用户登录系统.docx
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用户登录系统
数据结构大型实验
2015/2016
（1）
实验题目用户登录系统
学生姓名
学生学号—
主要工作树的结构、框架编写
负责人
学生班级
任课教师
提交日期
2016.1.2
计算机科学与技术学院
用户登录系统
一.实验题目和要求：
【问题描述】
在登录服务器系统时，都需要验证用户名和密码，如telnet远程登录服务
器。
用户输入用户名和密码后，服务器程序会首先验证用户信息的合法性。
由于
用户信息的验证频率很高，系统有必要有效地组织这些用户信息，从而快速查找
和验证用户。
另外，系统也会经常会添加新用户、删除老用户和更新用户密码等操作，因此，系统必须采用动态结构，在添加、删除或更新后，依然能保证验证过程的快速。
请采用相应的数据结构模拟用户登录系统，其功能要求包括用户登录、用户密码更新、用户添加和用户删除等。
【基本要求】
1.要求自己编程实现二叉树结构及其相关功能，以存储用户信息，不允许使用标准模板类的二叉树结构和函数。
同时要求根据二叉树的变化情况，进行相应的平衡操作，即AVL平衡树操作，四种平衡操作都必须考虑。
测试时，各种情况都需要测试，并附上测试截图；
2.要求采用类的设计思路，不允许出现类以外的函数定义，但允许友元函数。
主函数中只能出现类的成员函数的调用，不允许出现对其它函数的调用。
3.要求采用多文件方式：
.h文件存储类的声明，.cpp文件存储类的实现，主函数main存储在另外一个单独的cpp文件中。
如果采用类模板，则类的声明和实现都放在.h文件中。
4.要求源程序中有相应注释；
5.不强制要求米用类模板，也不要求米用可视化窗口；
6.要求测试例子要比较详尽，各种极限情况也要考虑到，测试的输出信息要详
细易懂，表明各个功能的执行正确；
7.要求采用VisualC++6.0及以上版本进行调试；
设计思路:
1.系统总体设计：
采用平衡二叉查找树（AVL,以用户名（IP）作为比较的关键词进行插入。
平衡二叉查找树是在二叉搜索树（BST的基础上进行了优化，使得树基本达到平衡。
定义内部类userNode来存储AVL树的节点信息。
2.系统功能设计：
要创建一颗包含用户名和用户密码的二叉树，要能适应频繁的查找，因为每
个用户名是唯一的，将用户名（string类型）作为AVL树的比较参数，这样就可以实现快速的插入、删除和查找，重定义userNode类的比较函数。
AVL树是用模板类实现的，这样就可以直接比较两个用户类，方便了很多。
图1系统功能结构图
3.类的设计：
//节点的类
classuserNode
{
private:
stringname;
stringpassword;
shortintheight;
public:
userNode*left;
userNode*right;
userNode（conststring&name,conststring&password）;
userNode（constuserNode&temp）;
voidsetName（conststring&name）;
voidsetPassword（conststring&password）;
stringgetName（）;
stringgetPassword（）;
intgetHeight（）;
voidchangeHeight（constintheight）;//改变树的高度boolcheckName（conststring&name）;
};
//树的类
classtree
{
private:
userNode*root;
public:
tree（）;
~tree（）;
voidinsert_node（userNode*&t,userNode&temp）;
voidinsert_node（userNode&temp）;//新建一个节点
voidremove（userNode*&r,userNode*&temp）;
voidremove（userNode*&temp）;//删除一个节点
voidclear（userNode*t）;
voidclear（）;
voidprint（）;
voidprint（intindex,userNode*r）;//输岀一棵树
voidPrint（）;
voidPrint（ofstream&ofile,userNode*&r）;//写入文件
voidrotateL（userNode*&r）;//左旋
voidrotateR（userNode*&r）;//右旋
voidrotateDoubleLR（userNode*&r）;//左右旋
voidrotateDoubleRL（userNode*&r）;//右左旋
voidrightBalance（userNode*&r）;
voidleftBalance（userNode*&r）;
userNode*findNode（strings）;//搜索一个节点
userNode*searchLeftMaxNode（userNode*&r,userNode*&R）;
};
//框架类
classframe
{
treemyTree;
public:
frame（）;
voidview（）;//显示主界面
voidLogin（）;//登录界面
voidtestInsert（）;//插入一个节点
voidprintTree（）;//画岀一棵树
};
4.主程序的设计:
图2类的调用
三•调试分析：
1.技术难点分析：
（1）查询操作时，怎么能找到相应用户的节点？
考虑到用户名的唯一性，所以将用户名作为AVL树的关键词，以字符串来比较大小，进行排序，重定义userNode类的比较操作符，只比较IP,因此，在查询的时候，新建一个userNode的对象，其IP赋值为所要查询的IP，然后调用查找函数，可找到对应的点
（2）AVL树的实现
看书，上网查询。
先了解二叉查找树（BST的实现，二叉查找树（BST是一种很好的数据结构，它的特点是，对其任一节点，都满足该节点的左子树的所有点的值都小于该节点，而右子树则是大于。
我采用链表来实现它，创建关于节点的
一个类Node，内含描述该节点的值，及左右指针。
我定义insert_node（）函
数来实现新节点的插入。
AVL树相对于BST树，多了平衡两字，树都有高度，而AVL树就是要求每一个节点的左子树和右子树的高度差不超过1，这样就能使其
尽可能的减小整棵树的高度，使时间复杂度能稳定在O（logN）,但我们不可能去约束用户的输入，因此，引入了四种旋转：
I是新插入的节点
图4左旋
图5先右旋再左旋
图6先左旋再右旋
（3）修改密码或删除用户后如何返回上一界面？
经反复修改，未果，遂放弃。
2.调试错误分析：
（1）登陆时密码要正确
rD:
\C++\^^iS®2015\DateStructureexpwriment\Debug\Date1欢迎进人用户登录界面！
（输人00逅回上—界面〉
请输入账号;
159
请输入密码;
图7用户登录界面
（2）登陆时用户要存在
■D:
\C++型试验2015\DateStructureexpwriment\Debug\DateStructur.^欢迎进入用户登录界面「（输入盹返回上一界面〉
请输入账号|
12
图8用户不存在界面
（3）新建用户名不能已存在
■D:
\C+型试验2015\DateStructureexpwnment\Debug\DateSx
欢迎进入用户注册界面！
t输入胴追回上一界面〉
请输入用户名：
159
该用户已存在！
请按任意键继绫…
图9用户名已存在界面
四、测试结果分析:
1）
主界面
■D:
\C++U＜型试验2015\DateStructureexpwriment\Debug\DateStructur...
一用图一入形一进录鵜岀一迎登注一黒-「..：
」2.3,4.
攫狗拼音输入法全:
图10主界面
2）登录界面
■。
:
\匚++伏型试验2015\DateStructureexpwriment\Debug\DateStructur.,.欢迎进入用户聲录界面！
t输入歸返回上一鼎面亍
请输入账号：
159
请输入密码：
密码输入正确，成功登陆
捜狗拼音输入进也
图ii登录界面
3）注册界面
■D:
\C++\±^tj^^2015\DateStructureexpwriment\Debug\DateStructur...-眉迎进入用户注册界面！
＜输入唾回上一界面〉
请输入用户名：
23
请输入密码：
23
注册成功！
请按任意键继续•-•■
扌叟狗捋音输人法全：
图12注册界面
4）树图
5）修改密码
I"1D:
\C++V^T3C^2015\DateStructureeKpwriirient\Debug\DateStructur...-n!
输入新密码；六
请按農键继续•….
扌叟狗拼音输入进全：
图14修改密码
6）删除用户
•D:
\C+15\DateStructureexpwriment\Debug\DateStructur..."隸迎进入用户登录界面It输入ee返回上_
请输入账号：
159
请输入密码：
23
密码输入正礁，成功登陆
h®键继续…-
搜狗拼音输入进全：
图15删除用户界面
五、附录：
Node.h
#ineludevstring>
#inelude
#inelude
#include
#ineludeusingnamespaeestd;
elassuserNode
{
private:
stringname;
stringpassword;
shortintheight;
public:
userNode*left;
userNode*right;
userNode（eonststring&name,conststring&password）;
userNode（eonstuserNode&temp）;
voidsetName（eonststring&name）;
voidsetPassword（conststring&password）;
stringgetName（）;
stringgetPassword（）;
intgetHeight（）;
voidchangeHeight（constintheight）;//改变树的高度boolcheckName（conststring&name）;
};
Tree.h
#include"node.h"
#include
classtree
{
private:
userNode*root;
public:
tree（）;
~tree（）;
voidinsert_node（userNode*&t,userNode&temp）;
voidinsert_node（userNode&temp）;//新建一个节点
voidremove（userNode*&r,userNode*&temp）;
voidremove（userNode*&temp）;//删除一个节点
voidclear（userNode*t）;
voidclear（）;
voidprint（）;
voidprint（intindex,userNode*r）;//输岀一棵树
voidPrint（）;
voidPrint（ofstream&ofile,userNode*&r）;//写入文件
voidrotateL（userNode*&r）;//左旋
voidrotateR（userNode*&r）;//右旋
voidrotateDoubleLR（userNode*&r）;//左右旋
voidrotateDoubleRL（userNode*&r）;//右左旋
voidrightBalance（userNode*&r）;
voidleftBalance（userNode*&r）;
userNode*findNode（strings）;//搜索一个节点
userNode*searchLeftMaxNode（userNode*&r,userNode*&R）;
};
Frame.h
#include"tree.h"
classframe
{
treemyTree;
public:
frame（）;
voidview（）;//显示主界面
voidLogin（）;//登录界面
voidtestInsert（）;//插入一个节点
voidprintTree（）;//画岀一棵树
};
Node.cpp
#include"node.h"voiduserNode:
:
setName（conststring&name）
{
this->name=name;
}
voiduserNode:
:
setPassword（conststring&password）
{
this->password=password;
}
stringuserNode:
:
getName（）
{
returnname;
}
stringuserNode:
:
getPassword（）
{
returnpassword;
}
intuserNode:
:
getHeight（）
{
returnthis==NULL?
-1:
height;
}
voiduserNode:
:
changeHeight（constinth）
{
height=h;
}
booluserNode:
:
checkName（conststring&name）
{
if（this->name==name）returntrue;
elsereturnfalse;
}
userNode:
:
userNode（conststring&name,conststring&password）
{
this->name=name;
this->password=password;
height=O;
left=NULL;
right=NULL;
}
userNode:
:
userNode（constuserNode&temp）
{
this->name=temp.name;
this->password=temp.password;
height=0;
left=NULL;
right=NULL;
}
Tree.cpp
#include"tree.h"
#include
//构造函数
tree:
:
tree（）
{
root=NULL;
}
voidtree:
:
insert_node（userNode&temp）
{
insert_node（root,temp）;
}
voidtree:
:
insert_node（userNode*&r,userNode&t）
{
if（r==NULL）
{
r=newuserNode（t）;//若树为空，直接新建节点
}
elseif（r->getName（）==t.getName（））//若节点值相等，则用户名重复
{
return;
stringrename;
cout«"用？
户§名?
"vvt.getName（）v<"已？
经-存？
在"，？
请？
修T改?
"<t.setName（rename）;
insert_node（r,t）;
elseif（r->getName（）>t.getName（））
{
insert_node（r->left,t）;
if（r->left->getHeight（）-r->right->getHeight（）==2）
{
rightBalance（r）;
}
}
elseif（r->getName（）{
insert_node（r->right,t）;
if（r->right->getHeight（）-r->left->getHeight（）==2）{
leftBalance（r）;
}
r->changeHeight（max（r->left->getHeight（）,r->right->getHeight（））+1）;
}
//移除
voidtree:
:
remove（userNode*&r,userNode*&temp）
{
if（r==NULL）
{
return;
}
elseif（temp->getName（）getName（））
{
remove（r->left,temp）;
if（r->right->getHeight（）-r->left->getHeight（）==2）leftBalance（r）;
}
elseif（temp->getName（）>r->getName（））
{
remove（r->right,temp）;
if（r->left->getHeight（）-r->right->getHeight（）==2）rightBalance（r）;
}
else
{
if（r->left==NULL）
{
userNode*q=r;
r=r->right;
deleteq;
}
elseif（r->right==NULL）
{
userNode*q=r;
r=r->left;
deleteq;
}
else{
userNode*R;
r=searchLeftMaxNode（r,R）;
remove（r->left,R）;
if（r->right->getHeight（）-r->left->getHeight（）==2）leftBalance（r）;
}
}
if（r）
r->changeHeight（max（r->left->getHeight（）,r->right->getHeight（））+1）;
}
voidtree:
:
remove（userNode*&temp）
{
remove（root,temp）;
}
voidtree:
:
print（）
{
print（0,root）;
}
voidtree:
:
print（intindex,userNode*r）
{
if（r）
{
print（index+8,r->right）;
cout<getName（）v<"（"<left->getHeight（）-r->right->getHeight（）<<）"<print（index+8,r->left）;
}
}
voidtree:
:
Print（ofstream&ofile,userNode*&r）
{
if（r）
{
Print（ofile,r->left）;
ofile<getName（）<<","<getPassword（）<<'\n';
Print（ofile,r->right）;
}
}
voidtree:
:
Print（）
{
userNode*p=root;
ofstreamofile;
ofile.open（"user.txt"）;
assert（ofile.is_open（））;
Print（ofile,p）;
ofile.close（）;
}
voidtree:
:
rotateL（userNode*&r）
{
userNode*R=r->right;
r->right=R->left;
R->left=r;
r->changeHeight（max（r->left->getHeight（）,r->right->getHeight（））+1）;
R->changeHeight（max（R->left->getHeight（）,r->getHeight（））+1）;
r=R;
}
voidtree:
:
rotateR（userNode*&r）
{
userNode*L=r->left;
r->left=L->right;
L_>right=r;
r->changeHeight（max（r->left->getHeight（）,r->right->getHeight（））+1）;
L->changeHeight（max（L->left->getHeight（）,r->getHeight（））+1）;
r=L;
}
voidtree:
:
rotateDoubleLR（userNode*&r）
{
rotateL（r->left）;
rotateR（r）;
}
voidtree:
:
rotateDoubleRL（userNode*&r）
{
rotateR（r->right）;
rotateL（r）;
}
voidtree:
:
rightBalance（userNode*&r）
{
userNode*temp=r->left;
if（temp->left->getHeight（）-temp->right->getHeight（）==-1）rotateDoubleLR（r）;
elserotateR（r）;
}
voidtree:
:
leftBalance（userNode*&r）
{
userNode*temp=r->right;
if（temp->left->getHeight（）-temp->right->getHeight（）==1）rotateDoubleRL（r）;
elserotateL（r）;
}
userNode*tree:
:
findNode（strings）
{
userNode*r=root;
while（r）
{
if（s==r->getName（））
returnr;
elseif（sgetName（））
r=r->left;
elseif（s>r->getN
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