數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集答案 第9章 查找

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1、第九章 查找 9.25 int Search_Sq(SSTable ST,int key)//在有序表上順序查找的算法,監(jiān)視哨設(shè)在高下標(biāo)端 { ??ST.elem[ST.length+1].key=key; ??for(i=1;ST.elem[i].key>key;i++); ??if(i>ST.length||ST.elem[i].key

2、n_Recursive(SSTable ST,int key,int low,int high)//折半查找的遞歸算法 { ??if(low>high) return 0; //查找不到時(shí)返回0 ??mid=(low+high)/2; ??if(ST.elem[mid].key==key) return mid; ??else if(ST.elem[mid].key>key) ????return Search_Bin_Recursive(ST,key,low,mid-1); ??else return Search_Bin_Recursive(ST,key,mid+1,high

3、); ??} }//Search_Bin_Recursive 9.27 int Locate_Bin(SSTable ST,int key)//折半查找,返回小于或等于待查元素的最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)號 { ??int *r; ??r=ST.elem; ??if(key=r[ST.length].key) return ST.length; ??low=1;high=ST.length; ??while(low<=high) ??{ ????mid=(low+high)/2; ????if(key>=r[m

4、id].key&&key

5、ruct { ???????????????? int *elem; ??????????????? ? int length; ??????????????? ? Index idx[MAXBLOCK]; //每塊起始位置與最大元素,其中idx[0]不利用,其內(nèi)容初始化為{0,0}以利于折半查找 ?????????? ?????? int blknum; //塊的數(shù)目 ???????????? ?? } IdxSqList; //索引順序表類型 int Search_IdxSeq(IdxSqList L,int key)//分塊查找,用折半查找法

6、確定記錄所在塊,塊內(nèi)采用順序查找法 { ??if(key>L.idx[L.blknum].maxkey) return ERROR; //超過最大元素 ??low=1;high=L.blknum; ??found=0; ??while(low<=high&&!found) //折半查找記錄所在塊號mid ??{ ????mid=(low+high)/2; ????if(key<=L.idx[mid].maxkey&&key>L.idx[mid-1].maxkey) ??????found=1; ????else if(key>L.idx[mid].maxkey) ????

7、??low=mid+1; ????else high=mid-1; ??} ??i=L.idx[mid].firstloc; //塊的下界 ??j=i+blksize-1; //塊的上界 ??temp=L.elem[i-1]; //保存相鄰元素 ??L.elem[i-1]=key; //設(shè)置監(jiān)視哨 ??for(k=j;L.elem[k]!=key;k--); //順序查找 ??L.elem[i-1]=temp; //恢復(fù)元素 ??if(k

8、如果需要設(shè)置監(jiān)視哨,則必須先保存相鄰塊的相鄰元素,以免數(shù)據(jù)丟失. 9.29 typedef struct { ?????????????? ?? LNode *h; //h指向最小元素 ?????????????? ?? LNode *t; //t指向上次查找的結(jié)點(diǎn) ????????????? } CSList; LNode *Search_CSList(CSList &L,int key)//在有序單循環(huán)鏈表存儲結(jié)構(gòu)上的查找算法,假定每次查找都成功 { ??if(L.t->data==key) return L.t; ??else if(L.t->

9、data>key) ????for(p=L.h,i=1;p->data!=key;p=p->next,i++); ??else ????for(p=L.t,i=L.tpos;p->data!=key;p=p->next,i++); ??L.t=p; //更新t指針 ??return p; }//Search_CSList 分析:由于題目中假定每次查找都是成功的,所以本算法中沒有關(guān)于查找失敗的處理.由微積分可得,在等概率情況下,平均查找長度約為n/3. 9.30 typedef struct { ????????? ??????? DLNode *pre; ???

10、????????????? int data; ?????? ?????????? DLNode *next; ?????????????? } DLNode; typedef struct { ???????????????? DLNode *sp; ???????? ???????? int length; ?????????????? } DSList; //供查找的雙向循環(huán)鏈表類型 DLNode *Search_DSList(DSList &L,int key)//在有序雙向循環(huán)鏈表存儲結(jié)構(gòu)上的查找算法,假定每次查找都成功 {

11、 ??p=L.sp; ??if(p->data>key) ??{ ????while(p->data>key) p=p->pre; ????L.sp=p; ??} ??else if(p->datadatanext; ????L.sp=p; ??} ??return p; }//Search_DSList 分析:本題的平均查找長度與上一題相同,也是n/3. 9.31 int last=0,flag=1; int Is_BSTree(Bitree T)//判斷二叉樹T是否二叉排序樹,是則返

12、回1,否則返回0 { ??if(T->lchild&&flag) Is_BSTree(T->lchild); ??if(T->datadata; ??if(T->rchild&&flag) Is_BSTree(T->rchild); ??return flag; }//Is_BSTree 9.32 int last=0; void MaxLT_MinGT(BiTree T,int x)//找到二叉排序樹T中小于x的最大元素與大于x的最小元素 { ??if(T->lchild) MaxLT_M

13、inGT(T->lchild,x); //本算法仍是借助中序遍歷來實(shí)現(xiàn) ??if(lastdata>=x) //找到了小于x的最大元素 ????printf("a=%d\n",last); ??if(last<=x&&T->data>x) //找到了大于x的最小元素 ????printf("b=%d\n",T->data); ??last=T->data; ??if(T->rchild) MaxLT_MinGT(T->rchild,x); }//MaxLT_MinGT 9.33 void Print_NLT(BiTree T,int x)//從大到小輸出二叉

14、排序樹T中所有不小于x的元素 { ??if(T->rchild) Print_NLT(T->rchild,x); ??if(T->datadata); ??if(T->lchild) Print_NLT(T->lchild,x); //先右后左的中序遍歷 }//Print_NLT 9.34 void Delete_NLT(BiTree &T,int x)//刪除二叉排序樹T中所有不小于x元素結(jié)點(diǎn),并釋放空間 { ??if(T->rchild) Delete_NLT(T->

15、rchild,x); ??if(T->datalchild; ??free(q); //如果樹根不小于x,則刪除樹根,并以左子樹的根作為新的樹根 ??if(T) Delete_NLT(T,x); //繼續(xù)在左子樹中執(zhí)行算法 }//Delete_NLT 9.35 void Print_Between(BiThrTree T,int a,int b)//打印輸出后繼線索二叉排序樹T中所有大于a且小于b的元素 { ??p=T; ??while(!p->ltag) p=p->lchild

16、; //找到最小元素 ??while(p&&p->datadata>a) printf("%d\n",p->data); //輸出符合條件的元素 ????if(p->rtag) p=p->rtag; ????else ????{ ??????p=p->rchild; ??????while(!p->ltag) p=p->lchild; ????} //轉(zhuǎn)到中序后繼 ??}//while }//Print_Between 9.36 void BSTree_Insert_Key(BiThrTree &T,int x)//在后繼線索二

17、叉排序樹T中插入元素x { ??if(T->datartag) //T沒有右子樹時(shí),作為右孩子插入 ????{ ??????p=T->rchild; ??????q=(BiThrNode*)malloc(sizeof(BiThrNode)); ??????q->data=x; ??????T->rchild=q;T->rtag=0; ??????q->rtag=1;q->rchild=p; //修改原線索 ????} ????else BSTree_Insert_Key(T->rchild,x);//T有右子樹時(shí),插入

18、右子樹中 ??}//if ??else if(T->data>x) //插入到左子樹中 ??{ ????if(!T->lchild) //T沒有左子樹時(shí),作為左孩子插入 ????{ ??????q=(BiThrNode*)malloc(sizeof(BiThrNode)); ??????q->data=x; ??????T->lchild=q; ??????q->rtag=1;q->rchild=T; //修改自身的線索 ????} ????else BSTree_Insert_Key(T->lchild,x);//T有左子樹時(shí),插入左子樹中 ??}//if }//B

19、STree_Insert_Key 9.37 Status BSTree_Delete_key(BiThrTree &T,int x)//在后繼線索二叉排序樹T中刪除元素x { ??BTNode *pre,*ptr,*suc;//ptr為x所在結(jié)點(diǎn),pre與suc分別指向ptr的前驅(qū)與后繼 ??p=T;last=NULL; //last始終指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)p的前一個(gè)(前驅(qū)) ??while(!p->ltag) p=p->lchild; //找到中序起始元素 ??while(p) ??{ ????if(p->data==x) //找到了元素x結(jié)點(diǎn) ????{ ??????pr

20、e=last; ??????ptr=p; ????} ????else if(last&&last->data==x) suc=p; //找到了x的后繼 ????if(p->rtag) p=p->rtag; ????else ????{ ??????p=p->rchild; ??????while(!p->ltag) p=p->lchild; ????} //轉(zhuǎn)到中序后繼 ????last=p; ??}//while //借助中序遍歷找到元素x與其前驅(qū)與后繼結(jié)點(diǎn) ??if(!ptr) return ERROR; //未找到待刪結(jié)點(diǎn) ??Delete_BSTree(pt

21、r); //刪除x結(jié)點(diǎn) ??if(pre&&pre->rtag) ????pre->rchild=suc; //修改線索 ??return OK; }//BSTree_Delete_key void Delete_BSTree(BiThrTree &T)//課本上給出的刪除二叉排序樹的子樹T的算法,按照線索二叉樹的結(jié)構(gòu)作了一些改動 { ??q=T; ??if(!T->ltag&&T->rtag) //結(jié)點(diǎn)無右子樹,此時(shí)只需重接其左子樹 ????T=T->lchild; ??else if(T->ltag&&!T->rtag) //結(jié)點(diǎn)無左子樹,此時(shí)只需重接其右子樹 ??

22、??T=T->rchild; ??else if(!T->ltag&&!T->rtag) //結(jié)點(diǎn)既有左子樹又有右子樹 ??{ ????p=T;r=T->lchild; ????while(!r->rtag) ????{ ??????s=r; ??????r=r->rchild; //找到結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)r與r的雙親s ????} ????T->data=r->data; //用r代替T結(jié)點(diǎn) ????if(s!=T) ??????s->rchild=r->lchild; ????else s->lchild=r->lchild; //重接r的左子樹到其雙親結(jié)點(diǎn)上 ????q

23、=r; ??}//else ??free(q); //刪除結(jié)點(diǎn) }//Delete_BSTree 分析:本算法采用了先求出x結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)與后繼,再刪除x結(jié)點(diǎn)的辦法,這樣修改線索時(shí)會比較簡單,直接讓前驅(qū)的線索指向后繼就行了.如果試圖在刪除x結(jié)點(diǎn)的同時(shí)修改線索,則問題反而復(fù)雜化了. 9.38 void BSTree_Merge(BiTree &T,BiTree &S)//把二叉排序樹S合并到T中 { ??if(S->lchild) BSTree_Merge(T,S->lchild); ??if(S->rchild) BSTree_Merge(T,S->rchild); //合并

24、子樹 ??Insert_Key(T,S); //插入元素 }//BSTree_Merge void Insert_Node(Bitree &T,BTNode *S)//把樹結(jié)點(diǎn)S插入到T的合適位置上 { ??if(S->data>T->data) ??{ ????if(!T->rchild) T->rchild=S; ????else Insert_Node(T->rchild,S); ??} ??else if(S->datadata) ??{ ????if(!T->lchild) T->lchild=S; ????else Insert_Node(T->

25、lchild,S); ??} ??S->lchild=NULL; //插入的新結(jié)點(diǎn)必須與原來的左右子樹斷絕關(guān)系 ??S->rchild=NULL; //否則會導(dǎo)致樹結(jié)構(gòu)的混亂 }//Insert_Node 分析:這是一個(gè)與課本上不同的插入算法.在合并過程中,并不釋放或新建任何結(jié)點(diǎn),而是采取修改指針的方式來完成合并.這樣,就必須按照后序序列把一棵樹中的元素逐個(gè)連接到另一棵樹上,否則將會導(dǎo)致樹的結(jié)構(gòu)的混亂. 9.39 void BSTree_Split(BiTree &T,BiTree &A,BiTree &B,int x)//把二叉排序樹T分裂為兩棵二叉排序樹A與B,其中A的元

26、素全部小于等于x,B的元素全部大于x { ??if(T->lchild) BSTree_Split(T->lchild,A,B,x); ??if(T->rchild) BSTree_Split(T->rchild,A,B,x); //分裂左右子樹 ??if(T->data<=x) Insert_Node(A,T); ??else Insert_Node(B,T); //將元素結(jié)點(diǎn)插入合適的樹中 }//BSTree_Split void Insert_Node(Bitree &T,BTNode *S)//把樹結(jié)點(diǎn)S插入到T的合適位置上 { ??if(!T) T=S; //考慮

27、到剛開始分裂時(shí)樹A與樹B為空的情況 ??else if(S->data>T->data) //其余部分與上一題同 ??{ ????if(!T->rchild) T->rchild=S; ????else Insert_Node(T->rchild,S); ??} ??else if(S->datadata) ??{ ????if(!T->lchild) T->lchild=S; ????else Insert_Node(T->lchild,S); ??} ??S->lchild=NULL; ??S->rchild=NULL;?? }//Insert_Key

28、 9.40 typedef struct { ? ??????????????? int data; ????????? ??????? int bf; ???????????????? int lsize; //lsize域表示該結(jié)點(diǎn)的左子樹的結(jié)點(diǎn)總數(shù)加1 ???????? ???????? BlcNode *lchild,*rchild; ?????????????? } BlcNode,*BlcTree; //含lsize域的平衡二叉排序樹類型 BTNode *Locate_BlcTree(BlcTree T,int k)//在含lsiz

29、e域的平衡二叉排序樹T中確定第k小的結(jié)點(diǎn)指針 { ??if(!T) return NULL; //k小于1或大于樹結(jié)點(diǎn)總數(shù) ??if(T->lsize==k) return T; //就是這個(gè)結(jié)點(diǎn) ??else if(T->lsize>k) ????return Locate_BlcTree(T->lchild,k); //在左子樹中尋找 ??else return Locate_BlcTree(T->rchild,k-T->lsize); //在右子樹中尋找,注意要修改k的值 }//Locate_BlcTree 9.41 typedef struct { ??????

30、?????????? enum {LEAF,BRANCH} tag; //結(jié)點(diǎn)類型標(biāo)識 ???????????????? int keynum; ???????????????? BPLink parent; //雙親指針 ???????????????? int key[MAXCHILD]; //關(guān)鍵字 ???????????????? union { ???????????????????????? BPLink child[MAXCHILD];//非葉結(jié)點(diǎn)的孩子指針 ???????????????????????? struct { ????????????????????

31、??????????????rectype *info[MAXCHILD];//葉子結(jié)點(diǎn)的信息指針 ??????????????????????????????????BPNode *next; //指向下一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)的鏈接 ??????????????????????????????? ?} leaf; ?????????????????????? } ??????????? ? } BPNode,*BPLink,*BPTree;//B+樹與其結(jié)點(diǎn)類型 Status BPTree_Search(BPTree T,int key,BPNode *ptr,int pos)//B

32、+樹中按關(guān)鍵字隨機(jī)查找的算法,返回包含關(guān)鍵字的葉子結(jié)點(diǎn)的指針ptr以與關(guān)鍵字在葉子結(jié)點(diǎn)中的位置pos { ??p=T; ??while(p.tag==BRANCH) //沿分支向下查找 ??{ ????for(i=0;ikeynum&&key>p->key[i];i++); //確定關(guān)鍵字所在子樹 ????if(i==p->keynum) return ERROR; //關(guān)鍵字太大 ????p=p->child[i]; ??} ??for(i=0;ikeynum&&key!=p->key[i];i++); //在葉子結(jié)點(diǎn)中查找 ??if(i==p->keyn

33、um) return ERROR; //找不到關(guān)鍵字 ??ptr=p;pos=i; ??return OK; }//BPTree_Search?? 9.42 void TrieTree_Insert_Key(TrieTree &T,StringType key)//在Trie樹T中插入字符串key,StringType的結(jié)構(gòu)見第四章 { ??q=(TrieNode*)malloc(sizeof(TrieNode)); ??q->kind=LEAF; ??q->lf.k=key; //建葉子結(jié)點(diǎn) ??klen=key[0]; ??p=T;i=1; ??while(p&

34、&i<=klen&&p->bh.ptr[ord(key[i])]) ??{ ????last=p; ????p=p->bh.ptr[ord(key[i])]; ????i++; ??} //自上而下查找 ??if(p->kind==BRANCH) //如果最后落到分支結(jié)點(diǎn)(無同義詞): ??{ ????p->bh.ptr[ord(key[i])]=q; //直接連上葉子 ????p->bh.num++; ??} ??else //如果最后落到葉子結(jié)點(diǎn)(有同義詞): ??{ ????r=(TrieNode*)malloc(sizeof(TrieNode)); //建立新

35、的分支結(jié)點(diǎn) ????last->bh.ptr[ord(key[i-1])]=r; //用新分支結(jié)點(diǎn)取代老葉子結(jié)點(diǎn)與上一層的聯(lián)系 ????r->kind=BRANCH;r->bh.num=2; ????r->bh.ptr[ord(key[i])]=q; ????r->bh.ptr[ord(p->lf.k[i])]=p; //新分支結(jié)點(diǎn)與新老兩個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)相連 ??} }//TrieTree_Insert_Key 分析:當(dāng)自上而下的查找結(jié)束時(shí),存在兩種情況.一種情況,樹中沒有待插入關(guān)鍵字的同義詞,此時(shí)只要新建一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)并連到分支結(jié)點(diǎn)上即可.另一種情況,有同義詞,此時(shí)要把同義詞的葉子結(jié)

36、點(diǎn)與樹斷開,在斷開的部位新建一個(gè)下一層的分支結(jié)點(diǎn),再把同義詞與新關(guān)鍵字的葉子結(jié)點(diǎn)連到新分支結(jié)點(diǎn)的下一層. 9.43 Status TrieTree_Delete_Key(TrieTree &T,StringType key)//在Trie樹T中刪除字符串key { ??p=T;i=1; ??while(p&&p->kind==BRANCH&&i<=key[0]) //查找待刪除元素 ??{ ????last=p; ????p=p->bh.ptr[ord(key[i])]; ????i++; ??} ??if(p&&p->kind==LEAF&&p->lf.k=key)

37、 //找到了待刪除元素 ??{ ????last->bh.ptr[ord(key[i-1])]=NULL; ????free(p); ????return OK; ??} ??else return ERROR; //沒找到待刪除元素 }//TrieTree_Delete_Key 9.44 void Print_Hash(HashTable H)//按第一個(gè)字母順序輸出Hash表中的所有關(guān)鍵字,其中處理沖突采用線性探測開放定址法 { ??for(i=1;i<=26;i++) ????for(j=i;H.elem[j].key;j=(j+1)%hashsize[siz

38、eindex]) //線性探測 ??????if(H(H.elem[j].key)==i) printf("%s\n",H.elem[j]); }//Print_Hash int H(char *s)//求Hash函數(shù) { ??if(s) return s[0]-96; //求關(guān)鍵字第一個(gè)字母的字母序號(小寫) ??else return 0; }//H 9.45 typedef *LNode[MAXSIZE] CHashTable; //鏈地址Hash表類型 Status Build_Hash(CHashTable &T,int m)//輸入一組關(guān)鍵字,建立Has

39、h表,表長為m,用鏈地址法處理沖突. { ??if(m<1) return ERROR; ??T=malloc(m*sizeof(WORD)); //建立表頭指針向量 ??for(i=0;idata=key;q->next=NULL; ????n=H(key); ????if(!T[n]) T[n]=q; //作為鏈表的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)

40、 ????else ????{ ??????for(p=T[n];p->next;p=p->next); ??????p->next=q; //插入鏈表尾部.本算法不考慮排序問題. ????} ??}//while ??return OK; }//Build_Hash 9.46 Status Locate_Hash(HashTable H,int row,int col,KeyType key,int &k)//根據(jù)行列值在Hash表表示的稀疏矩陣中確定元素key的位置k { ??h=2*(100*(row/10)+col/10); //作者設(shè)計(jì)的Hash函數(shù) ?

41、?while(H.elem[h].key&&!EQ(H.elem[h].key,key)) ????h=(h+1)%20000; ??if(EQ(H.elem[h].key,key)) k=h; ??else k=NULL; }//Locate_Hash 分析:本算法所使用的Hash表長20000,裝填因子為50%,Hash函數(shù)為行數(shù)前兩位與列數(shù)前兩位所組成的四位數(shù)再乘以二,用線性探測法處理沖突.當(dāng)矩陣的元素是隨機(jī)分布時(shí),查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(1). 另解： 第九章 查找 習(xí)題與答案 題號：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

42、18 19 20 21 22 23 一、基礎(chǔ)知識題 1.對含有n個(gè)互不相同元素的集合，同時(shí)找最大元與最小元至少需進(jìn)行多少次比較? 答：我們可以設(shè)立兩個(gè)變量max與min用于存放最大元與最小元(的位置)，第一次取兩個(gè)元素進(jìn)行比較，大的放入max，小的放入min，從第2次開始，每次取一個(gè)元素先與max比較，如果大于max則以它替換max，并結(jié)束本次比較；若小于max則再與min相比較，在最好的情況下，一路比較下去都不用與min相比較，所以這種情況下，至少要進(jìn)行n-1次比較就能找到最大元與最小元。(順便說一下，最壞情況下，要進(jìn)行2n-3次比較才能得到結(jié)果) 2.若對具有n個(gè)元素的有序的順序

43、表與無序的順序表分別進(jìn)行順序查找，試在下述兩種情況下分別討論兩者在等概率時(shí)的平均查找長度：(1)查找不成功，即表中無關(guān)鍵字等于給定值K的記錄；(2)查找成功，即表中有關(guān)鍵字等于給定值K的記錄。 答：查找不成功時(shí)，需進(jìn)行n+1次比較才能確定查找失敗。因此平均查找長度為n+1，這時(shí)有序表與無序表是一樣的。 查找成功時(shí)，平均查找長度為(n+1)/2,有序表與無序表也是一樣的。因?yàn)轫樞虿檎覍Ρ淼脑夹蛄械挠行蛐圆桓信d趣。 3.畫出對長度為18的有序的順序表進(jìn)行二分查找的判定樹，并指出在等概率時(shí)查找成功的平均查找長度，以與查找失敗時(shí)所需的最多的關(guān)鍵字比較次數(shù)。 答：請看題圖。 等概率情況下，查

44、找成功的平均查找長度為： ASL=(1+2*2+3*4+4*8+5*3)/18=3.556 也可以用公式代，大約為：ASL=(18+1)lg(18+1)/18-1=3.346 查找失敗時(shí)，最多的關(guān)鍵字比較次樹不超過判定樹的深度，此處為5.如圖： 4.為什么有序的單鏈表不能進(jìn)行折半查找? 答：因?yàn)殒湵頍o法進(jìn)行隨機(jī)訪問，如果要訪問鏈表的中間結(jié)點(diǎn)，就必須先從頭結(jié)點(diǎn)開始進(jìn)行依次訪問，這就要浪費(fèi)很多時(shí)間，還不如進(jìn)行順序查找，而且，用鏈存儲結(jié)構(gòu)將無法判定二分的過程是否結(jié)束，因此無法用鏈表實(shí)現(xiàn)二分查找。 5.設(shè)有序表為(a,b,c,e,f,g,i,j,k,p,q),請分別畫出對給定值b,g與n進(jìn)

45、行折半查找的過程。 解： b的查找過程如下(其中括號表示當(dāng)前查找區(qū)間，圓括號表示當(dāng)前比較的關(guān)鍵字) 下標(biāo)：? ?1 2??3 4 5 6??7??8 9 10 11 12 13 第一次比較： [a b??c d e f (g) h i??j??k??p??q] 第二次比較： [a b (c)d e f] g??h i??j??k??p??q 第三次比較： [a(b)]c d e f??g??h i??j??k??p??q 經(jīng)過三次比較，查找成功。 g的查找過程如下： [a b c d e f (g) h i j k p q] 一次比較成功。 n的查找過程如下： 下標(biāo)：

46、? ?1 2??3 4 5 6??7??8 9 10??11 12 13 第一次比較： [a b??c d e f (g) h i??j? ?k??p??q] 第二次比較：??a b??c d e f??g [h i (j)??k??p??q] 第三次比較：??a b??c d e f??g??h i??j??[k (p) q] 第四次比較：??a b??c d e f??g??h i??j??[k] p??q] 經(jīng)過四次比較，查找失敗。 6.將(for, case, while, class, protected, virtual, public, private, do,

47、 template, const ,if, int)中的關(guān)鍵字依次插入初態(tài)為空的二叉排序樹中，請畫出所得到的樹T。然后畫出刪去for之后的二叉排序樹T',若再將for 插入T'中得到的二叉排序樹T''是否與T相同?最后給出T"的先序、中序與后序序列。 答：見題圖: T"的先序序列是：do case class const while protected private if for int virtual??public template T"的中序序列是：case class const do for if int private protected public templa

48、te virtual while T"的后序序列是：const class case for int if private template public virtual protected while do 二叉排序樹T如下圖： 刪去for后的二叉排序樹如下圖：圈內(nèi)的for表示再插入后的結(jié)點(diǎn)： 7.對給定的關(guān)鍵字集合，以不同的次序插入初始為空的樹中，是否有可能得到同一棵二叉排序樹? 答：有可能。如有兩個(gè)序列：3，1，2，4 與 3，4，1，2，它們插入空樹所得的二叉排序樹是相同的。 8.將二叉排序樹T的先序序列中的關(guān)鍵字依次插入一空樹中，所得與二叉排序樹T'與T"是否相同?

49、為什么? 答：這兩棵二叉樹完全相同。 9.設(shè)二叉排序樹中關(guān)鍵字由1至1000的整數(shù)構(gòu)成，現(xiàn)要查找關(guān)鍵字為363的結(jié)點(diǎn)，下述關(guān)鍵字序列哪一個(gè)不可能是在二叉排序樹上查找到的序列? (a) 2，252，401，398，330, 344，397，363； (b) 924, 220, 911, 244, 898, 258, 362, 363; (c) 925, 202, 911, 240, 912, 245, 363; (d) 2, 399, 387, 219, 266, 382, 381, 278, 363. 答：(c)是不可能查找到的序列。我們可以把這四個(gè)序列各插入到一個(gè)初始為空的二叉

50、排序樹中，結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，(c)序列所形成的不是一條路徑，而是有分支的，可見它是不可能在查找過程中訪問到的序列。 10.設(shè)二叉排序樹中關(guān)鍵字互不相同，則其中最小元必?zé)o左孩子，最大元必?zé)o右孩子。此命題是否正確?最小元與最大元一定是葉子嗎?一個(gè)新結(jié)點(diǎn)總是插在二叉排序樹的某葉子上嗎? 答：此命題正確。假設(shè)最小元有左孩子，則根據(jù)二叉排序樹性質(zhì)，此左孩子應(yīng)比最小元更小，如此一來就產(chǎn)生矛盾了，因此最小元不可能有左孩子，對于最大元也是這個(gè)道理。 但最大元與最小元不一定是葉子，它也可以是根、內(nèi)部結(jié)點(diǎn)(分支結(jié)點(diǎn))等，這得根據(jù)插入結(jié)點(diǎn)時(shí)的次序而定。如3，1，2，4 這個(gè)集合，根據(jù)不同的插入次序可以得到不同的

51、二叉排序樹： ○3 /??\ ○1 ○4 \ ○2 ○2 /??\ ○1??○3 \ ○4 ○4 \ ○3 \ ○2 \ ○1 ○2 /??\ ○1??○4 / ○3 新結(jié)點(diǎn)總是插入在二叉排序樹的某個(gè)葉子上的。 11.在一棵m階的B-樹中，當(dāng)將一關(guān)鍵字插入某結(jié)點(diǎn)而引起該結(jié)點(diǎn)的分裂時(shí)，此結(jié)點(diǎn)原有多少個(gè)關(guān)鍵字?若刪去某結(jié)點(diǎn)中的一個(gè)關(guān)鍵字，而導(dǎo)致結(jié)點(diǎn)合并時(shí)，該結(jié)點(diǎn)中原有幾個(gè)關(guān)鍵字? 答：在此樹中，若由于一關(guān)鍵字的插入某結(jié)點(diǎn)而引起該結(jié)點(diǎn)的分裂時(shí)，則該結(jié)點(diǎn)原有m-1個(gè)關(guān)鍵字。 若刪去某結(jié)點(diǎn)中一個(gè)關(guān)鍵字而導(dǎo)致結(jié)點(diǎn)合并時(shí)

52、，該結(jié)點(diǎn)中原有┌m/2┐-1個(gè)關(guān)鍵字。 12.在一棵B-樹中，空指針數(shù)總是比關(guān)鍵字?jǐn)?shù)多一個(gè)，此說法是否正確?請問包含8個(gè)關(guān)鍵字的3階B-樹(即2-3樹)最多有幾個(gè)結(jié)點(diǎn)?最少有幾個(gè)結(jié)點(diǎn)?畫出這兩種情況的B-樹。 答：這個(gè)說法是正確的。 包含8個(gè)關(guān)鍵字的3階B-樹最多有7個(gè)結(jié)點(diǎn)，最少有4個(gè)結(jié)點(diǎn)。 見題圖。:圖如下： 13.從空樹開始，依次輸入20，30，50，52，60，68，70，畫出建立2-3樹的過程。并畫出刪除50與68后的B-樹狀態(tài)。 答：過程如下： (1) 插入20，30： (2) 插入50： (3) 插入52： (4) 插入60： (5) 插入68： (6) 插入

53、70： (7)刪去50： (8) 刪去68 14。畫出依次插入z,v,o,p,w,y到圖9.12(h)所示的5階B-樹的過程。 答：如圖：第一步，插入z: 第二、三步,插入v,o： 第四五六步，插入p,w,y: 15. 在含有n個(gè)關(guān)鍵字的m階B-樹中進(jìn)行查找，至多讀盤多少次?完全平衡的二叉排序樹的讀盤次數(shù)大約比它大多少倍? 答：在含有n個(gè)關(guān)鍵字的m階B-樹中進(jìn)行查找至多讀盤次數(shù)不超過B-樹高h(yuǎn)，即logt((n+1)/2)+1 ,(注，此處t為底，值是除根外的每個(gè)內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的最小度數(shù)┌m/2┐). 完全平衡的二叉樹高為lgn,所以它的讀盤次數(shù)至多也是lgn，它與上述B-樹的讀盤

54、次數(shù)的比值約為lgt倍(此處底是2). 16.為什么在內(nèi)存中使用的B-樹通常是3階的，而不使用更高階的B-樹? 答：因?yàn)椴檎业炔僮鞯腸pu時(shí)間在B-樹上是O(lgn?(m/lgt)),而m/lgt>1,所以m較大時(shí)它所費(fèi)時(shí)間比平衡的二叉排序樹上相應(yīng)操作時(shí)間大得多，因此，僅在內(nèi)存中使用的B-樹通常取最小值3. 17.為什么二叉排序樹長高時(shí)，新結(jié)點(diǎn)總是一個(gè)葉子，而B-樹長高時(shí)，新結(jié)點(diǎn)總是根?哪一種長高能保證樹平衡? 答：因?yàn)樵诙媾判驑渲校P(guān)鍵字總是作為一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)插入以原來的樹中，所以當(dāng)樹增高時(shí)，新結(jié)點(diǎn)總是一個(gè)葉子；而B-樹中關(guān)鍵字插入總是插入到葉子結(jié)點(diǎn)內(nèi)部，在葉結(jié)點(diǎn)中的關(guān)鍵字?jǐn)?shù)目尚未超

55、過它能夠容納的數(shù)目之前是不會增加結(jié)點(diǎn)的，當(dāng)關(guān)鍵字?jǐn)?shù)超過結(jié)點(diǎn)可容納的數(shù)目時(shí)，葉結(jié)點(diǎn)就會發(fā)生分裂，產(chǎn)生一個(gè)新結(jié)點(diǎn)(但不一定引起樹增高)，并且將其中的中間結(jié)點(diǎn)傳至上一層，只有當(dāng)這種分裂操作傳遞至根結(jié)點(diǎn)并引起根結(jié)點(diǎn)的分裂時(shí)，才能引起樹高增加，此時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新的根結(jié)點(diǎn)。所以說B樹長高時(shí)，新結(jié)點(diǎn)總是根。 顯然，后一種長高總能保證樹的平衡。 18.已知關(guān)鍵字序列為(PAL,LAP,PAM,MAP,PAT,PET,SET,SAT,TAT,BAT)試為它們設(shè)計(jì)一個(gè)散列函數(shù)，將其映射到區(qū)間[0..n-1]上，要求碰撞盡可能的少。這里n=11,13,17,19. 解：我的設(shè)計(jì)的散列函數(shù)是這樣的，把關(guān)鍵字串中的每

56、一個(gè)字符按其所在位置分別將其ASCII值乘以一個(gè)不同的數(shù)，然后把這些值相加的與去對n求余，余數(shù)即為散列表中的位置。函數(shù)如下： int Hash (char key[]) { return (int)(key[0]+key[1]*0.618+key[2]*10)%n; } 我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)程序來看看用這個(gè)散列函數(shù)得到的所有關(guān)鍵字映射到區(qū)間的位置： #include #define n 11 先用11來代入，我們可以用13，17，19依次代入驗(yàn)證 int Hash (char key[]) { return (int)(key[0]+key[1]*0.618

57、+key[2]*10)%n; 此處我用了系數(shù)1，0.618與10，你也可以用其他的數(shù)代入看有沒有更好的系數(shù) } void main() { char s[10][4]={"PAL","LAP","PAM","MAP","PAT","PET","SET","SAT","TAT","BAT"}; // 以上用一個(gè)二維數(shù)組來存放關(guān)鍵字序列 int i; for(i=0; i<10;i++) { printf("%d??",Hash(s)); } } 19.對于一組給定的、固定不變的關(guān)鍵字序列，有可能設(shè)計(jì)出無沖突的散列函數(shù)H，此時(shí)稱H為完備的散列函數(shù)(perfect

58、hashing function)，若H能無沖突地將關(guān)鍵字完全填滿散列表，則稱H是最小完備(minimal perfect)的散列函數(shù)。通常找完備的散列函數(shù)非常困難，找最小完備的散列函數(shù)就更困難。請問： (1)若h是已知關(guān)鍵字集合K的完備的散列函數(shù)，若要增加一個(gè)新的關(guān)鍵字到集合K，一般情況下H還是完備的嗎? (2)已知關(guān)鍵字集合為(81，129，301，38，434，216，412，487，234)，散列函數(shù)為H(x)=(x+18)/63,請問H是完備的嗎?它是最小完備的嗎? (3)考慮由字符串構(gòu)成的關(guān)鍵字集合(Bret,Jane,Shirley,Bryce,Michelle,Heat

59、her)，試為散列表[0..6]設(shè)計(jì)一個(gè)完備的散列函數(shù)。(提示：考慮每個(gè)字符串的第3個(gè)字符，即s[2]) 答：(1) 一般情況下H不是完備的，如果說插入一個(gè)新的關(guān)鍵字它還是完備的，那么再插入一個(gè)呢?它豈不是永遠(yuǎn)是完備的散列函數(shù)了? 所以一般情況下它不能總是完備的，只有一些很少的情況下它還可能是完備的。 (2)這個(gè)H是完備的，其函數(shù)值依次為：1，2，5，0，7，3，6，8，4。如果散列表長m=9時(shí)，它就是最小完備的。 (3) 這個(gè)函數(shù)如下： int Hash (char key[]) { return key[2]%7;} 20.設(shè)散列函數(shù)為h(key)=key%101,

60、解決沖突的方法為線性探查，表中用"-1"表示空單元。若刪去散列表HT中的304(即令HT[1]=-1)之后，在表HT中查找707將會發(fā)生什么?若將刪去的表項(xiàng)標(biāo)記為"-2",查找時(shí)探查到-2繼續(xù)向前搜索，探查到-1時(shí)終止搜索。請問用這種方法刪304后能否正確地查找到707? 0　　 1　　 2　　 3 　　　　　　　　　　　　100 ┌──┬──┬──┬──┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐ HT　│202 │304 │507 │707 │　　　　　... 　　　... 　│ └──┴──┴──┴──┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘ 答：查找707時(shí)，首先根據(jù)散列函數(shù)計(jì)算得出該元素應(yīng)在散列表

61、中的0單元，但是在0單元沒有找到，因此將向下一單元探查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該單元是-1(為空單元)，所以結(jié)束查找，這將導(dǎo)致707無法找到。 如果改用"-2"作為刪除標(biāo)記，則可以正確找到707所在的結(jié)點(diǎn)。 21.設(shè)散列表長度為11，散列函數(shù)h(x)=x%11,給定的關(guān)鍵字序列為：1，13，13，34，38，33，27，22.試畫出分別用拉鏈法與線性探查法解決沖突時(shí)所構(gòu)造的散列表，并求出在等概率情況下，這兩咱方法查找成功與失敗時(shí)的平均查找長度。請問裝填因子的值是什么? 答：拉鏈法如下圖：(后面的框框就不畫了) T[0..10] ┌──┐ 0│? ? │→ 33 → 22 ∧ ├──┤ 1

62、│? ? │→ 1??→ 12 →34 ∧ ├──┤ 2│? ? │→ 13 ∧ ├──┤ 3│ ∧ │ ├──┤ 4│ ∧ │ ├──┤ 5│? ? │→ 38 → 27 ∧ ├──┤ 6│ ∧ │ ├──┤ 7│ ∧ │ ├──┤ 8│ ∧ │ ├──┤ 9│ ∧ │ ├──┤ 10│ ∧ │ └──┘ 線性探查法如下圖： 下標(biāo)? ???0? ?1? ? 2? ?3??4? ?5? ?6? ?7? ?8? ?9? ?10 ┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐ T[0..10]│33│1 │13│12│34│38│27│22

63、│??│??│??│ └─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘ 探查次數(shù) 1? ? 1? ?1? ?3? ?4? ?1? ?7??8 用拉鏈法的查找成功平均查找長度為： ASLscuu=(1*4+2*3+3*1)/8=1.625 查找失敗時(shí)平均查找長度為： ASLunsucc=(2+3+1+0+0+0+2+0+0+0+0)/11=0.73 用線性探查法查找成功時(shí)平均查找長度為： ASLsucc=(1+1+1+3+4+1+7+8)/8=3.25 查找失敗時(shí)平均查找長度為： ASLunsucc=(9+8+7+6+5+4+3+2+1+1+

64、1)/11=4.3 裝填因子α拉鏈=4/11=0.36 α線性探查=8/11=0.73 22.假定有k個(gè)關(guān)鍵字互為同義詞，若用線性探查法把這些同義詞存入散列表中，至少要進(jìn)行多少次探查? 答：至少要進(jìn)行1+2+3...+k-1+k次探查。 也就是說，在散列表的一連串連續(xù)空間內(nèi)，第一個(gè)關(guān)鍵字只需探查一次，第二個(gè)就要探查2次，如此這般，第k個(gè)關(guān)鍵字就要探查k次才能找到位置存放。所以至少要把它們?nèi)悠饋聿艍颉? 23.為什么說當(dāng)裝填因子非常接近1時(shí)，線性探查類似于順序查找?為什么說當(dāng)裝填因子比較小(比如α=0.7左右)時(shí)，散列查找的平均查找時(shí)間為O(1)? 答：當(dāng)α非常接近1時(shí)，整個(gè)散列表幾乎被裝滿。由于線性探查法在關(guān)鍵字同義時(shí)解決沖突的辦法是線性地向后查找，當(dāng)整個(gè)表幾乎裝滿時(shí)，它就很類似于順序查找了。 當(dāng)α比較小時(shí)，關(guān)鍵字碰撞的幾率比較小，一般情況下只要按照散列函數(shù)計(jì)算出的結(jié)果能夠1次性就找到相應(yīng)結(jié)點(diǎn)，因此它的平均查找時(shí)間接近于1.