数据结构课设学生搭配问题.docx

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数据结构课设学生搭配问题

数据结构

课程设计报告书

班级

学号

专业

姓名

课题描述：

一、需求分析：

1.设计内容

一班有m个女生,有n个男生（m不等于n）,现要开一个舞会.男女生分别编号坐在舞池的两边的椅子上.每曲开始时,依次从男生和女生中各出一人配对跳舞,本曲没成功配对者坐着等待下一曲找舞伴.

请设计一系统模拟动态地显示出上述过程,要求如下:

1）输出每曲配对情况

2）计算出任何一个男生（编号为X）和任意女生（编号为Y）,在第K曲配对跳舞的情况.至少求出K的两个值.

3）尽量设计出多种算法及程序,可视情况适当加分

2.需求

本课题要对数目不等的男生女生跳舞进行搭配，设计需要解决每一首曲子

男生女生的搭配情况，要采用循环队列的模式来解决，男生和女生各在两个循环

的队列中，每首曲子开始，便在两个队首各取一人成功配对跳舞，并进入队尾，

等待下一次配对。

例如：

（3男5女情况）

第一首：

男1和女1

第二首：

男2和女2

.........

第四首：

男1和女4

二、总体结构设计：

为实现上述功能和目的，要用到循环队列的相关知识，同时，要定义一定的抽的数据类型，主函数调用各个函数模块

1.各模块函数介绍：

1）classcirularQueue

作用：

定义一个一个循环队列

2）~cirularQueue（）

作用：

定义析构函数，使对象在撤销时释放

3）boolIsFull（）

作用：

判断队列是否已满

4）boolIsEmpty（）

作用：

判断队列是否为空，用于出队列前使用

5）voidpush（Tinfo）

作用：

入队。

每对舞伴跳完舞之后，做入队处理，到达队尾，等待下次跳舞。

6）voidPop（T&info）

作用：

出队。

每取曲子响起时男生队列和女生队列作出队处理，两人跳舞。

7）voidGetHead（T&info）

作用：

取队首元素，对出队的男女进行识别。

8）voidInitqueue（cirularQueue&,int）;

作用：

初始化队列

9）voiddisplay（int,int）;

作用：

根据男生和女生的人数和曲目的数目，来判断每曲歌的男女配对情况

10）voidcharge（int,int）;

作用：

判断指定组合能否配对成功

2.本程序包含三个模块：

1）主程序模块：

voidmain（）

{

初始化；

do{

接受命令；

处理命令；

}while（“命令”=”退出”）

}

2）、集合单元模块——实现集合的各个函数模块

3）、结点结构单元模块——定义集合的结点结构

三、各子模块设计：

1主函数调用关系图

图main（）

2初始化示意

否

图voidInitqueue（cirularQueue&Q,intm）

3每曲配对函数调用关系图voiddisplay（int,int）

否

是

图voiddisplay（int,int）

4第k曲配对函数调用图voidcharge（int,int）

图voidcharge（int,int）

4队满判断boolIsFull（）

5对空判断原则boolIsEmpty（）

6入队流程voidpush（Tinfo）

7出队流程voidPop（T&info）

8.取队首元素代码voidGetHead（T&info）

四、编程实现：

#include

template

classcirularQueue//定义一个一个循环队列

{private:

intMaxSize;

intfront;//头指针

intrear;//尾指针

T*data;

public:

cirularQueue（intMaxLength）

{MaxSize=MaxLength;

front=rear=0;

data=newT[MaxLength];

}

~cirularQueue（）//定义析构函数，使对象在撤销时释放

{front=rear=0;

delete[]data;

}

voidInitqueue（）//队列的申明

{for（inti=0;i

push（i）;

}

boolIsFull（）//判断队列是否已满

{if（（rear+1）%MaxSize==front）

returntrue;

elsereturnfalse;

}

boolIsEmpty（）//判断队列是否为空

{if（front==rear）

returntrue;

elsereturnfalse;

}

voidpush（Tinfo）//入队

{if（IsFull（））

{cout<<"错误！

队列已满！

"<

exit（-1）;

}

else

{data[rear]=info;

rear=（rear+1）%MaxSize;

}

}

voidPop（T&info）//出队

{if（IsEmpty（））

{cout<<"错误！

队列为空！

"<

exit（-1）;

}

else

{info=data[front];

front=（front+1）%MaxSize;

}

}

voidGetHead（T&info）//取队首元素

{if（IsEmpty（））

{cout<<"错误！

队列为空！

"<

exit（-1）;

}

else

{info=data[front];

}

}

};

voidInitqueue（cirularQueue&,int）;

voiddisplay（int,int）;

voidcharge（int,int）;

usingnamespacestd;

staticintsongnum=0;//定义歌曲的数量并初始化为0

staticintm=0,n=0;//男生和女生的人数

intmain（）//主函数

{cout<<"请分别输入男生和女生的人数:

";

cin>>m>>n;

display（m,n）;

inta=0,b=0;//男生和女生的编号，以判断他们在第几首歌时能在一起跳舞

charquit='y';//判断是否继续输入,如果继续输入，则输入'y'；否则输入'n'

while（quit!

='n'）

{cout<<"请输入男生和女生的编号:

";

cin>>a>>b;

while（（a>m）||（b>n））//如果输入错误

{cout<<"输入的编号过大，请重新输入:

";

cin>>a>>b;

}

charge（a,b）;

cout<<"是否继续（是请输入'y',否则请输入'n'）:

";

cin>>quit;

}

return0;

}

voidInitqueue（cirularQueue&Q,intm）//初始化队列

{for（inti=1;i<=m;i++）

（i）;

}

voiddisplay（intm,intn）

{cirularQueueman（m+1）;

cirularQueuewoman（n+1）;

Initqueue（man,m）;

Initqueue（woman,n）;

cout<<"请输入曲目数:

";

cin>>songnum;

cout<<"每曲的配对情况为:

"<

for（intk=1;k<=songnum;k++）

{intx=0,y=0;//男生和女生的编号

（x）;//男生按顺序出对跳舞

（y）;//女生按顺序出对跳舞

cout<<"第"<

\t"<"<

（x）;//跳完舞后男生再次进入队列等在下一次跳舞

（y）;//跳完舞后男生再次进入队列等在下一次跳舞

}

}

voidcharge（inta,intb）

{intcount=0;//定义舞曲计数以记录他们能在第几曲时在一起跳舞

cirularQueueman1（m+1）;

cirularQueuewoman1（n+1）;

Initqueue（man1,m）;

Initqueue（woman1,n）;

while（count<=songnum）

{intx,y;

count++;

（x）;

（y）;

（x）;

（y）;

if（（x==a）&&（y==b））

{cout<<"第"<

\t"<"<

break;

}

}

//如果他们在这个舞会上不能在一起跳舞，则输出

if（count==songnum+1）

cout<<"他们在这个舞会上不可能在一起跳舞"<

}

五、测试结果：

六、总结：

本设计采用的是循环队列的基本操作顺利的解决学生舞曲搭配问题，主要利用用循环队列的环状结构，循环地执行出列入列操作并在出队列时进行配对并输出配对情况，而整个过程不需要不需要移动元素使程序在空间复杂度上降到最小，采用指针的移动大大加快了程序的执行效率。

并且对输入进行了改进，以防止用户随意输入时出现的各种意想不到的错误。

本次程序设计中所用语言为C++，程序开始定义了类cirular，其中有头指针，尾指针及数据域等。

随之定义了析构函数，释放对象，然后进行了队列的基本操作，有队列的申明，判断队空及队满，出队，入队，其核心是display（）函数和charge（）函数，其中display（）用于对各位同学编号和每队的输出情况，charge（）用于计算已编号的同学在第几曲中进行配对。

循环队列是一种环状的队列并且对头元素指向队尾元素，学生搭配问题是典型的只有采用循环队列才能解决的问题，实验表明该算法的空间复杂度优于其他算法。

通过这次实验，我发现自己在数据结构这方面真是知之甚少，以前学习的知识也多有遗忘。

与其说这是一次学习，倒不如说这是一次检测。

所以，这次实验让我很好的认清自己对数据结构这门课学习程度如何，知道自己哪些方面还存在不足、对该学科重视程度还不够，以后要努力学习。

对一学期的学习的数据结构通过这次实训，虽然并没有掌握的非常好，但是对某些重点需要掌握和了解的还是有了深入的探讨，也让我明白学的东西再多也要学会运用，通过实例去探讨可能比理论上更容易理解。

七、参考文献

《实用数据结构基础（第二版）》陈元春等中国铁道出版社

《C++程序》谭浩强编着2004年6月第1版