数据结构课程设计纸牌游戏53999.docx
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数据结构课程设计纸牌游戏53999
纸牌游戏
1.课程设计目的
本课程设计是为了配合《数据结构》课程的开设,通过设计一完整的程序,使学生掌握数据结构的应用、算法的编写、类C语言的算法转换成C程序并用TC上机调试的基本方法。
2.设计方案论证
2.1课程设计任务
纸牌游戏,编号为1~52牌,正面向上,从第二开始,以2为基数,是2的倍数的牌翻一次,直到最后一牌;然后从第三牌开始,以3为基数,是3的倍数的牌翻一次,直到最后一牌;直到以52为基数的翻过,输出:
这时输出正面向上的牌有哪些?
2.2设计思路
2.2.1程序思路
编号为1的牌没有进行翻牌,即翻牌的次数为0,仍然为正面朝上;编号为2的牌在整个过程中只翻了一次,为反面朝上;编号为3的牌在整个过程中只翻了一次,为反面朝上;编号为4的牌在整个过程中翻了两次,为正面朝上;编号为5的牌在整个过程中翻了一次,为反面朝上;编号为6的牌在整个过程中翻了三次(由于6是2、3、6的倍数),为反面朝上;以此类推直至编号为52的牌,从上述过程可以总结出这样的规律:
从编号为1的第一牌到编号为52的最后一牌,只要它翻过的次数为偶数则是正面朝上,反之则为反面朝上。
因此我们可以依据每牌翻过的次数来确定它最终是否为正面向上,从而输出实验所需要的结果:
所有正面向上的牌的编号。
2.2.2数据结构的选择
因为编号为1~52的52牌没有要求在物理位置上相邻接,且在翻牌操作时要对编号依次进行判断,很容易想到用指针来进行操作。
为方便起见,我选用单链表这种数据结构来对52牌进行存储。
单链表是有限个具有相同类型的数据元素组成的链表,且该链表中的每一个结点只有一个指针域。
根据第一部分的问题分析可知该单链表中每个结点应包括三个部分:
存储该结点所对应的牌的编号信息data域、记录该结点所对应的牌的翻牌次数count域、存储其直接后继的存储位置的next域(指针域),其
结点结构图如下(其中data、count为整型,next为指针类型):
故可创建以单链表为存储结构的结构体,如下:
typestructnode
{intdata;//牌的编号
intcount;//记录翻牌的次数
structnode*next;//指向下一个结点的指针
}LinkList;//该单链表为LinkList类型
2.2.3概要设计
定义了单链表中结点的数据类型后,接下来就要创建单链表。
我选用的是尾插法创建带有头结点的单链表,运用malloc函数申请存空间。
然后设计翻牌程序,利用j%i=o的思想,并记录每牌翻过的次数。
再编写输出结果程序,思想是:
若翻牌的次数为偶数时则为正面朝上,输出该牌的编号。
最后编写主函数,主函数中调用子函数,并输出一些提示信息。
为了实现程序所需的功能,程序中用到三个子函数和一个主函数:
子函数1:
创建带有头结点的链表的函数LinkList*creat(intk)
子函数2:
翻牌函数LinkList*overcard(LinkList*head)
子函数3:
输出结果函数voidresult(LinkList*head)
主函数:
voidmain()
各函数模块间的调用关系如图1所示。
图1各函数调用关系
主函数流程图,如图2所示。
2.2.4详细设计和编码
(1)定义单链表结点类型:
typestructnode
{intdata;//牌的编号
intcount;//记录翻牌的次数
structnode*next;//指向下一个结点的指针
}LinkList;//该单链表为LinkList类型
(2)子函数1:
尾插法创建带有头结点的单链表LinkList*creat(intk)
说明:
形参k表示单链表中结点的个数
建立的过程大致如下:
一开始定义LinkList类型的三个指针变量*head、*p、*q:
LinkList*head,*p,*q;
定义并初始化记录结点个数的变量i:
inti=0;
首先申请头结点空间:
head=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
指针p指向头结点head:
p=head;
然后利用指针q再申请结点空间:
q=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
将结点成链表的核心操作如下:
while(i{q->data=i+1;//给每个结点的data赋值
q->count=0;//给每个结点的count赋值
p->next=q;//q到p之后
p=q;//将q作为新的p
q=q->next;//q指针后移
q=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
i++;}
p->next=NULL;//将最后一个结点的next域赋为空
return(head);
}
(3)子函数2:
翻牌函数LinkList*overcard(LinkList*head,intk)
说明;形参分别指头指针、结点个数
{定义一个LinkList类型指针p:
LinkList*p
因为翻牌时从基数2开始,可以使用for循环:
for(inti=2;i<=k;i++)
{p=head->next;//p指向首元素结点
while(p!
=NULL)
{if((p->data)%i==0)//若牌的编号能被基数i整除,则使p->count++
p->count++;
p=p->next;}//p指针后移
}
return(head);
}
(4)子函数3:
输出正面朝上的牌的编号函数voidresult(LinkList*head)
{定义一个LinkList类型指针q:
LinkList*q;
q=head->next;//q指向首元素结点
printf("正面向上的牌编号为:
");
while(q!
=NULL)
{if((q->count)%2==0)//若翻页的次数为偶数则正面朝上,输出
printf("%4d",q->data);
q=q->next;}
printf("\n");}
}
(5)主函数:
voidmain()
{charch;
intk=52;//共有52牌
LinkList*head,*p;
printf("执行此程序(Y),不执行此程序(Q)\n");
scanf("%c",&ch);
while
(1)
{if(ch=='Y')
{head=creat(k);
p=overcard(head,k);
result(p);}
elseif(ch=='Q')
{printf("退出程序!
\n");break;}
scanf("%c",&ch);}
}
3.设计结果与分析
3.1时间、空间性能分析
本算法的空间复杂度很低,只需要一个含有52个结点的单链表来存储已编号的52牌,因此空间复杂度为O(n)。
但是该算法的时间复杂度有点高,每个子函数中都用到了循环语句,尤其是在翻牌子程序中用到了双重循环,其时间复杂度为O(n2)。
3.2错误分析
在初次编写完成后出了一些语法和拼写上的小错误,导致运行结果不正确。
例如翻牌子程序中的用到了for循环:
for(inti=2;i于是我开始一句句研究代码,发现是循环条件出错了,应该为for(inti=2;i<=k;i++)。
出现这个错误是自己很大意,仿造上面的创建链表时的循环条件没有添加等于号而出错了。
这也警示我在编写代码时要边写边思考,防止出现大的错误。
3.3运行程序
进入主界面后,用户可以根据窗口提示得到想要的结果。
即输入Y则运行该程序,得到所有正面朝上的牌的编号,输入Q则不运行该程序,退出运行窗口。
程序开始运行,进入界面,如图3所示。
图3程序开始界面
用户想要执行程序,选择Y,进入下一界面,如图4所示。
图4执行程序界面
用户不想要执行程序,选择Q,进入的界面,如图5所示。
图5不执行程序界面
4设计体会
设计一个程序需要按一个完整的步骤来进行。
首先必须弄懂程序要解决的是什么问题。
在弄懂之后大脑中就要开始构思要用是什么方法来解决问题,在此期间需要“不择手段”,就是可以问同学、老师或者查阅相关资料通过网络等等,动用一切渠道把握别人的精髓来解决问题。
完成后就要把方法赋之于行动,主要是画出流程图和结构图,依照图设计出解决问题的各种算法随后编写出程序。
最后完成调试和纠错。
这方,都觉得挺高兴的,只有经过这个过程才会提高自己的发现问题、分析问题、解决问题的能力,使得思维更加严谨。
虽然这次课程设计不是很难,不是做一个比较大的系统,代码不算多,但是我认为要成功地完成一个程序,包括完整的实验报告都要投入必要的时间和精力,认真对待,这样我们可以收获不少东西。
在这次程序设计中,遇到了许多的问题,深知自己学习的知识还远远不够。
这是一种全面综合训练,是与课堂听讲,自学和练习相辅相成的,必不可少的一个教学环节。
学习和掌握此门功课,掌握了面向对象程序设计方法,并能边学简单的程序。
在此基础上,通过课程设计的综合训练,培养了我们实际分析问题,编程和动手能力,更系统掌握该门课程的主要容。
这次的课程设计为以后的学习打下了坚实的基础。
感老师给予我们这次机会,我会继续努力,在学习的这条路上不断攀登!
5参考文献
[1]新民,王燕芳.微型计算机控制技术[M],第2版.:
电子工业,2003.4:
305-350
[2]谭浩强.C程序设计(第三版)[M].:
清华大学,2005
[3]王昆仑.数据结构与算法[M].:
中国铁道,2007
[4]谭浩强.C程序设计指导[M].:
清华大学,2005
6附录:
带有注释的源程序
#include
#include
typedefstructnode
{intdata;//牌的编号
intcount;//记录翻牌的次数
structnode*next;//指向下一个结点的指针
}LinkList;
LinkList*creat(intk)//创建链表函数
{LinkList*head,*p,*q;
inti=0;
head=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));//申请头结点空间
p=head;//指针p指向头结点
q=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));//申请结点空间
while(i{q->data=i+1;//给每个结点的data赋值
q->count=0;//给每个结点的count赋值
p->next=q;//q到p之后
p=q;//将q作为新的p
q=q->next;//q指针后移
q=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
i++;}
p->next=NULL;//将最后一个结点的next域赋为空
return(head);
}
LinkList*overcard(LinkList*head,intk)//翻牌函数
{LinkList*p;
for(inti=2;i<=k;i++)
{p=head->next;//p指向首元素结点
while(p!
=NULL)
{if((p->data)%i==0)//若牌的编号能被基数i整除,则使p->count++
p->count++;
p=p->next;}//p指针后移
}
return(head);
}
voidresult(LinkList*head)//输出结果函数
{LinkList*q;
q=head->next;//q指向首元素结点
printf("正面向上的牌编号为:
");
while(q!
=NULL)
{if((q->count)%2==0)//若翻过的次数为偶数则正面朝上,输出
printf("%4d",q->data);
q=q->next;}
printf("\n");
}
voidmain()
{charch;
intk=52;//共有52牌
LinkList*head,*p;
printf("执行此程序(Y),不执行此程序(Q)\n");
scanf("%c",&ch);
while
(1)
{if(ch=='Y')
{head=creat(k);
p=overcard(head,k);
result(p);}
elseif(ch=='Q')
{printf("退出程序!
\n");break;}
scanf("%c",&ch);}
}
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