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C語言版 第二版 (陳守孔 孟佳娜 武秀川 著) 機(jī)械工業(yè)出版社答案

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1、 第1章 緒論 一、基礎(chǔ)知識題 1.???? 簡述下列概念 數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)元素,數(shù)據(jù)類型,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),邏輯結(jié)構(gòu),存儲結(jié)構(gòu),算法。 【解答】數(shù)據(jù)是信息的載體,是描述客觀事物的數(shù)、字符,以及所有能輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序識別和處理的符號的集合。數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的基本單位。在不同的條件下,數(shù)據(jù)元素又可稱為元素、結(jié)點(diǎn)、頂點(diǎn)、記錄等。 數(shù)據(jù)類型是對數(shù)據(jù)的取值范圍、數(shù)據(jù)元素之間的結(jié)構(gòu)以及允許施加操作的一種總體描述。每一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言都定義有自己的數(shù)據(jù)類型。 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這一術(shù)語有兩種含義,一是作為一門課程的名稱;二是作為一個(gè)科學(xué)的概念。作為科學(xué)概念,目前尚無公認(rèn)定義,一般認(rèn)為,討論數(shù)據(jù)結(jié)

2、構(gòu)要包括三個(gè)方面,一是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu),二是數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu),三是對數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作(運(yùn)算)。而數(shù)據(jù)類型是值的集合和操作的集合,可以看作是已實(shí)現(xiàn)了的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),后者是前者的一種簡化情況。 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系(即數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)聯(lián)方式或“鄰接關(guān)系”),數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的表示,包括數(shù)據(jù)元素的表示及其關(guān)系的表示。數(shù)據(jù)的運(yùn)算是對數(shù)據(jù)定義的一組操作,運(yùn)算是定義在邏輯結(jié)構(gòu)上的,和存儲結(jié)構(gòu)無關(guān),而運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)則依賴于存儲結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的表示稱為物理結(jié)構(gòu),又稱存儲結(jié)構(gòu)。是邏輯結(jié)構(gòu)在存儲器中的映像,包括數(shù)據(jù)元素的表示和關(guān)系的表示。邏輯結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)無關(guān)。 算法是對特

3、定問題求解步驟的一種描述,是指令的有限序列。其中每一條指令表示一個(gè)或多個(gè)操作。一個(gè)算法應(yīng)該具有下列特性:有窮性、確定性、可行性、輸入和輸出。 2.?????? 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)分哪幾種,為什么說邏輯結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)組織的主要方面? 【解答】數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)分為線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)。(也可以分為集合、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖形即網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))。 邏輯結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)組織的某種“本質(zhì)性”的東西: (1)邏輯結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)元素本身的形式、內(nèi)容無關(guān)。 (2)邏輯結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)元素的相對位置無關(guān)。 (3)邏輯結(jié)構(gòu)與所含數(shù)據(jù)元素的個(gè)數(shù)無關(guān)。 3.???? 試舉一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子,敘述其邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、運(yùn)算三方面的內(nèi)容

4、。 【解答】學(xué)生成績表,邏輯結(jié)構(gòu)是線性結(jié)構(gòu),可以順序存儲(也可以鏈?zhǔn)酱鎯Γ\(yùn)算可以有插入、刪除、查詢、等等。 4.???? 簡述算法的五個(gè)特性,對算法設(shè)計(jì)的要求。 【解答】算法的五個(gè)特性是:有窮性、確定性、可行性、零至多個(gè)輸入和一至多個(gè)輸出。 對算法設(shè)計(jì)的要求:正確性,易讀性,健壯性,和高的時(shí)空間效率(運(yùn)算速度快,存儲空間?。?。 5.???? 設(shè)n是正整數(shù),求下列程序段中帶@記號的語句的執(zhí)行次數(shù)。 (1)i=1;k=0; (2) i=1;j=0; while(i

5、 while(i+j<=n) {k=k+50*i; i++; @ {if(i>j)j++; @ } else i++; } @ (3)x=y=0; (4)x=91;y=100; for(i=0;i0) for(j=0

6、;j100) {x++; @ {x=x-10; y--; @ for(k=0;i

7、(3)n+1, n(n+1), n2,(n+1)n2, n3 (4)100, 1000 6.???? 有實(shí)現(xiàn)同一功能的兩個(gè)算法A1和A2,其中A1的時(shí)間復(fù)雜度為Tl=O(2n),A2的時(shí)間復(fù)雜度為T2=O(n2),僅就時(shí)間復(fù)雜度而言,請具體分析這兩個(gè)算法哪一個(gè)好。 【解答】對算法A1和A2的時(shí)間復(fù)雜度T1和T2取對數(shù),得nlog2和2logn。顯然,當(dāng)n<4時(shí),算法A1好于A2;當(dāng)n=4時(shí),兩個(gè)算法時(shí)間復(fù)雜度相同;當(dāng)n>4時(shí),算法A2好于A1。 7.???? 選擇題:算法分析的目的是( ) A、找出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的合理性 B、研究算法中的輸入和輸出的關(guān)系 C、分析算

8、法的效率以求改進(jìn) D、分析算法的易懂性和文檔特點(diǎn) 【解答】C 二、算法設(shè)計(jì)題 8.???? 已知輸入x,y,z三個(gè)不相等的整數(shù),設(shè)計(jì)一個(gè)“高效”算法,使得這三個(gè)數(shù)按從小到大輸出?!案咝А钡暮x是用最少的元素比較次數(shù)、元素移動(dòng)次數(shù)和輸出次數(shù)。 void Best() {//按序輸出三個(gè)整數(shù)的優(yōu)化算法 int a,b,c,t; scanf(“%d%d%d”,&a,&b,&c); if(a>b) {t=a; a=b; b=t:} //a和b已正序 if(b>c) {t=c; c=b; //c已到位 if(a>

9、t) {b=a; a=t;} //a和b已正序 else b=t; } printf(“%d,%d,%d\n”,a,b,c); //最佳2次比較,無移動(dòng);最差3次比較,7個(gè)賦值 } 9.???? 在數(shù)組A[n]中查找值為k的元素,若找到則輸出其位置i(1≤i≤n),否則輸出0作為標(biāo)志。設(shè)計(jì)算法求解此問題,并分析在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度。 【題目分析】從后向前查找,若找到與k值相同的元素則返回其位置,否則返回0。 int Search(ElemType A[n+1], ElemType k) {i=n; wile(i>=1)&&(A[i]!=k)) i-

10、-; if(i>=1) return i; else return 0; } 當(dāng)查找不成功時(shí),總的比較次數(shù)為n+1次,所以最壞情況下時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。 第2章 線性表 ? 一、基礎(chǔ)知識題 2.1 試述頭指針、頭結(jié)點(diǎn)、元素結(jié)點(diǎn)、首元結(jié)點(diǎn)的區(qū)別,說明頭指針和頭結(jié)點(diǎn)的作 【解答】指向鏈表第一個(gè)結(jié)點(diǎn)(或?yàn)轭^結(jié)點(diǎn)或?yàn)槭自Y(jié)點(diǎn))的指針稱為頭指針?!邦^指針”具有標(biāo)識一個(gè)鏈表的作用,所以經(jīng)常用頭指針代表鏈表的名字,如鏈表L既是指鏈表的名字是L,也是指鏈表的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址存儲在指針變量L中,頭指針為“NULL”則表示一個(gè)空表。 有時(shí),我們在整個(gè)線性鏈表的第一個(gè)

11、元素結(jié)點(diǎn)之前加入一個(gè)結(jié)點(diǎn),稱為頭結(jié)點(diǎn),它的數(shù)據(jù)域可以不存儲任何信息(也可以做監(jiān)視哨或存放線性表的長度等附加信息),指針域中存放的是第一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)的地址,空表時(shí)為空。 “頭結(jié)點(diǎn)”的加入,使插入和刪除等操作方便統(tǒng)一。 元素結(jié)點(diǎn)即是數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn),至少包括元素自身信息和其后繼元素的地址兩個(gè)域。 首元結(jié)點(diǎn)是指鏈表中第一個(gè)數(shù)據(jù)元素的結(jié)點(diǎn);為了操作方便,通常在鏈表的首元結(jié)點(diǎn)之前附設(shè)一個(gè)結(jié)點(diǎn),稱為頭結(jié)點(diǎn)。 ? 2.2分析順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),說明何時(shí)應(yīng)該利用何種結(jié)構(gòu)。 【解答】①從空間上來看,當(dāng)線性表的長度變化較大,難以估計(jì)其規(guī)模時(shí),選用動(dòng)態(tài)的鏈表作為存儲結(jié)構(gòu)比較合適,但鏈表除了需要設(shè)置數(shù)

12、據(jù)域外,還要額外設(shè)置指針域,因此當(dāng)線性表長度變化不大,易于事先確定規(guī)模時(shí),為了節(jié)約存儲空間,宜采用順序存儲結(jié)構(gòu)。 ②從時(shí)間上看,順序表具有按元素序號隨機(jī)訪問的特點(diǎn),在順序表中按序號訪問數(shù)據(jù)元素的時(shí)間復(fù)雜度為O(1);而鏈表中按序號訪問的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。所以如果經(jīng)常按序號訪問數(shù)據(jù)元素,使用順序表優(yōu)于鏈表。 在順序表中做插入刪除操作時(shí),平均移動(dòng)大約表中一半的元素,因此n較大時(shí)順序表的插入和刪除效率低。在鏈表中作插入、刪除,雖然也要找插入位置,但操作主要是比較操作。從這個(gè)角度考慮顯然鏈表優(yōu)于順序表。 總之,兩種存儲結(jié)構(gòu)各有長短,選擇那一種存儲結(jié)構(gòu),由實(shí)際問題中的主要因素決定。 ? 2

13、.3 分析在順序存儲結(jié)構(gòu)下插入和刪除結(jié)點(diǎn)時(shí)平均需要移動(dòng)多少個(gè)結(jié)點(diǎn)。 【解答】平均移動(dòng)表中大約一半的結(jié)點(diǎn),插入操作平均移動(dòng) 個(gè)結(jié)點(diǎn),刪除操作平均移動(dòng) 個(gè)結(jié)點(diǎn)。具體移動(dòng)的次數(shù)取決于表長和插入、刪除的結(jié)點(diǎn)的位置。 ? 2.4 為什么在單循環(huán)鏈表中常使用尾指針,若只設(shè)頭指針,插入元素的時(shí)間復(fù)雜度如何? 【解答】單循環(huán)鏈表中無論設(shè)置尾指針還是頭指針都可以遍歷表中任一個(gè)結(jié)點(diǎn)。設(shè)置尾指針時(shí),若在表尾進(jìn)行插入元素或刪除第一元素,操作可在O(1)時(shí)間內(nèi)完成;若只設(shè)置頭指針,表尾進(jìn)行插入或刪除操作,需要遍歷整個(gè)鏈表,時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。 ? 2.5 在單鏈表、雙鏈表、單循環(huán)鏈表中,若知道指針p指向某

14、結(jié)點(diǎn),能否刪除該結(jié)點(diǎn),時(shí)間復(fù)雜度如何? 【解答:】以上三種鏈表中,若知道指針p指向某結(jié)點(diǎn),都能刪除該結(jié)點(diǎn)。雙鏈表刪除p所指向的結(jié)點(diǎn)的時(shí)間復(fù)雜度為O(1),而單鏈表和單循環(huán)鏈表上刪除p所指向的結(jié)點(diǎn)的時(shí)間復(fù)雜度均為O(n)。 ? 2.6 下面算法的功能是什么? LinkedList Unknown(LinkedList la) {LNode *q,*p; if(la && la->next) {q=la; la=la->next; p=la; while(p->next) p=p->next; p->nex

15、t=q; q->next=null; } return la; } 【解答】將首元結(jié)點(diǎn)刪除并插入到表尾(設(shè)鏈表長度大于1)。 ? 2.7 選擇題:在循環(huán)雙鏈表的*p結(jié)點(diǎn)之后插入*s結(jié)點(diǎn)的操作是( ) la、p->next=s; s->prior=p; p->next->prior=s; s->next=p->next; B、p->next=s; p->next->prior=s; s->prior=p; s->next=p->next; lc、s->prior=p; s->next=p-

16、>next; p->next:=s; p->next->prior=s; D、s->prior=p; s>next=p>next; p>next->prior =s; p->next=s; 【解答】D ? 2.8 選擇題:若某線性表最常用的操作是存取任一指定序號的元素和在最后進(jìn)行插入和刪除運(yùn)算,則利用( )存儲方式最節(jié)省時(shí)間。 la.順序表 B.雙鏈表 lc.帶頭結(jié)點(diǎn)的雙循環(huán)鏈表 D.單循環(huán)鏈表 【解答】la ? 二、算法設(shè)計(jì)題 2.9 設(shè)ha和hb分別是兩個(gè)帶頭結(jié)點(diǎn)的非遞減有序單鏈表的頭指針,試設(shè)計(jì)算法, 將這兩個(gè)有序鏈表

17、合并成一個(gè)非遞增有序的單鏈表。要求使用原鏈表空間,表中無重復(fù)數(shù)據(jù)。 【題目分析】因?yàn)閮涉湵硪寻丛刂捣沁f減次序排列,將其合并時(shí),均從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)起進(jìn)行比較,將小的鏈入鏈表中,同時(shí)后移鏈表工作指針,若遇值相同的元素,則刪除之。該問題要求結(jié)果鏈表按元素值非遞增次序排列,故在合并的同時(shí),將鏈表結(jié)點(diǎn)逆置。 LinkedList Union(LinkedList ha,hb) ∥ha,hb分別是帶頭結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)單鏈表的頭指針,鏈表中的元素值按遞增序排列 ∥本算法將兩鏈表合并成一個(gè)按元素值遞減次序排列的單鏈表,并刪除重復(fù)元素 { pa=ha->next; ∥pa是鏈表ha的工作指針

18、pb=hb->next; ∥pb是鏈表hb的工作指針 ha->next=null; ∥ha作結(jié)果鏈表的頭指針,先將結(jié)果鏈表初始化為空 while(pa!=null && pb!=null) ∥當(dāng)兩鏈表均不為空時(shí)作 {while(pa->next && pa->data==pa->next->data) {u=pa->next; pa->next=u->next; free(u)}∥刪除pa鏈表中的重復(fù)元素 while(pb->next && pb->data==pb->next->data) {u=pb->

19、next; pb->next=u->next; free(u)}∥刪除pb鏈表中的重復(fù)元素 if(pa->datadata) {r=pa->next; ∥將pa 的后繼結(jié)點(diǎn)暫存于r pa->next=ha->next; ∥將pa結(jié)點(diǎn)鏈于結(jié)果表中,同時(shí)逆置 ha->next=pa; pa=r; ∥恢復(fù)pa為當(dāng)前待比較結(jié)點(diǎn) } else if(pb->datadata) {r=pb->next; ∥ 將pb

20、的后繼結(jié)點(diǎn)暫存于r pb->next=ha->next; ∥將pb結(jié)點(diǎn)鏈于結(jié)果表中,同時(shí)逆置 ha->next=pb; pb=r; ∥恢復(fù)pb為當(dāng)前待比較結(jié)點(diǎn) } else{u=pb;pb=pb->next;free(u)}∥刪除鏈表pb和pa中的重復(fù)元素 }// while(pa!=null && pb!=null) if(pa) pb=pa; ∥避免再對pa寫下面的while語句 while(pb!=null) ∥將尚未到尾的表逆置

21、到結(jié)果表中 {r=pb->next; pb->next=ha->next; ha->next=pb; pb=r; } return ha }∥算法Union結(jié)束 ? 2.10????????????? 設(shè)la是一個(gè)雙向循環(huán)鏈表,其表中元素遞增有序。試寫一算法插入元素x,使表中元素依然遞增有序。 【問題分析】雙向鏈表的插入與單鏈表類似,但需修改雙向指針。 DLinkedList DInsert(DLinkedList la, ElemType x) ∥在遞增有序的雙向循環(huán)鏈表la中插入元素x,使表

22、中元素依然遞增有序 {p=la->next; ∥p指向第一元素 la->data=MaxElemType;∥MaxElemType是和x同類型的機(jī)器最大值,用做監(jiān)視哨 while(p->datanext?; s=(DLNode *)malloc(sizeof(DLNode));∥申請結(jié)點(diǎn)空間 s->data=x; s->prior=p->prior; s->next=p; ∥將插入結(jié)點(diǎn)鏈入鏈表 p->prior->next=s;

23、p->prior=s; } 2.11????????????? 設(shè)p指向頭指針為la的單鏈表中某結(jié)點(diǎn),試編寫算法,刪除結(jié)點(diǎn)*p的直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)。 【題目分析】設(shè)*p是單鏈表中某結(jié)點(diǎn),刪除結(jié)點(diǎn)*p的直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn),要找到*p的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)*pre。進(jìn)行如下操作:u=pre->next; pre->next=u->next;free(u); LinkedList LinkedListDel(LinkedList la,LNode *p) {∥刪除單鏈表la上的結(jié)點(diǎn)*p的直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn),假定*p存在 pre=la; if(pre-next==p) printf(“*p

24、是鏈表第一結(jié)點(diǎn),無前驅(qū)\n”)?; exit(0)?; } while(pre->next->next !=p) pre=pre->next; u=pre->next; pre->next=u->next; free(u); return(la); } 2.12????????????? 設(shè)計(jì)一算法,將一個(gè)用循環(huán)鏈表表示的稀疏多項(xiàng)式分解成兩個(gè)多項(xiàng)式,使這兩個(gè)多項(xiàng)式各自僅有奇次冪或偶次冪項(xiàng),并要求利用原鏈表中的結(jié)點(diǎn)空間來構(gòu)造這兩個(gè)鏈表。 【題目分析】設(shè)循環(huán)鏈表表示的多項(xiàng)式的結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)為: typede

25、f struct node {int power; ∥冪 float coef; ∥系數(shù) ElemType other; ∥其他信息 struct node *next; ∥指向后繼的指針 }PNode,*PolyLinkedList; 則可以從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)開始,根據(jù)結(jié)點(diǎn)的冪是奇數(shù)或偶數(shù)而將其插入到奇次冪或偶次冪項(xiàng)的鏈表中。假定用原鏈表保存偶次冪,要為奇次冪的鏈表生成一個(gè)表頭,為了保持鏈表中結(jié)點(diǎn)的原來順序,用一個(gè)指針指向奇次冪鏈表的表尾,注意鏈

26、表分解時(shí)不能“斷鏈”。 void PolyDis(PolyLinkedList poly) ∥將poly表示的多項(xiàng)式鏈表分解為各含奇次冪或偶次冪項(xiàng)的兩個(gè)循環(huán)鏈表 {PolyLinkedList poly2=(PolyLinkedList)malloc(sizeof(PNode)); ∥poly2表示只含奇次冪的多項(xiàng)式 r2=poly2; ∥r2是只含奇次冪的多項(xiàng)式鏈表的尾指針 r1=poly; ∥r1是只含偶次冪的多項(xiàng)式鏈表當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)的指針 p=poly->next; ∥鏈表帶頭結(jié)點(diǎn),p

27、指向第一個(gè)元素 while(p!=poly) if(p->power % 2)∥處理奇次冪 {r=p->next; ∥暫存后繼 r2->next=p; ∥結(jié)點(diǎn)鏈入奇次冪鏈表 r2=p; ∥尾指針后移 p=r; ∥恢復(fù)當(dāng)前待處理結(jié)點(diǎn) } else ∥處理偶次冪 {r1->next=p; r1=p; p=p->next;} } r->next=poly2; r1->next=poly; ∥構(gòu)成循環(huán)鏈表 }∥PolyDis ? 2.13??????

28、??????? 以帶頭結(jié)點(diǎn)的雙向鏈表表示的線性表L=(a1,a2,…,an),試寫一時(shí)間復(fù)雜度為O(n)的算法,將L改造為L=(a1,a3,…,an,…,a4,a2)。 【題目分析】分析結(jié)果鏈表,易見鏈表中位置是奇數(shù)的結(jié)點(diǎn)保持原順序,而位置是偶數(shù)的結(jié)點(diǎn)移到奇數(shù)結(jié)點(diǎn)之后,且以與原來相反的順序存放。因此,可從鏈表第一個(gè)結(jié)點(diǎn)開始處理,位置是奇數(shù)的結(jié)點(diǎn)保留不動(dòng),位置是偶數(shù)的結(jié)點(diǎn)插入到鏈表尾部,并用一指針指向鏈表尾,以便對偶數(shù)結(jié)點(diǎn)“尾插入”。 DLinkedList DInvert(DLinkedList L) ∥將雙向循環(huán)鏈表L位置是偶數(shù)的結(jié)點(diǎn)逆置插入到鏈表尾部

29、{p=L->next; ∥p指向第一元素 Q=p->prior; ∥Q指向最后一個(gè)元素 pre=L?; ∥pre指向鏈表中位置為奇數(shù)的結(jié)點(diǎn)的前驅(qū) r=L?; ∥r指向鏈表中偶數(shù)結(jié)點(diǎn)的尾結(jié)點(diǎn) i=0?; ∥i記錄結(jié)點(diǎn)序號 while(p?!= Q) ∥尋找插入位置 {i++?; if(i%2) ∥處理序號為奇數(shù)的結(jié)點(diǎn) {p->prior=pre?;pre->next=p?;pre=p; p=p->next;} e

30、lse ∥處理序號為偶數(shù)的結(jié)點(diǎn) {u=p?; ∥記住當(dāng)前結(jié)點(diǎn) p=p->next?;∥p指向下個(gè)待處理結(jié)點(diǎn) u->prior=r->prior;?∥以下4個(gè)語句將結(jié)點(diǎn)插入鏈表尾 u->next=r; r->prior->next=u; r->prior=u; r=u; ∥指向新的表尾 } } 2.14????????????? 設(shè)單向鏈表的頭指針為head,試設(shè)計(jì)算法,將鏈表按遞增的順序就地排序。 【題目分析】本題中的“就地排序”,可理解為不另辟空間,這里利用直接插入原則把鏈表

31、整理成遞增有序鏈表。 LinkedList LinkListInsertSort(LinkedList head) ∥head是帶頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表,本算法利用直接插入原則將鏈表整理成遞增的有序鏈表 {if(head->next!=null) ∥鏈表不為空表 {p=head->next->next; ∥p指向第一結(jié)點(diǎn)的后繼 head->next->next=null; ∥直接插入原則認(rèn)為第一元素有序,然后從第二元素起依次插入 while(p!=null) {r=p->next; ∥暫存p的后繼 q=head; while(

32、q->next && q->next->datadata) q=q->next;∥查找插入位置 p->next=q->next; ∥將p結(jié)點(diǎn)鏈入鏈表 q->next=p; p=r; } } } ? 2.15????????????? 已知遞增有序的三個(gè)單鏈表分別代表集合A,B和C,設(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)A=A∪(B∩C),并使結(jié)果鏈表仍保持遞增。要求算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(|A|+|B|+|C|)。其中,|A|為集合A的元素個(gè)數(shù)。 【題目分析】本題首先求B和C的交集,即求B和C中共有元素,再與A求并集,同時(shí)刪除重復(fù)元素,以保持結(jié)果A遞增。 Linked

33、List union(LinkedList A,B,C) ∥A、B和C均是帶頭結(jié)點(diǎn)的遞增有序的單鏈表,本算法實(shí)現(xiàn)A=A∪(B∩C) ∥使結(jié)果表A保持遞增有序 {pa=A->next;pb=B->next;pc=C->next;∥設(shè)置三個(gè)工作指針 pre=A; ∥pre指向結(jié)果鏈表中當(dāng)前待合并結(jié)點(diǎn)的前驅(qū) A->data=MaxElemType;∥同類型元素最大值,起監(jiān)視哨作用 while(pa || pb && pc) {while(pb && pc) if(pb->datadata) pb=pb->next; else if(pb->d

34、ata>pc->data) pc=pc->next; else break; ∥B表和C表有公共元素 if(pb && pc) {while(pa && pa->datadata)∥先將A中小于B,C公共元素部分鏈入 {pre->next=pa;pre=pa;pa=pa->next;} if(pre->data!=pb->data) {pre->next=pb;pre=pb;pb=pb->next;pc=pc->next;} else{pb=pb->next;pc=pc->next;

35、} ∥ 若A中已有B,C公共元素,則不再存入結(jié)果表 } }∥ while(pa||pb&&pc) if(pa) pre->next=pa; else pre->next=null; ∥當(dāng)B,C無公共元素,將A中剩余鏈入 }∥算法Union結(jié)束 2.16????????????? 順序表la與lb非遞減有序,順序表空間足夠大。試設(shè)計(jì)一種高效算法,將lb中元素合到la中,使新的la的元素仍保持非遞減有序。高效指最大限度地避免移動(dòng)元素。 【題目分析】順序存儲結(jié)構(gòu)的線性表的插入,其時(shí)間復(fù)雜度為O(n),平均移動(dòng)近一半的元素。線性表la和lb合并時(shí),

36、若從第一個(gè)元素開始,一定會造成元素后移,這不符合本題“高效算法”的要求。應(yīng)從線性表的最后一個(gè)元素開始比較,大者放到最終位置上。設(shè)兩線性表的長度各為m和n ,則結(jié)果表的最后一個(gè)元素應(yīng)在m+n位置上。這樣從后向前,直到第一個(gè)元素為止。 SeqList Union(SeqList la, SeqList lb) ∥la和lb是順序存儲的非遞減有序線性表,本算法將lb合并到la中,元素仍非遞減有序 { m=la.last;n=lb.last;∥m,n分別為線性表la和lb的長度 k=m+n-1; ∥k為結(jié)果線性表的工作指針(下標(biāo)) i=

37、m-1;j=n-1; ∥i,j分別為線性表la和lb的工作指針(下標(biāo)) while(i>=0 && j>=0) if(la.data[i]>=lb.data[j]) la.data[k--]=la.data[i--]; else la.data[k--]=lb.data[j--]; while(j>=0) la.data[k--]=lb.data[j--]; la.last=m+n; return la; } 【算法討論】算法中數(shù)據(jù)移動(dòng)是主要操作。在最佳情況下(lb的最小元

38、素大于la的最大元素),僅將lb的n個(gè)元素移(拷貝)到la中,時(shí)間復(fù)雜度為O(n),最差情況,la的所有元素都要移動(dòng),時(shí)間復(fù)雜度為O(m+n)。因數(shù)據(jù)合并到la中,所以在退出第一個(gè)while循環(huán)后,只需要一個(gè)while循環(huán),處理lb中剩余元素。第二個(gè)循環(huán)只有在lb有剩余元素時(shí)才執(zhí)行,而在la有剩余元素時(shí)不執(zhí)行。本算法 “最大限度的避免移動(dòng)元素”,是“一種高效算法”。 ? 2.17????????????? 已知非空線性鏈表由head指出,試寫一算法,將鏈表中數(shù)據(jù)域值最小的那個(gè)結(jié)點(diǎn)移到鏈表的最前面。要求:不得額外申請新的鏈結(jié)點(diǎn)。 【題目分析】 本題要求將鏈表中數(shù)據(jù)域值最小的結(jié)點(diǎn)移到鏈表的最

39、前面。首先要查找最小值結(jié)點(diǎn)。將其移到鏈表最前面,實(shí)質(zhì)上是將該結(jié)點(diǎn)從鏈表上摘下(不是刪除并回收空間),再插入到鏈表的最前面。 LinkedList Delinsert(LinkedList head) ∥本算法將非空線性鏈表head中數(shù)據(jù)域值最小的那個(gè)結(jié)點(diǎn)移到鏈表的最前面 {p=head->next;∥p是鏈表的工作指針 pre=head; ∥pre指向鏈表中數(shù)據(jù)域最小值結(jié)點(diǎn)的前驅(qū) q=p; ∥q指向數(shù)據(jù)域最小值結(jié)點(diǎn),初始假定是第一結(jié)點(diǎn) while (p->next) {if(p->next->datadata){pre=p;q=p->next

40、;} ∥找到新的最小值結(jié)點(diǎn) p=p->next; } if(q!=head->next) ∥若最小值是第一元素結(jié)點(diǎn),則不需再操作 {pre->next=q->next; ∥將最小值結(jié)點(diǎn)從鏈表上摘下 q->next=head->next; ∥將q結(jié)點(diǎn)插到鏈表最前面 head->next=q; } }∥Delinsert ? 2.18 設(shè)la是帶頭結(jié)點(diǎn)的非循環(huán)雙向鏈表的指針,其結(jié)點(diǎn)中除有prior,data和next外,還有一訪問頻度域freq,其值在鏈表初始使用時(shí)為0。當(dāng)在鏈表中進(jìn)行ListLocate(la,x)運(yùn)算時(shí),若查找失敗,

41、則在表尾插入值為x的結(jié)點(diǎn);若查找成功,值為x的結(jié)點(diǎn)的freq值增1,并要求鏈表按freq域值非增(遞減)的順序排列,且最近訪問的結(jié)點(diǎn)排在頻度相同的結(jié)點(diǎn)的后面,使頻繁訪問的結(jié)點(diǎn)總是靠近表頭。試編寫符合上述要求的ListLocate(la,x)運(yùn)算的算法,返回找到結(jié)點(diǎn)的指針。 【題目分析】首先在雙向鏈表中查找數(shù)據(jù)值為x的結(jié)點(diǎn),查到后,將結(jié)點(diǎn)從鏈表上摘下,然后再順結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)鏈查找該結(jié)點(diǎn)的位置。 DLinkList ListLocate(DLinkedList L,ElemType x) ∥ L是帶頭結(jié)點(diǎn)的按訪問頻度遞減的雙向鏈表,本算法先查找數(shù)據(jù)x ∥查找成功時(shí)結(jié)點(diǎn)的訪問頻度域

42、增1,最后將該結(jié)點(diǎn)按頻度遞減插入鏈表中 {DLinkList p=L->next,q; ∥p為L表的工作指針,q為p的前驅(qū),用于查找插入位置 while(p && p->data!=x) p=p->next;∥ 查找值為x的結(jié)點(diǎn) if(!p) {printf(“不存在所查結(jié)點(diǎn)\n”); exit(0);} else { p->freq++; ∥ 令元素值為x的結(jié)點(diǎn)的freq域加1 p->next->prior=p->prior; ∥ 將p結(jié)點(diǎn)從鏈表上摘下 p->prior->next=p->next;

43、 q=p->prior; ∥ 以下查找p結(jié)點(diǎn)的插入位置 while(q !=L && q->freqfreq) q=q->prior; p->next=q->next; q->next->prior=p;∥ 將p結(jié)點(diǎn)插入 p->prior=q; q->next=p; } return(p); ∥返回值為x的結(jié)點(diǎn)的指針 } ∥ 算法結(jié)束 ? 2.19????????????? 三個(gè)帶頭結(jié)點(diǎn)的線性鏈表la、lb和lc中的結(jié)點(diǎn)均依元素值自小至大非遞減排列(可能存在

44、兩個(gè)以上值相同的結(jié)點(diǎn)),編寫算法對la表進(jìn)行如下操作:使操作后的la中僅留下三個(gè)表中均包含的數(shù)據(jù)元素的結(jié)點(diǎn),且沒有值相同的結(jié)點(diǎn),并釋放所有無用結(jié)點(diǎn)。限定算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(m+n+p),其中m、n和p分別為三個(gè)表的長度。 【題目分析】 留下三個(gè)鏈表中公共數(shù)據(jù),首先查找兩表la和B中公共數(shù)據(jù),再去lc中找有無該數(shù)據(jù)。要消除重復(fù)元素,應(yīng)記住前驅(qū),要求時(shí)間復(fù)雜度O(m+n+p),在查找每個(gè)鏈表時(shí),指針不能回溯。 LinkedList lcommon(LinkedList la,lb,lc) ∥本算法使la表留下la、lb和lc三個(gè)非遞減有序表共同結(jié)點(diǎn),無重復(fù)元素 {pa=la->next;

45、pb=lb->next;pc=lc->next; ∥pa,pb和pc分別是la,lb和lc三個(gè)表的工作指針 pre=la; la->data=MaxElemType ∥pre是la表當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)的指針,頭結(jié)點(diǎn)作監(jiān)視哨 while(pa && pb && pc) ∥當(dāng)la,lb和lc表均不空時(shí),查找三表共同元素 {while(pa&&pa->data==pre->data) {u=pa; pa=pa->next; free(u);}//刪la中相同元素 while(pb && pc) if(pb->datadata)pb=pb->nex

46、t; ∥結(jié)點(diǎn)元素值小時(shí),后移指針 else if(pb->data>pc->data)pc=pc->next; else break ;∥處理lb和lc表元素值相等的結(jié)點(diǎn) if(pb && pc) {while(pa && pa->datadata){u=pa;pa=pa->next;free(u);} if(pa && pa->data>pc->data){pb=pb->next; pc=pc->next;} else if(pa && pa->data==pc->data)∥pc,pa和p

47、b對應(yīng)結(jié)點(diǎn)元素值相等 {pre->next=pa;pre=pa;pa=pa->next;∥將新結(jié)點(diǎn)鏈入la表 pb=pb->next;pc=pc->next; ∥鏈表的工作指針后移 }∥pc,pa和pb對應(yīng)結(jié)點(diǎn)元素值相等 } }∥while(pa && pb && pc) pre->next=null; ∥置新la表表尾 while(pa!=null) ∥刪除原la表剩余元素。 {u=pa;pa=pa->next;free(u);} }∥算法結(jié)束 【算法

48、討論】 算法中l(wèi)a表、lb表和lc表均從頭到尾(嚴(yán)格說lb、lc中最多一個(gè)到尾)遍歷一遍,算法時(shí)間復(fù)雜度符合O(m+n+p)。算法主要由while(pa && pb && pc)控制。三表有一個(gè)到尾則結(jié)束循環(huán)。要注意頭結(jié)點(diǎn)的監(jiān)視哨的作用,否則第一個(gè)結(jié)點(diǎn)要特殊處理。算法最后要給新la表置結(jié)尾標(biāo)記,同時(shí)若原la表沒到尾,還應(yīng)釋放剩余結(jié)點(diǎn)所占的存儲空間。 第3章???????????????????? 棧和隊(duì)列 一、基礎(chǔ)知識題 3.1? 有五個(gè)數(shù)依次進(jìn)棧:1,2,3,4,5。在各種出棧的序列中,以3,4先出的序列有哪幾個(gè)。(3在4之前出棧)。 【解答】34215 ,34

49、251, 34521 ? 3.2? 鐵路進(jìn)行列車調(diào)度時(shí),常把站臺設(shè)計(jì)成棧式結(jié)構(gòu),若進(jìn)站的六輛列車順序?yàn)椋?,2,3,4,5,6, 那么是否能夠得到435612, 325641, 154623和135426的出站序列,如果不能,說明為什么不能; 如果能, 說明如何得到(即寫出"進(jìn)棧"或"出棧"的序列)。 【解答】輸入序列為123456,不能得出435612和154623。不能得到435612的理由是,輸出序列最后兩元素是12,前面4個(gè)元素(4356)得到后,棧中元素剩12,且2在棧頂,不可能讓棧底元素1在棧頂元素2之前出棧。不能得到154623的理由類似,當(dāng)棧中元素只剩23,且3在棧頂

50、,2不可能先于3出棧。 得到325641的過程如下:1 2 3順序入棧,32出棧,得到部分輸出序列32;然后45入棧,5出棧,部分輸出序列變?yōu)?25;接著6入棧并退棧,部分輸出序列變?yōu)?256;最后41退棧,得最終結(jié)果325641。 得到135426的過程如下:1入棧并出棧,得到部分輸出序列1;然后2和3入棧,3出棧,部分輸出序列變?yōu)?3;接著4和5入棧,5,4和2依次出棧,部分輸出序列變?yōu)?3542;最后6入棧并退棧,得最終結(jié)果135426。 ? 3.3? 若用一個(gè)大小為6的數(shù)組來實(shí)現(xiàn)循環(huán)隊(duì)列,且當(dāng)前rear和front的值分別為0和3,當(dāng)從隊(duì)列中刪除一個(gè)元素,再加入兩個(gè)元素后

51、,rear和front的值分別為多少? 【解答】2和 4 ? 3.4? 設(shè)棧S和隊(duì)列Q的初始狀態(tài)為空,元素e1,e2,e3,e4,e5和e6依次通過棧S,一個(gè)元素出棧后即進(jìn)隊(duì)列Q,若6個(gè)元素出隊(duì)的序列是e3,e5,e4,e6,e2,e1,則棧S的容量至少應(yīng)該是多少? 【解答】 4 ? 3.5? 循環(huán)隊(duì)列的優(yōu)點(diǎn)是什么,如何判斷“空”和“滿”。 【解答】循環(huán)隊(duì)列解決了常規(guī)用0--m-1的數(shù)組表示隊(duì)列時(shí)出現(xiàn)的“假溢出”(即隊(duì)列未滿但不能入隊(duì))。在循環(huán)隊(duì)列中我們?nèi)杂藐?duì)頭指針等于隊(duì)尾指針表示隊(duì)空,而用犧牲一個(gè)單元的辦法表示隊(duì)滿,即當(dāng)隊(duì)尾指針加1(求模)等于隊(duì)頭指針時(shí),表示隊(duì)列滿。也有通過設(shè)

52、標(biāo)記以及用一個(gè)隊(duì)頭或隊(duì)尾指針加上隊(duì)中元素個(gè)數(shù)來區(qū)分隊(duì)列的“空”和“滿”的。 ? 3.6? 設(shè)長度為n的鏈隊(duì)列用單循環(huán)鏈表表示,若只設(shè)頭指針,則入隊(duì)和出隊(duì)的時(shí)間如何?若只設(shè)尾指針呢? 【解答】若只設(shè)頭指針,則入隊(duì)的時(shí)間為O(n),出隊(duì)的時(shí)間為O(1)。若只設(shè)尾指針,則入隊(duì)和出隊(duì)的時(shí)間均為O(1)。 ? 3.7? 指出下面程序段的功能是什么? (1)? void demo1(SeqStack S) {int i,arr[64],n=0; while(!StackEmpty(S)) arr[n++]=Pop(S); for(i=0;i

53、; } 【解答】程序段的功能是實(shí)現(xiàn)了棧中元素的逆置。 ? (2)? void demo2(SeqStack S,int m)∥設(shè)棧中元素類型為int型 {int x;SeqStack T; StackInit(T); while(!StackEmpty(S)) if((x=Pop(S)!=m) Push(T,x); while(!(StackEmpty(T)) {x=Pop(T); Push(S,x);} } 【解答】程序段的功能是刪除了棧中值為m的元素。 (3)? void demo3(SeQueue Q,int m)∥設(shè)隊(duì)列中元素類型為int型 {int x;

54、SeqStack S; StackInit(S); while(!QueueEmpty(Q)){x=QueueOut(Q); Push(S,x);} while(!StackEmpty(S)){x=Pop(s); QueueIn(Q,x);} } 【解答】程序段的功能是實(shí)現(xiàn)了隊(duì)列中元素的逆置。 ? 3.8? 試將下列遞推過程改寫為遞歸過程。 void ditui(int n) {i=n; while(i>1) printf(i--); } 【解答】void digui(int n) {if(n>1){printf(n);

55、 digui(n-1); } } ? 3.9? 寫出下列中綴表達(dá)式的后綴表達(dá)式: (1)A*B*C (2)(A+B)*C-D (3)A*B+C/(D-E) (4)(A+B)*D+E/(F+A*D)+C 【解答】(1)ABC** (2)AB+C*D- (3)AB*CDE-/+ (4)AB+D*EFAD*+/+C+ ? 3.10????????????? 選擇題:循環(huán)隊(duì)列存儲在數(shù)組A[0..m]中,則入隊(duì)時(shí)的操作為( )。 A. rear=rear+1 B. rear=

56、(rear+1) % (m-1) C. rear=(rear+1) % m D. rear=(rear+1) % (m+1) 【解答】D ? 3.11 選擇題:4個(gè)園盤的Hahoi塔,總的移動(dòng)次數(shù)為( )。 A.7 B. 8 C.15 D.16 【解答】C ? 3.12選擇題:允許對隊(duì)列進(jìn)行的操作有( )。 A. 對隊(duì)列中的元素排序 B. 取出最近進(jìn)隊(duì)的元素 C. 在隊(duì)頭元素之前插入元素 D. 刪除隊(duì)頭元素 【解答】D ? 二

57、、算法設(shè)計(jì)題 3.13 利用棧的基本操作,編寫求棧中元素個(gè)數(shù)的算法。 【題目分析】 將棧值元素出棧,出棧時(shí)計(jì)數(shù),直至??铡? 【算法】 int StackLength(Stack S) {//求棧中元素個(gè)數(shù) int n=0; while(!StackEmpty(S) {n++; Pop(S); } return n; } 算法討論:若要求統(tǒng)計(jì)完元素個(gè)數(shù)后,不能破壞原來?xiàng)#瑒t在計(jì)數(shù)時(shí),將原棧導(dǎo)入另一臨時(shí)棧,計(jì)數(shù)完畢

58、,再將臨時(shí)棧倒入原棧中。 int StackLength(Stack S) {//求棧中元素個(gè)數(shù) int n=0; Stack T; StackInit(T); //初始化臨時(shí)棧T while(!StackEmpty(S) {n++; Push(T,Pop(S)); } while(!StackEmpty(T) {Push(S,Pop(T)); } ret

59、urn n; } ? 3.14 雙向棧S是在一個(gè)數(shù)組空間V[m]內(nèi)實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)棧,棧底分別處于數(shù)組空間的兩端。試為此雙向棧設(shè)計(jì)棧初始化Init(S)、入棧Push(S,i,x)、出棧Pop(S,i)算法,其中i為0或1,用以指示棧號。 [題目分析]兩棧共享向量空間,將兩棧棧底設(shè)在向量兩端,初始時(shí),s1棧頂指針為-1,s2棧頂為m。兩棧頂指針相鄰時(shí)為棧滿。兩棧頂相向、迎面增長,棧頂指針指向棧頂元素。 #define ElemType int ∥假設(shè)元素類型為整型 typedef struct {ElemType V[m]; ∥??臻g int

60、 top[2]; ∥top為兩個(gè)棧頂指針 }stk; stk S; ∥S是如上定義的結(jié)構(gòu)類型變量,為全局變量 (1)? 棧初始化 int Init() {S.top[0]=-1; S.top[1]=m; return 1; //初始化成功 } (2)? 入棧操作: int push(stk S ,int i,int x) ∥i為棧號,i=0表示左棧,i=1為右棧,x是入棧元素。入棧成功返回1,否則返回0 {if(i<0||i>1){printf(“棧號輸入不對\n”);exit(0);} if(S.top[1]-S

61、.top[0]==1) {printf(“棧已滿\n”);return(0);} switch(i) {case 0: S.V[++S.top[0]]=x; return(1); break; case 1: S.V[--S.top[1]]=x; return(1); } }∥push (3)? 退棧操作 ElemType pop(stk S,int i) ∥退棧。i代表?xiàng)L?,i=0時(shí)為左棧,i=1時(shí)為右棧。退棧成功返回退棧元素 ∥否則返回-1 {if(i<0 || i>1){printf(“棧號輸入錯(cuò)誤\n”);exit(0);}

62、 switch(i) {case 0: if(S.top[0]==-1) {printf(“??誠n”);return(-1);} else return(S.V[S.top[0]--]); case 1: if(S.top[1]==m {printf(“??誠n”); return(-1);} else return(S.V[S.top[1]++]); }∥switch }∥算法結(jié)束 (4)? 判斷棧空 int Empty();

63、 {return (S.top[0]==-1 && S.top[1]==m); } [算法討論] 請注意算法中兩棧入棧和退棧時(shí)的棧頂指針的計(jì)算。s1(左棧)是通常意義下的棧,而s2(右棧)入棧操作時(shí),其棧頂指針左移(減1),退棧時(shí),棧頂指針右移(加1)。 ? 3.15設(shè)以數(shù)組Q[m]存放循環(huán)隊(duì)列中的元素,同時(shí)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志tag,以tag=0和tag=1來區(qū)別在隊(duì)頭指針(front)和隊(duì)尾指針(rear)相等時(shí),隊(duì)列狀態(tài)為“空”還是“不空”。試編寫相應(yīng)的入隊(duì)(QueueIn)和出隊(duì)(QueueOut)算法。 (1)?????? 初始化 SeQueue QueueInit(S

64、eQueue Q) {//初始化隊(duì)列 Q.front=Q.rear=0; Q.tag=0; return Q; } (2) 入隊(duì) SeQueue QueueIn(SeQueue Q,int e) {//入隊(duì)列 if((Q.tag==1) && (Q.rear==Q.front)) printf("隊(duì)列已滿\n"); else {Q.rear=(Q.rear+1) % m; Q.data[Q.rear]=e; if(Q.tag==0) Q.tag=1; //隊(duì)列已不空 } return Q; } (3)出隊(duì)

65、ElemType QueueOut(SeQueue Q) {//出隊(duì)列 if(Q.tag==0) printf("隊(duì)列為空\n"); else {Q.front=(Q.front+1) % m; e=Q.data[Q.front]; if(Q.front==Q.rear) Q.tag=0; //空隊(duì)列 } return(e); } ? 3.16假設(shè)用變量rear和length分別指示循環(huán)隊(duì)列中隊(duì)尾元素的位置和內(nèi)含元素的個(gè)數(shù)。試給出此循環(huán)隊(duì)列的定義,并寫出相應(yīng)的入隊(duì)(QueueIn)和出隊(duì)(QueueOut)算法。 【算法設(shè)計(jì)】 (1)

66、循環(huán)隊(duì)列的定義 typedef struct {ElemType Q[m]; ∥ 循環(huán)隊(duì)列占m個(gè)存儲單元 int rear,length; ∥ rear指向隊(duì)尾元素,length為元素個(gè)數(shù) }SeQueue; (2) 初始化 SeQueue QueueInit (SeQueue cq) ∥cq為循環(huán)隊(duì)列,本算法進(jìn)行隊(duì)列初始化 { cq.rear=0; cq.length=0; return cq; } (3) 入隊(duì) SeQueue QueueIn(SeQueue cq,ElemType x) ∥cq是以如上定義的循環(huán)隊(duì)列,本算法將元素x入隊(duì) {if(cq.length==m) return(0); ∥ 隊(duì)滿 else {cq.rear=(cq.rear+1) % m; ∥ 計(jì)算插入元素位置 cq.Q[cq.rear]=x; ∥ 將元素x入隊(duì)列 cq.length++; ∥ 修改隊(duì)列長度 } return (cq); }

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