2022年数据结构习题第九章查找答案 .pdf
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1、学习必备欢迎下载第 9 章集合一选择题1.C 2.A 3.1D 3.2C 4.D 5.B 6.D 7.D 8.C 9.A 10.D 11.B 12.1C 12.2C 13.1C 13.2D 13.3G 13.4H 14.1E 14.2B 14.3E 14.4B 14.5B 15.1B 15.2A 16.A 17.C 18.C 19.C 20.D 21.B 22.C 23.B 24.C 25.1B 25.2F 25.3I 26.A 27.D 28.C 29.1A 29.2C 30.B 31.D 32.D 33.C 34.D 35.1D 35.2C 36.C 二判断题1. 2. 3. 4. 5.
2、6. 7. 8. 9. 10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.部分答案解释如下。4不能说哪种哈希函数的选取方法最好,各种选取方法有自己的适用范围。8哈希表的结点中可以包括指针,指向其元素。11单链表不能使用折半查找方法。20按插入后中序遍历是递增序列的原则,若某结点只有右子树,而插入元素的关键字小于该结点的关键字,则会插入到该结点的左侧,成为其左孩子。 这种插入就不是插入到叶子下面。21 从平衡因子定义看, 完全二叉树任一结点的平衡因子的绝对值确实是小于等于1。 但是,平
3、衡二叉树本质上是二叉排序树,完全二叉树不一定是排序树。故不能说完全二叉树是平衡二叉树。23某结点的左子树根结点不一定是它的中序前驱,其右子树根结点也不一定是它的中序后继。24在等概率下,查找成功时的平均查找长度相同,查找失败时的平均查找长度不相同。26只有被删除结点是叶子结点时命题才正确。三填空题1n n+1 24 36,9,11,12 45 526(第 4 层是叶子结点, 每个结点两个关键字) 61,3,6,8,11,13,16,19 75,96 8m-1, m/2 -1 92,4,3 10 (1) 哈希函数 (2) 解决冲突的方法 (3) 选择好的哈希函数 (4) 处理冲突的方法 (5)
4、均匀 (6)简单11 AVL树(高度平衡树,高度平衡的二叉排序树),或为空二叉树,或二叉树中任意结点左子树高度与右子树高度差的绝对值小于等于1。12小于等于表长的最大素数或不包含小于20 的质因子的合数 1316 14 2n+1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 34 页学习必备欢迎下载15 (1)45 (2)45 (3)46 (块内顺序查找) 16k(k+1)/2 1730, 31.5 (块内顺序查找)18 (1) 顺序存储或链式存储 (2)顺序存储且有序 (3) 块内顺序存储,块间有序 (4) 散列存储19 (n+1)
5、/2 20(n+1)/n*log2(n+1)-1 21结点的左子树的高度减去结点的右子树的高度22 (1) 顺序表 (2) 树表 (3) 哈希表 (4) 开放定址方法(5) 链地址方法 (6) 再哈希 (7) 建立公共溢出区23直接定址法 24 logm/2()+1 25O(N) 26n(n+1)/2 27 54 2831 2937/12 30主关键字 31左子树右子树32插入删除 33 14 34(1)126 (2)64 (3)33 (4)65 35( 1)low=high (2) (low+hig) DIV 2 (3) binsrch:=mid (4)binsrch:=0 36 (1) k
6、 (2) Irear 38 (1)p!=null (2)pf=p (3)p!=*t (4)*t=null 四应用题1概念是基本知识的主要部分,要牢固掌握。这里只列出一部分,目的是引起重视,解答略。2( 1)散列表存储的基本思想是用关键字的值决定数据元素的存储地址( 2)散列表存储中解决碰撞的基本方法:开放定址法形成地址序列的公式是:Hi=( H(key)+di)% m ,其中 m是表长,di是增量。根据di取法不同,又分为三种:adi =1 ,2, m-1 称为线性探测再散列,其特点是逐个探测表空间,只要散列表中有空闲空间,就可解决碰撞,缺点是容易造成“聚集”,即不是同义词的关键字争夺同一散列
7、地址。bdi =12,-12,22,-22,k2(km/2) 称为二次探测再散列,它减少了聚集,但不容易探测到全部表空间,只有当表长为形如4j+3 (j 为整数)的素数时才有可能。cdi = 伪随机数序列,称为随机探测再散列。再散列法 Hi=RHi(key) i=1 , 2, k,是不同的散列函数,即在同义词产生碰撞时,用另一散列函数计算散列地址,直到解决碰撞。该方法不易产生“聚集”,但增加了计算时间。链地址法将关键字为同义词的记录存储在同一链表中,散列表地址区间用H0.m-1表示, 分量初始值为空指针。凡散列地址为i (0 i m-1)的记录均插在以Hi为头指针的链表中。这种解决方法中数据元
8、素个数不受表长限制,插入和删除操作方便,但增加了指针的空间开销。这种散列表常称为开散列表,而中的散列表称闭散列表,含义是元素个数受表长限制。建立公共溢出区设 H0.m-1为基本表,凡关键字为同义词的记录,都填入溢出区O0.m-1。(3) 用分离的同义词表和结合的同义词表解决碰撞均属于链地址法。链地址向量空间中的每个元素不是简单的地址,而是关键字和指针两个域,散列地址为i (0i m-1)的第一精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 34 页学习必备欢迎下载个关键字存储在地址空间向量第i 个分量的“关键字”域。前者的指针域是动态指
9、针,指向同义词的链表, 具有上面的优缺点;后者实际是静态链表,同义词存在同一地址向量空间(从最后向前找空闲单元),以指针相连。节省了空间,但易产生“堆积”,查找效率低。(4)要在被删除结点的散列地址处作标记,不能物理的删除。否则,中断了查找通路。(5)记录负载因子3评价哈希函数优劣的因素有:能否将关键字均匀影射到哈希空间上,有无好的解决冲突的方法,计算哈希函数是否简单高效。由于哈希函数是压缩映像,冲突难以避免。解决冲突的方法见上面2 题。4哈希方法的平均查找路长主要取决于负载因子(表中实有元素数与表长之比),它反映了哈希表的装满程度,该值一般取0.650.9 。解决冲突方法见上面2 题。5不一
10、定相邻。哈希地址为i (0i m-1)的关键字,和为解决冲突形成的探测序列i 的同义词,都争夺哈希地址i 。6散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 关键字14 01 9 23 84 27 55 20 比较次数1 1 1 2 3 4 1 2 平均查找长度:ASLsucc=(1+1+1+2+3+4+1+2)/8=15/8 以关键字 27 为例: H(27)=27%7=6 (冲突) H1=(6+1)%10=7 (冲突)H2=(6+22)%10=0 (冲突) H3=(6+33)%10=5 所以比较了4 次。7由于装填因子为0.8 ,关键字有8 个,所以表长为8/0.8=10 。(1)用除留余
11、数法,哈希函数为H(key)=key % 7 (2)散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 关键字21 15 30 36 25 40 26 37 比较次数1 1 1 3 1 1 2 6 (3)计算查找失败时的平均查找长度,必须计算不在表中的关键字,当其哈希地址为i (0i m-1)时的查找次数。本例中m=10 。故查找失败时的平均查找长度为:ASLunsucc=(9+8+7+6+5+4+3+2+1+1)/10=4.6 ASLsucc =16/8=2(4)int Delete (int hn,int k ) / 从哈希表hn 中删除元素k,若删除成功返回1,否则返回0 i=k%7;/ 哈
12、希函数用上面(1),即 H(key) =key % 7 if (hi= maxint)/maxint解释成空地址printf(“无关键字 %dn”, k); return (0); if (hi=k)hi=-maxint ;return (1); /被删元素换成最大机器数的负数else / 采用线性探测再散列解决冲突 j=i ; for (d=1;d n-1 ;d+) i=(j +d)%n ; / n为表长,此处为10 if (hi= maxint)return (0); /maxint解释成空地址if (hi=k) hi=-maxint;return (1); / for printf(“无
13、关键字%dn”, k); return (0)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 34 页学习必备欢迎下载 8散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 关键字15 24 10 19 17 38 18 40 比较次数1 1 2 1 4 5 5 5 哈希表 a: ASLsucc=24/8=3 ;散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 关键字15 17 24 10 19 40 38 18 比较次数1 3 1 2 1 2 4 4 哈希表 b: ASLsucc =18/8 9( 1)散列地址0 1 2 3 4 5 6 7
14、 8 9 10 11 12 关键字13 22 53 1 41 67 46 51 30 比较次数1 1 1 2 1 2 1 1 1 (2)装填因子 =9/13=0.7 (3)ASLsucc =11/9 ( 4)ASLunsucc =29/13 10 11ASLsucc=19/12 12常用构造哈希函数的方法有:(1)数字分析法该法事先需知道关键字集合,且关键字位数比散列表地址位数多,应选数字分布均匀的位。(2)平方取中法将关键字值的平方取中间几位作哈希地址。(3)除留余数法 H (key)=key%p,通常 p 取小于等于表长的最大素数。(4)折叠法将关键字分成长度相等(最后一段可不等)的几部分
15、,进行移位叠加或间界叠加,其值作哈希地址。(5)基数转换法两基数要互素,且后一基数要大于前一基数。在哈希表中删除一个记录,在拉链法情况下可以物理地删除。 在开放定址法下,不能物理地删除, 只能作删除标记。该地址可能是该记录的同义词查找路径上的地址,物理的删除就中断了查找路径。因为查找时碰到空地址就认为是查找失败。散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 关键字14 01 68 27 55 19 20 84 79 23 11 10 比较次数1 2 1 4 3 1 1 3 9 1 1 3 13( 1)散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 精
16、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 34 页学习必备欢迎下载关键字4 12 49 38 13 24 32 21 比较次数1 1 1 2 1 2 1 2 ASLsucc = ( 1+1+1+2+1+2+1+2)/8=11/8 ASLunsucc=(1+2+1+8+7+6+5+4+3+2+1)/11=40/11 (2) 13 题图 ASLsucc =11/8 ASLunsucc=19/11 14题( 2) ASLsucc=13/8 ASLunsucc=19/11 值得指出, 对用拉链法求查找失败时的平均查找长度有两种观点。其一,
17、认为比较到空指针算失败。以本题为例,哈希地址0、2、5、7、9 和 10 均为比较 1 次失败,而哈希地址1 和 3 比较 2 次失败,其余哈希地址均为比较3 次失败,因此,查找失败时的平均查找长度为 19/11 , 我们持这种观点。 还有另一种理解, 他们认为只有和关键字比较才计算比较次数,而和空指针比较不计算。照这种观点,本题的ASLunsucc=(1+1+2+2+2)/11=8/11 14由 hashf(x)=x mod 11 可知,散列地址空间是0 到 10,由于有 8 个数据,装载因子取0.7 。(1)散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 关键字33 1 13 12
18、34 38 27 22 比较次数1 1 1 3 4 1 2 8 ASLsucc=21/8 ASLunsucc=47/11 15(1)ASL=42/12 (2)a:ASLsucc=31/12 (2)b:ASLsucc=18/12 ( 注:本题 x 取小于等于x 的最大整数) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 34 页学习必备欢迎下载1617查找时,对关键字49,22,38,32,13各比较一次,对21,18 各比较两次18 ASLsucc = 15/1019 ASLsuss =16/11 20散列地址0 1 2 3 4 5
19、6 7 8 9 10 11 关键字231 89 79 25 47 16 38 82 51 39 151 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 34 页学习必备欢迎下载比较次数1 1 1 1 2 1 2 3 2 4 3 ASLsucc =21/11 21散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 关键字22 33 46 13 01 67 41 53 30 比较次数1 2 1 2 4 5 1 1 3 22(1)散 列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 关 键字32
20、17 63 49 24 40 10 30 31 46 47 比 较次数1 1 6 3 1 2 1 1 1 3 3 (2)查找关键字63,H(k)=63 MOD 16=15,依次与31,46,47,32,17,63 比较。(3)查找关键字60,H(k)=60 MOD 16=12,散列地址12 内为空,查找失败。(4)ASLsucc=23/11 23设用线性探测再散列解决冲突,根据公式Snl ( 1+1/ (1- ) /2 。可求出负载因子为 =0.67 。再根据数据个数和装载因子,可求出表长m=15/0.67 ,取 m=23 。设哈希函数 H(key)=(关键字首尾字母在字母表中序号之和)MOD
21、 23 。从上表求出查找成功时的平均查找长度为ASLsucc=19/152.0 ,满足要求。24( 1)哈希函数H(key)=(关键字各字符编码之和)MOD 7 (2)散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 关键字be cd aa ab ac ad bd bc ae ce 比较次数1 2 1 1 1 1 1 3 3 9 25 =0.7 ,所以表长取m=7/0.7=10 散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 关键字SAT WED SUN MON TUE THU FRI 比较次数6 1 1 1 2 3 4 ASLsucc=18/7 ASLunsucc=32/10 26( 1)散列
22、地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 关键字27 53 2 31 19 20 8 18 比较次数3 1 1 1 1 1 1 2 (2)ASLsuss =11/8 27( 1)散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 关键字0 3 29 200 32 45 58 100 10 126 400 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 34 页学习必备欢迎下载比较次数1 1 2 1 1 2 3 1 1 3 3 关键字 29 和 45 各发生 一次碰撞,关键字58,126 和 400 各发
23、生 两次碰撞,其余关键字无碰撞。(2)散列地址0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 关键字58 10 100 3 200 32 400 0 45 126 29 比较次数1 1 2 1 3 1 3 8 1 2 1 发生碰撞次数:100,126 一次; 200, 400 两次; 0 七次。其余关键字无碰撞。28由 =0.75 ,得表长m=11/0.75=15 (1)散列函数H(k)=k MOD 13(p 取小于等于表长的最大素数)(2)因为 p=13,散列地址取0 到 12,用链地址法解决冲突,实际长就取13。(2)ASLsucc=18/11 (3)ASLunsucc=24/1
24、3 29在B-树中查找关键字从根结点开始,从根往下查找结点,然后在结点内查找关键字,得出查找成功与否的结论。B+树的非终端结点是索引部分,其查找从根开始,从根往下查到关键字后, 要继续查到最下层结点,得到查找成功与否的结论。另外,B+树还可以在最下层从最小关键字开始,从左往右进行顺序查找,B-树则不能作顺序查找。30 m阶的 B+树和 B-树主要区别有三:(1)有 n 棵子树的结点中含有n(B-树中 n-1)个关键字;( 2)B+树叶子结点包含了全部关键字信息,及指向含关键字记录的指针,且叶子结点本身依关键字大小自小到大顺序链接;(3)B+树的非终端结点可以看成是索引部分,结点中只含其子树(根
25、结点)中最大(或最小)关键字。B+树的查找既可以顺序查找,也可以随机查找, B-只能顺序查找。31本题等价于“含有n 个关键字的m阶 B-树的最大高度是多少”?一次检索中最多走一条从根到叶子的路径,由于根结点至少有两棵子树,其余每个(除叶子)结点至少有m/2棵子树,则第三层至少有m/2 *2 个结点,第l+1 层至少有2* m/2l-1个结点。设B-树深度为 l+1 ,即第 l+1 层是叶子结点,叶子结点数是n+1(下面推导),故有n+12* m/2l-1,即 l logm/2()+1。附:推导 B- 树中叶子结点数s 与关键字数n 的关系式: s=n+1 设 B-树某结点的子树数为 Ci,则
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