数据结构——队列的应用

软件学院

上机实验报告

课程名称：数据结构

实验项目：队列的应用

实验室：耘慧420 姓名：学号

专业班级：实验时间： 2016.11.17

一、实验目的及要求

(一) 目的

1．掌握栈队列特点及顺序存储结构(循环队列)下基本操作的实现。

2．掌握队列的应用，能根据问题特点选择队列结构。

（二）.要求

1．定义循环队列的存储结构

2．完成入队、出队、取队头等基本操作的实现。

3．利用队列的基本操作实现n行杨辉三角的输出。

4．主函数调用杨辉三角输出函数，实现n行杨辉三角输出。

二、性质

设计性

三、实验学时

2学时

四、实验环境

C与C++程序设计学习与实验系统

五、实验内容及步骤

(一).内容

1．定义循环队列的存储结构，完成入队、出队、取队头等基本操作的实现。

2. 利用循环队列实现杨辉三角的输出

(二).步骤

1.//---------循环队列—队列的顺序存储结构 -----

#define MAXSIZE 100

typedef struct {

QElemType *base; //初始化的动态分配存储空间

int front; //头指针，队列不空指向队列头元素

int rear; //尾指针，队列不空指向队列尾元素下一位置

} SqQueue;

2.杨辉三角:

1

1 1

1 2 1

1 3 3 1

1 4 6 4 1

……………………

这是一个初等数学中讨论的问题。系数表中的第 k行有 k个数，除了第一个和最后一个数为1之外，其余的数则为上一行中位其左、右的两数之和。

如果要求计算并输出杨辉三角前n行的值，则队列的最大空间应为 n+2。假设队列中已存有第 k 行的计算结果，并为了计算方便，在两行之间添加一个"0"作为行界值，则在计算第 k+1 行之前，头指针正指向第 k 行的"0"，而尾元素为第 k+1 行的"0"。由此从左到右依次输出第 k 行的值，并将计算所得的第 k+1 行的值插入队列的基本操作为：

void YangHui(int n)

{

printf("1\n");

EnQueue(&q,0); /*开始*/

EnQueue(&q,1); /*第1行*/

EnQueue(&q,1);

for(j=2;j<=n;j++)

{

EnQueue(&q,0);

do{

DeQueue(&q,&s);

GetHead(&q,&t);

if(t) printf("%d\t",t); /*非0输出，否则换行*/ else printf("\n");

EnQueue(&q,s+t);

}while(t!=0); /*遇到结束符前循环*/

}

DeQueue(&q,&s);

}

六、实验数据及结果分析

1．详细记录在调试过程中出现的问题及解决方法；

杨辉三角;

首先输入程序需要打印出来杨辉三角的行数N。（截图的N值为12），N值要求小于等于20。之后运行程序，即得到如下结果队列进队

七、总结

通过对本程序的练习，更好地掌握了队列的概念和相关操作，对杨辉三角的算法、队列的进队出队有了更深刻的认识。在实验中，增强了C语言开发的语法知识，体会到自己C语言知识的不足，造成了自己调试程序没有那么顺利。以后要增加C语言和C++语言的区别。使得自己更快，更准的进行程序的调试。

附录源程序清单插入;

队列进队；

#include "stdio.h"

#include "malloc.h"

#define OK 1

#define OVERFLOW -1

#define ERROR 0

#define QMAXSIZE 23//定义长度，长度>=输出行数+3

typedef int ElemType;

typedef int Status;

typedef struct

{

ElemType data[ QMAXSIZE ];//定义数据域

ElemType *base; //初始化的动态分配存储空间

int front; //头指针，队列不空指向队列头元素

int rear; //尾指针，队列不空指向队列尾元素下一位置

}SqQueue;

Status InitQueue(SqQueue *Q)

{//构造空队列

Q->base=(ElemType *)malloc(QMAXSIZE * sizeof(ElemType));//分配空间if(!Q->base)

return ERROR;

Q->front=Q->rear=0;

return OK;

}

Status QueueLength(SqQueue Q)

{//获取队列长度

return (Q.rear-Q.front+QMAXSIZE)%QMAXSIZE;

}

Status GetHead(SqQueue Q)

{//返回队头元素

ElemType e;

if(Q.front == Q.rear)

e=0;

else

e=Q.data[Q.front];

return e;

}

Status EnQueue(SqQueue *Q,ElemType e)

{//插入元素

if((Q->rear+1)% QMAXSIZE == Q->front)

return ERROR;

Q->data[Q->rear]=e;

Q->rear=(Q->rear+1)%QMAXSIZE;

return OK;

}

Status DeQueue(SqQueue *Q,ElemType *e) {//删除元素

if(Q->front == Q->rear)

return ERROR;

*e=Q->data[Q->front];

Q->front=(Q->front+1)%QMAXSIZE;

return OK;

}

Status QueueEmpty(SqQueue *Q)

{//判断队列是否为空

if(Q->front==Q->rear)

return OK;

else

return ERROR;

}

void TraversalSq(SqQueue Q)

{//遍历队列

ElemType s;

do

{

DeQueue(&Q,&s);

printf("%d\t",s);

}

while(!QueueEmpty(&Q));

printf("\n");

}

void main()

{

SqQueue Q;

ElemType e;

if(InitQueue(&Q))

printf("队列构造成功！\n");

else

printf("队列构造失败！\n");

while(e!=0)

{

printf("请输入要插入的数据：");

scanf("%d",&e);

if(e==0)

break;

if(EnQueue(&Q,e))

printf("入队成功！\n");

else

printf("入队失败！\n");

}

printf("队列长度为：%d\n",QueueLength(Q));

printf("队头元素为：%d\n",GetHead(Q));

TraversalSq(Q);

if(!QueueEmpty(&Q))

printf("队列不为空！\n");

else

printf("队列为空！\n");

}

杨辉三角;

#include "stdio.h"

#include "malloc.h"

#define OK 1

#define OVERFLOW -1

#define ERROR 0

#define QMAXSIZE 23//定义长度，长度>=输出行数+3

typedef int ElemType;

typedef int Status;

typedef struct

{

ElemType data[ QMAXSIZE ];//定义数据域

ElemType *base; //初始化的动态分配存储空间

int front; //头指针，队列不空指向队列头元素

int rear; //尾指针，队列不空指向队列尾元素下一位置}SqQueue;

Status InitQueue(SqQueue *Q)

{//构造空队列

Q->base=(ElemType *)malloc(QMAXSIZE * sizeof(ElemType));//分配空间if(!Q->base)

return ERROR;

Q->front=Q->rear=0;

return OK;

}

Status QueueLength(SqQueue Q)

{//获取队列长度

return (Q.rear-Q.front+QMAXSIZE)%QMAXSIZE;

}

void GetHead(SqQueue Q,ElemType *e)

{//返回队头元素

if(Q.front == Q.rear)

*e=0;

else

*e=Q.data[Q.front];

}

Status EnQueue(SqQueue *Q,ElemType e)

{//插入元素

if((Q->rear+1)% QMAXSIZE == Q->front)

return ERROR;

Q->data[Q->rear]=e;

Q->rear=(Q->rear+1)%QMAXSIZE;

return OK;

}

Status DeQueue(SqQueue *Q,ElemType *e) {//删除元素

if(Q->front == Q->rear)

return ERROR;

*e=Q->data[Q->front];

Q->front=(Q->front+1)%QMAXSIZE;

return OK;

}

Status QueueEmpty(SqQueue *Q)

{//判断队列是否为空

if(Q->front==Q->rear)

return OK;

else

return ERROR;

}

void TraversalSq(SqQueue Q,ElemType n) {//遍历队列

ElemType s;

printf("第%d行：",n);

do

{

DeQueue(&Q,&s);

printf("%d\t",s);

}

while(!QueueEmpty(&Q));

printf("\n");

void YangHui(int n)

{//杨辉三角

SqQueue Q;

ElemType j,s,t;

printf("第1行：1\n");

InitQueue(&Q);

EnQueue(&Q,0); /*开始*/

EnQueue(&Q,1); /*第1行*/

EnQueue(&Q,1);

for(j=2;j

{

EnQueue(&Q,0); /*第j行的结束符*/

printf("第%d行：",j);

do

{

DeQueue(&Q,&s);

GetHead(Q,&t);

if(t)

printf("%d\t",t); /*非0输出，否则换行*/ else

printf("\n");

EnQueue(&Q,s+t);

}

while(t!=0); /*遇到结束符前循环*/

}

DeQueue(&Q,&s); //输出最后一行

TraversalSq(Q,j);

main()

{

ElemType n;

while(1)

{

printf("请输入输出的行数(小于等于%d)：",QMAXSIZE-3);

scanf("%d",&n);

if(n<=(QMAXSIZE-3)&&n>1)

{

YangHui(n);

break;

}

else

printf("输入错误，请重新输入\n");

}

getch();

}