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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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