
4.题目4
利用循环链表实现约瑟夫问题的求解。
约瑟夫问题如下:已知n个人(n≥1)围坐一圆桌周围,从1开始顺序编号。从序号为1的人开始报数,顺时针数到m的那个人出列。他的下一个人又从1开始报数,数到m的那个人又出列。依次规则重复下去,直到所有人全部出列。请问最后一个出列的人的编号。
2. 程序分析
2.1 存储结构
循环链表。线性表简称表,是由零个或多个具有相同类型的数据元素构成的有限序列。链表为了正确表示结点间的逻辑关系,在存储每个元素值的同时,还要存储该元素的直接后继元素的位置信息,这两部分信息构成了实际的存储结构,称为结点。如果将单链表的终端节点的指针域指向头结点,则整个链表构成一个环,成为单循环链表。如图所示:
2.2 关键算法分析
1.关键算法
约瑟夫问题的实质就是在含n个元素的循环链表中依次删除第m个元素,返回链表中最后一个元素值。即用含n个元素的数组初始化循环链表,从第一个元素开始查找第m-1个元素,删除第m个元素,然后从第m+1个元素开始继续查找第m-1个元素,删除第m个元素,循环此过程直到链表中只剩下最后一个元素。
关键算法伪代码如下:
[1] 用含n个元素的数组初始化循环链表,初始化指针p指向第一个结点;
[2] 判断人数n或报数m是否为1;
[2.1] 人数n或报数m为1,将人数n赋给x;
[2.2] 当人数不为1时,进入循环;
[2.2.1] 初始化计数器i=1;
[2.2.2] 查找第m-1个元素,p指向第m-1个元素;
[2.2.3] 初始化指针q指向p-next,p的指针域指向q的指针域,第m个元素摘链,删除q,指针p后移;
[2.2.4] 人数n减1;
[2.3] 尾指针rear指向最后的结点p,将此结点值赋给x;
[3] 返回x的值。
2.时间复杂度的计算
[1] O(n)
[2] O(1)
[2.1] O(1)
[2.2] O(n)
[2.2.1] O(n*m)
[2.2.2] O(n*m)
[2.2.3] O(n)
[2.2.4] O(n)
……
T(n) = n*m
2.3 其他
在此需要说明的是,在初始化链表时,特使用了尾插法,并对尾插法做了相应的修改。使尾指针rear可以随新插入链表的结点移动。
为了保证循环计数的准确,在含参构造函数中,用含n个元素的数组初始化链表后,特将无实际值的头结点删去,这样就可以避免因头结点的存在而导致计数错误,也省去了对头结点的判断。伪代码如下:
[1] 用含n个元素的数组a[]初始化循环链表;
[2] 初始化指针p使其指向头结点;
[3] 将尾结点rear的指针域指向头结点的下一个结点,即第一个含值的结点;
[4] 删去p,即删除了头结点。
3. 程序运行结果
1.流程
(1)用含n个元素的数组a[]初始化循环链表;
(2)计数,查找第m-1个元素,删除第m个元素,人数n减1;
(3)循环直到n=1,返回此刻的结点值。
流程图如下:
2.运行结果
4. 总结
(1)调试时出现的问题及解决方法
在调试时出现了1 个无法解析的外部命令这一错误,在删除了析构函数后问题解决。在执行时,当输入m=1时程序无法继续进行,是因为在查找第m-1个元素时缺少了判断m=1的情况,后增加了当m=1时直接返回人数n的判断,问题解决。
(2)心得体会
在本次实验中,熟悉了单循环链表的各种基本操作,特别对插入操作、查找操作和删除操作有了较深的理解。对于数组和指针的用法也更熟练,在程序的调试和异常处理方面有了一定的经验。相信在本次实验中积累的经验、提高的能力将在今后的实验中展现出来。
(3)下一步的改进
程序中不存在析构函数,可能引起程序的错误,需要补上析构函数而不出现“无法解析的外部命令”这一问题,不清楚为什么删除析构函数后此问题解决。在删除结点的过程中,尾结点rear存在指针悬挂的问题,虽然最后又指向了最后的结点,但在程序执行中增加了风险,也需要改进。
附录:实验代码
#include iostream
using namespace std;
template class T
struct Node
{
T data;
struct NodeT *next;
};
template class T
class CLinkList
{
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