数据结构 实践项目——数据结构、算法、程序设计

【项目1 - c/c++语言中函数参数传递的三种方式】

　　c语言提供了两种函数参数传递的方式：传值和传地址。在c++中，又拓展了引用方式。通过本项目，确认自己已经掌握了这三种方式的原理，为后续学习做好准备。

　　下面是希望能够交换两个整型变量的swap函数的三个版本（从课程主页中可以找到项目链接，复制后就能调试，不必费事敲代码）：

　　下面是调用它们的main()函数：

　　请编制三个程序，分别调用三个版本的交换函数，观察结果。发布博文，展示程序及运行结果，解释成功交换以及交换不成功的原因。请在纸上画出调用过程中各变量的变化过程。

　　如果自己不能做出解释，务必找“兄弟”帮忙，拿下这座小山头。

【项目2 - 程序的多文件组织】

　　学习数据结构，目标就是要编制出有相当规模的程序的。将所有的代码放在一个文件中的做法，不能适用现阶段的需求了。

　　通过这个项目，确认有能力用多文件组织程序。方便以后各章，我们就某一数据结构定义算法库，并能引用算法库进行实践。

　　最简单的多文件组织，一个项目中有3个文件：

　　(1) .h 头文件：定义数据类型、声明自定义函数、定义宏等

　　(2).cpp 源文件1：用于实现头文件中声明的自定义函数

　　(3).cpp 源文件2：定义main()函数，用于调用相关函数，实现问题求解目标。

　　请将例1.13中按方案3实现的程序，用多文件形式组织并运行。 　　

　　在需要的地方，用 #include “自定义头文件”，使文件之间的内容能“合起来”完成任务。

　　下面是写在一个文件中的程序：

【项目3 - 体验复杂度】

　　（1）两种排序算法的运行时间

　　排序是计算机科学中的一个基本问题，产生了很多种适合不同情况下适用的算法，也一直作为算法研究的热点。本项目提供两种排序算法，复杂度为o(n2)的选择排序selectsort，和复杂度为o(nlogn)的快速排序quicksort，在main函数中加入了对运行时间的统计。

（2）汉诺塔

　　有一个印度的古老传说：在世界中心贝拿勒斯（在印度北部）的圣庙里，一块黄铜板上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候，在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片，这就是所谓的汉诺塔。不论白天黑夜，总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片：一次只移动一片，不管在哪根针上，小片必须在大片上面。僧侣们预言，当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时，世界就将在一声霹雳中消灭，而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。

　　可以算法出，当盘子数为n个时，需要移动的次数是f(n)=2n−1。n=64时，假如每秒钟移一次，共需要18446744073709551615秒。一个平年365天有31536000秒，闰年366天有31622400秒，平均每年31556952秒，移完这些金片需要5845.54亿年以上，而地球存在至今不过45亿年，太阳系的预期寿命据说也就是数百亿年。真的过了5845.54亿年，不说太阳系和银河系，至少地球上的一切生命，连同梵塔、庙宇等，都早已经灰飞烟灭。据此，2n从数量级上看大得不得了。

　　用递归算法求解汉诺塔问题，其复杂度可以求得为o(2n)，是指数级的算法。请到课程主页下载程序运行一下，体验盘子数disccount为4、8、16、20、24时在时间耗费上的差异，你能忍受多大的disccount。

　　源程序见附后的程序3。

附：项目3的程序3——汉诺塔程序