数据结构课程设计汉诺塔问题.docx
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数据结构课程设计汉诺塔问题
1．系统需求分析
1.1问题描述
（一）、课程设计题目：
汉诺塔问题
（二）、目的与要求：
1、目的：
（1）要求学生达到进一步熟练掌握C语言的基本知识和技能；
（2）基本掌握利用VC++6.0制作页面的基本思路和方法；
（3）能够利用所学的基本知识和技能，解决简单的汉诺塔问题。
2、基本要求：
（1）要求利用VC++6.0以及MFC控件来完成系统的设计；
（2）要求在设计的过程中，建立清晰的类层次；
（3）在系统中定义类，每个类中要有各自的属性和方法；
（4）在系统的设计中，至少要用到C中的一种算法。
3、创新要求：
在基本要求达到后，可进行创新设计，如根据查找结果进行修改的功能。
4、写出设计说明书
（三）、设计方法和基本原理：
1、问题描述（功能要求）：
界面划出大小不等，颜色不同的矩形块分别代表各盘子，盘子规模n为1~10，并可以选择人工控制演示和系统自动运行演示，如果是自动则还要输入演示速度。
在界面的上方显示正在移动的盘子的源座和目标座。
用人工操作时，按任意键移动一个盘子，这样可以清楚每一步过程。
如果是自动运行，可以选择移动一步的暂停时间。
要求用TurboC或VC6.0MFC实现的汉诺塔问题的图形程序。
设计思路：
用栈存放塔，定义三个堆栈，用来表示三个塔座，栈的每个结点类型为结构体，其中数据域存放盘子的代号，根据代号计算盘子的大小。
Top为塔的栈顶指针，即每个塔的具体高度。
例如，结构体可以定义如下：
StructH
{intdata[15];/*存放每个盘的代号*/
inttop;/*每个塔的具体高度*/
}num[3];
2、问题的解决方案：
根据系统功能要求，可以将问题解决分为以下步骤：
（1）利用VC++中的MFC控件制作出汉诺塔运行页面；
（2）完成类中各个成员函数的定义；
（3）完成系统的应用模块，根据不同按键的功能，在源程序中填入相应的代码；
（4）功能调试；
（5）完成系统总结报告以及系统使用说明书。
2．概要设计
2.1设计思路
对于一个类似的这样的问题，任何一个人都不可能直接写出移动盘子的每一个具体步骤。
可以利用这样的统筹管理的办法求解：
我们假设把该任务交给一个僧人，为了方便叙述，将他编号为64。
僧人自然会这样想：
假如有另外一个僧人能有办法将63个盘子从一个座移到另一个座，那么问题就解决了，此时僧人64只需这样做：
1.命令僧人63将63个盘子从A座移到C座
2.自己将最底下的最大的一个盘子从A座移到C座
3.再命令僧人63将63个盘子从B座移到C座
为了解决将63个盘子从A座移到B座的问题，僧人63又想：
如果能再有一个僧人62能将62个盘子移动到另一座，我就能将63个盘子从A座移动到B座。
他是这样做的：
1.命令僧人62将62个盘子从A移动到C
2.自己将一个盘子从A座移动到B座
3.再命令僧人62将62个盘子移到B座
再进行一次递归。
如此“层层下放”，直到后来找到第2个僧人，让他完成将2个盘子从一个座移到另一个座，进行到此，问题就解决了。
最后找到第1个僧人，让他完成将一个盘子从一个座移动到另一个座，至此，全部工作已经完成，都是可以执行的。
按照如此的思路设计递归算法，很容易得出盘子的移动方案。
另外是图形演示盘子的移动过程。
为了能够更加形象的表示盘子的移动过程。
在设计图形演示的时候，我们采用了图形动态演示。
首先我们将字幕、柱子、以及提示信息等等屏幕内容设置成固定不变，我们这里称之为舞台。
我们将盘子看作对象，一个盘子一个对象。
在设计演示过程的时候，只需要将盘子对象放置于二维界面中的不同信置，通过刷新屏幕，实现动画显示。
2.2系统总体设计
先对程序进行各功能类的定义，定义汉诺塔，显示塔的定义，运行盘子移动的函数，一般可以使用移动、显示等功能，运用数据结构的相关知识，利用一定的算法制作出汉诺塔程序。
能输入塔盘的数量（10以内）和塔盘移动速度，支持人和电脑操作，并且显示移动过程和移动次数，实现汉诺塔的动态掩饰，总的设计思路如下图所示：
该出租车计费系统由四个模块组成，分别是：
塔盘数量设置：
在1到10之间
移动速度调节：
以1000为一秒，输入移动速度
操作对象选择：
有人和电脑连个对象选择
移动过程显示：
将盘子移动的过程显示出来
各模块之间的关系为：
图1.汉诺塔功能结构体图
2.3程序流程图
2.3.1塔盘数量设置
图2.1塔盘数量设置部分
2.3.2移动速度调节
图2.2移动速度调节部分
2.3.3操作对象选择
图2.3操作对象选择部分
2.3.4汉诺塔求解流程图
图2.4汉诺塔求解流程图
3．详细设计
3.1模块设计
3.1.1塔和塔显示的定义
structT
{
inth;//塔的高度
intx;//塔的第一个盘的x坐标,y坐标等于（7+n-塔的高度h）
intl;//塔的第一个盘的长度
}ta[3]={{10,15,2},{0,0,0},{0,0,0}};
charhnt[18][79]={
{""},
{""},
{""},
{"╔════════════════════════════════════╗"},
{"║║"},
{"║║"},
{"║║"},
{"║▆║"},
{"║▆▆║"},
{"║▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"╚════════════════════════════════════╝"}};
intn;
intsum=0;
intcomputerorpeople=1;
intspeed=0;
voidcount_ta_1（intta_1）
{
inti;
intj;
intk=0;
for（i=7;i<7+n;i++）
for（j=4+ta_1*24;j<28+ta_1*24;j++）
{
if（hnt[i][j]!
=''）
{
for（;hnt[i][j+k]!
='';k++）;
ta[ta_1].x=j;
ta[ta_1].l=k;
return;
}
}
}
3.1.2塔盘移动的定义
voidmove（intta_1,intta_3）
{
inti;
sum++;
ta[ta_3].h++;
ta[ta_3].x=ta[ta_1].x+（ta_3-ta_1）*24;
ta[ta_3].l=ta[ta_1].l;
for（i=0;i{
hnt[7+n-ta[ta_3].h][ta[ta_3].x+i]=hnt[7+n-ta[ta_1].h][ta[ta_1].x+i];
hnt[7+n-ta[ta_1].h][ta[ta_1].x+i]='';
}
ta[ta_1].h--;
count_ta_1（ta_1）;
system（"cls"）;
//system（"clear"）;
for（i=0;i<7+n;i++）
printf（"%s\n",hnt[i]）;
printf（"%s",hnt[17]）;
printf（"\n\n从%c塔移动一个盘到%c塔\n",ta_1+65,ta_3+65）;
printf（"\n步数:
%d\n\n",sum）;
if（computerorpeople==2）
system（"pause"）;
else
for（i=0;i<200000*speed;i++）;
}
3.1.3塔盘移动规律的定义
voidhanoi（intta_1,intta_2,intta_3,intm）//递归,ta_1/ta_2/ta_3分别为3座塔的代号，m为盘子数
{
if（m==1）
move（ta_1,ta_3）;//如果盘子为1，将这个盘子从塔座A移动到塔座C
else
{
hanoi（ta_1,ta_3,ta_2,m-1）;//将塔座A的前m-1个盘子移到塔座B
move（ta_1,ta_3）;//将塔座A的第m个盘子移到塔座C
hanoi（ta_2,ta_1,ta_3,m-1）;//将塔座B的m-1个盘子移到塔座C
}
}
3.1.4主函数main（）
voidmain（）
{
inti;
printf（"请输入汉诺塔的高度（范围1->10）：
"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"请选择：
输入1由电脑自动控制；\n"）;
printf（"输入2由人控制。
\n"）;
printf（"请输入：
"）;
scanf（"%d",&computerorpeople）;
if（computerorpeople!
=1&&computerorpeople!
=2）
computerorpeople=1;
if（computerorpeople==1）
{
printf（"请输入移动盘的速度（例如：
输入1000则代表1秒）：
"）;
scanf（"%d",&speed）;
}
if（n<1||n>10）
n=10;
ta[0].h=n;
system（"cls"）;//执行dos下的清屏命令
//system（"clear"）;
for（i=0;i<7+n;i++）
printf（"%s\n",hnt[i]）;
printf（"%s\n\n",hnt[17]）;
system（"pause"）;
hanoi（0,1,2,n）;
if（computerorpeople==1）
system（"pause"）;
}
4.系统调试
（1）程序编写过程中对文件调用不熟悉，子函数调用不到位，根据题设条件不断改进才逐步完善。
（2）结构语句编写错误，不能准确把握在哪里终止，但通过书上的例题可以掌握。
（3）程序编写时容易出现一些小错误，比如没有分号、缺了大括号等等，需要编写完后仔细检查。
（4）程序运行虽然没有错误，不能达到想要的效果，这时就需要借鉴大家的意见，共同商讨最佳的答案。
5.运行结果
（1）有电脑自动控制的时候：
图5.1主菜单
（2）汉诺塔游戏界面：
图5.2汉诺塔界面
图5.3汉诺塔塔盘移动界面
（3）有人控制的时候：
图5.4塔盘移动有人控制选择菜单
图5.4汉诺塔塔盘移动有人控制界面1
图5.4汉诺塔塔盘移动有人控制界面2
图5.4汉诺塔塔盘移动有人控制界面3
（4）塔盘搬到C盘的界面：
图5.5塔盘搬到C盘的界面
6.心得体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数据结构迷宫方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我进一步熟悉了VC++6.0软件的使用。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。
果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
7.附录
7.1参考书目
数据结构教程/李春葆等编著.——3版.——北京：
清华大学出版，2009.3
7.2源程序
#include
#include
#include
#include
#include
structT
{
inth;//塔的高度
intx;//塔的第一个盘的x坐标,y坐标等于（7+n-塔的高度h）
intl;//塔的第一个盘的长度
}ta[3]={{10,15,2},{0,0,0},{0,0,0}};
charhnt[18][79]={
{""},
{""},
{""},
{"╔════════════════════════════════════╗"},
{"║║"},
{"║║"},
{"║║"},
{"║▆║"},
{"║▆▆║"},
{"║▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"║▆▆▆▆▆▆▆▆▆▆║"},
{"╚════════════════════════════════════╝"}};
intn;
intsum=0;
intcomputerorpeople=1;
intspeed=0;
voidcount_ta_1（intta_1）
{
inti;
intj;
intk=0;
for（i=7;i<7+n;i++）
for（j=4+ta_1*24;j<28+ta_1*24;j++）
{
if（hnt[i][j]!
=''）
{
for（;hnt[i][j+k]!
='';k++）;
ta[ta_1].x=j;
ta[ta_1].l=k;
return;
}
}
}
voidmove（intta_1,intta_3）
{
inti;
sum++;
ta[ta_3].h++;
ta[ta_3].x=ta[ta_1].x+（ta_3-ta_1）*24;
ta[ta_3].l=ta[ta_1].l;
for（i=0;i{
hnt[7+n-ta[ta_3].h][ta[ta_3].x+i]=hnt[7+n-ta[ta_1].h][ta[ta_1].x+i];
hnt[7+n-ta[ta_1].h][ta[ta_1].x+i]='';
}
ta[ta_1].h--;
count_ta_1（ta_1）;
system（"cls"）;
//system（"clear"）;
for（i=0;i<7+n;i++）
printf（"%s\n",hnt[i]）;
printf（"%s",hnt[17]）;
printf（"\n\n从%c塔移动一个盘到%c塔\n",ta_1+65,ta_3+65）;
printf（"\n步数:
%d\n\n",sum）;
if（computerorpeople==2）
system（"pause"）;
else
for（i=0;i<200000*speed;i++）;
}
voidhanoi（intta_1,intta_2,intta_3,intm）//递归,ta_1/ta_2/ta_3分别为3座塔的代号，m为盘子数
{
if（m==1）
move（ta_1,ta_3）;//如果盘子为1，将这个盘子从塔座A移动到塔座C
else
{
hanoi（ta_1,ta_3,ta_2,m-1）;//将塔座A的前m-1个盘子移到塔座B
move（ta_1,ta_3）;//将塔座A的第m个盘子移到塔座C
hanoi（ta_2,ta_1,ta_3,m-1）;//将塔座B的m-1个盘子移到塔座C
}
}
voidmain（）
{
inti;
printf（"请输入汉诺塔的高度（范围1->10）：
"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"请选择：
输入1由电脑自动控制；\n"）;
printf（"输入2由人控制。
\n"）;
printf（"请输入：
"）;
scanf（"%d",&computerorpeople）;
if（computerorpeople!
=1&&computerorpeople!
=2）
computerorpeople=1;
if（computerorpeople==1）
{
printf（"请输入移动盘的速度（例如：
输入1000则代表1秒）：
"）;
scanf（"%d",&speed）;
}
if（n<1||n>10）
n=10;
ta[0].h=n;
system（"cls"）;//执行dos下的清屏命令
//system（"clear"）;
for（i=0;i<7+n;i++）
printf（"%s\n",hnt[i]）;
printf（"%s\n\n",hnt[17]）;
system（"pause"）;
hanoi（0,1,2,n）;
if（computerorpeople==1）
system（"pause"）;
}
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课题名称：
数据结构
项目
评价
设计方案的合理性与创造性
设计与调试结果
设计说明书的质量
答辩陈述与回答问题情况
课程设计周表现情况
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