430佘江维教学计划编制问题.docx
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430佘江维教学计划编制问题
目录
摘要1
前言2
正文3
1.采用类c语言定义相关的数据类型3
2.各模块的伪码算法6
3.函数的调用关系图15
4.调试分析18
5.测试结果19
6.源程序（带注释）22
总结33
参考文献34
致谢35
附件Ⅰ部分源程序代码36
摘要
大学的每个专业都要编制教学计划。
假设任何专业都有固定的学习年限，每学年含两学期，每学期的时间长度和学分上限都相等。
每个专业开设的课程都是确定的，而且课程的开设时间的安排必须满足先修关系。
每个课程的先修关系都是确定的，可以有任意多门，也可以没有。
每一门课程恰好一个学期。
试在这样的情况下设置一个教学计划编制程序。
在大学的某个专业中选取几个课程作为顶点,通过各门课的先修关系来构建个图,该图用邻接表来存储,邻接表的头结点存储每门课的信息。
关键词：
教学计划;编制;培养目标;管理;
前言
教学计划是学校保证教学质量和人才培养的关键，也是组织教学过程、安排教学过程、安排教学任务、确定教学编制的基本依据和课程安排的具体形式。
是稳定教学秩序、提高教学质量的重要保证。
从教学计划的设计、实施等方面，阐明了如何搞好教学管理，从而为提高教学质量提供保证。
随着教育改革的不断深入和社会发展的需要，原旧的教学计划在定位上的方向性偏差，已经不再适应社会的需求。
因此，应重视教学计划的改革和修订工作，以确保教育教学质量，提高教育教学水平。
教学计划编制中的思路:
一是明确培养目标;二是注重学科设置的整体性、统一性和灵活性、全面性;三是与学分制改革有机结合.
教学计划是高校实施常规教学活动的基本管理文档,由于传统的手工编制方式存在诸多弊端,开发基于Web应用程序形式的教学计划编制系统具有很好的应用价值。
使用C程序设计语言,研究开发教学计划编制系统Web应用系统。
近代以来，特别是在实行学科课程的条件下，教学计划主要是学科的计划，或只是学科表。
随着社会经济和科学技术的新发展，教育结构不断发生变革，现代教育和教学理论主张对教学计划的结构实行改革。
除了教学以外，生产劳动、科技活动、发展体力和增进健康的活动、艺术活动和社会活动等也应列入教学计划。
下面就利用对此进行程序设计，已达到预期的目的。
正文
1.采用类c语言定义相关的数据类型
（1）、主程序：
intmain（） //主函数
{
intnumterm; //学期总数
intuplcredit;//一个学期的学分上限
intselectway;
ALGraphG;
printf（"请输入学期总数:
\n"）;
scanf（"%d",&numterm）;
printf（"请输入一个学期的学分上限:
\n"）;
scanf（"%d",&uplcredit）;
CreatGraph（&G）;
printf（"请选择编排策略:
1.课程尽可能集中到前几个学期；2.课程尽量均匀分布\n"）;
scanf（"%d",&selectway）;
if（selectway==1）
TopologicalSort_1（G,numterm,uplcredit）;
if（selectway==2）
TopologicalSort_2（G,numterm,uplcredit）;
system（"pause"）;
return0;
}
（2）、头结点，表结点，邻接表的定义：
#defineMAX_VERTEX_NUM100//最大课程总数
typedefstructArcNode{
intadjvex;
structArcNode*nextarc;
}ArcNode;
typedefstructVNode{
charname[24]; //课程名
intclassid; //课程号
intcredit; //课程的学分
intindegree; //该结点的入度
intstate; //该节点的状态
ArcNode*firstarc;//指向第一条依附该顶点的弧的指针
}VNode,AdjList[MAX_VEXTEX_NUM];
typedefstruct{
AdjListvertices;
intvexnum,arcnum;
}ALGraph;
邻接表的基本操作：
voidCreatGraph（ALGraph*）;
创建邻接表
voidFindInDegree（ALGraph,int*）;
求一个结点的入度
voidTopologicalSort_1（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;
拓扑排序来编排课程
voidTopologicalSort_2（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;
拓扑排序来编排课程
（3）、栈的定义：
#defineSTACk_INIT_SIZE100//存储空间的初时分配量
#defineSTACKINCREMENT10 //存储空间的分配增量
typedefintElemType;
typedefstruct{
AdjListvertices;
intvexnum,arcnum;
}ALGraph;
基本操作：
voidInitStack（SqStack*S）;
栈的初始化
intStackEmpty（SqStackS）;
判断栈是否为空
voidPush（SqStack*S,int）;
入栈操作
intPop（SqStack*S,int*e）;
出栈操作
2.各模块的伪码算法
图的相关算法：
typedefintInfoType;
typedefstructArcNode
{
intadjvex;/*该弧所指向的顶点的位置*/
structArcNode*nextarc;/*指向下一条弧的指针*/
InfoType*info;/*网的权值指针）*/
}ArcNode;/*表结点*/3.函数的调用关系图
typedefenum{DG}GraphKind;/*{有向图,有向网,无向图,无向网}*/
typedefstruct
{
AdjListvertices,verticestwo;
intvexnum,arcnum;/*图的当前顶点数和弧数*/
intkind;/*图的种类标志*/
}ALGraph;
voidCreatGraph（ALGraph*G）//构造图
{inti,m,n;
ArcNode*p;
printf（"请输入需要编排课程总数:
\t\t"）;
scanf（"%d",&G->vexnum）;
printf（"请依次输入课程名、课程号、课程学分\n\n"）;
printf（"\t课程名\t\t课程号\t\t课程学分\n\n"）;
printf（"\t"）;
for（i=1;i<=G->vexnum;i++）/*构造顶点向量*/
{
scanf（"%s%d%d",&G->vertices[i].name,&G->vertices[i].classid,&G->vertices[i].credit）;
printf（"\t"）;
G->vertices[i].indegree=0;
G->vertices[i].state=0;
G->vertices[i].firstarc=NULL;
}
printf（"请输入课程先修关系总数：
"）;
scanf（"%d",&G->arcnum）;
printf（"请顺序输入每个课程先修关系（先修课程在前并以逗号作为间隔）:
\n"）;
for（i=1;i<=G->arcnum;i++）
{
printf（"\n请输入存在先修关系的两个课程的序号:
"）;
scanf（"%d,%d",&n,&m）;
while（n<0||n>G->vexnum||m<0||m>G->vexnum）
{
printf（"输入的顶点序号不正确请重新输入:
"）;
scanf（"%d,%d",&n,&m）;
}
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
if（p==NULL）
{
printf（"memoryallocationfailed,goodbey"）;
exit
（1）;
}
p->adjvex=m;
p->nextarc=G->vertices[n].firstarc;
G->vertices[n].firstarc=p;
}
printf（"\n建立的邻接表为:
\n"）;//输出建立好的邻接表
for（i=1;i<=G->vexnum;i++）
{
printf（"%d:
->",G->vertices[i].classid）;
for（p=G->vertices[i].firstarc;p!
=NULL;p=p->nextarc）
printf（"%d->",p->adjvex）;
printf（"NULL"）;
printf（"\n"）;
}
}
voidFindInDegree（ALGraphG,intindegree[]）//求图中各节点的入度
{
inti;
ArcNode*p;
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）
indegree[i]=0;//赋初值
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）
{
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{indegree[p->adjvex]++;
p=p->nextarc;
}
}
}
voidTopologicalSort_1（ALGraphG,intnumterm,intuplcredit）//拓扑排序算法1
{
FILE*fp;
fp=fopen（"bianpai.txt","w"）;
ArcNode*p;
SqStackS;
intindegree[MAX_VERTEX_NUM];//存放各节点的入度
inti,j,k;
intcount;//课程编排数目计数器
intsumcredit;//每个学期的课程学分累加器
FindInDegree（G,indegree）;
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）
G.vertices[i].indegree=indegree[i];
InitStack（&S）;
count=0;
k=0;
while（count!
=G.vexnum&&k<=numterm）
{
sumcredit=0;
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）//入度为零的节点入栈，即无先修的课程入栈
if（（G.vertices[i].indegree==0）&&（G.vertices[i].state==0））
{
Push（&S,i）;
G.vertices[i].state=1;//避免入度为零节点重复入栈
}
if（!
StackEmpty（&S）&&（sumcredit<=uplcredit））
{
k=k+1;
printf（"\n"）;
printf（"第%d个学期学得课程有:
\n",k）;
sumcredit=0;
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）//入度为零的节点入栈，即无先修的课程入栈
if（（G.vertices[i].indegree==0）&&（G.vertices[i].state==0））
Push（&S,i）;
while（（!
StackEmpty（&S））&&（sumcredit{
Pop（&S,&j）;
sumcredit=sumcredit+G.vertices[j].credit;
if（sumcredit<=uplcredit）
{
printf（"%s",G.vertices[j].name）;
fprintf（fp,"%s",G.vertices[j].name）;
count++;
for（p=G.vertices[j].firstarc;p;p=p->nextarc）//对j号顶点每个邻接点的入度减一
G.vertices[p->adjvex].indegree--;
}
elsePush（&S,j）;//将未输出的节点重新压入栈
}
}
fprintf（fp,"\n"）;
}
printf（"\n"）;
if（countprintf（"\n课程编排出错\n"）;
else
{
printf（"\n课程编排成功\n"）;
}
fclose（fp）;
}
voidTopologicalSort_2（ALGraphG,intnumterm,intuplcredit）//拓扑排序算法2
{FILE*fp;
fp=fopen（"bianpai2.txt","w"）;
ArcNode*p;
SqStackS;
intindegree[MAX_VERTEX_NUM];
inti,j,k,m,n;
intmaxnum;
intsumnum;
intcount;//课程编排数目计数器
intsumcredit;//每个学期的课程学分累加器
FindInDegree（G,indegree）;
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）
G.vertices[i].indegree=indegree[i];
InitStack（&S）;
count=0;
k=0;
maxnum=G.vexnum/numterm+1;
sumnum=0;
while（count!
=G.vexnum&&k<=numterm）
{
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）
if（（G.vertices[i].indegree==0）&&（G.vertices[i].state==0））
{
Push（&S,i）;
G.vertices[i].state=1;
}
if（!
StackEmpty（&S）&&（sumcredit<=uplcredit）&&（sumnum<=maxnum））
{
k=k+1;
/*printf（"\n"）;*/
printf（"第%d个学期学得课程有:
",k）;
sumcredit=0;
sumnum=0;
for（i=1;i<=G.vexnum;i++）//入度为零的节点入栈，即无先修的课程入?
if（（G.vertices[i].indegree==0）&&（G.vertices[i].state==0））
Push（&S,i）;
while（（!
StackEmpty（&S））&&（sumcredit{
Pop（&S,&j）;//出栈
sumcredit=sumcredit+G.vertices[j].credit;
sumnum=sumnum+1;
if（（sumcredit<=uplcredit）&&（sumnum<=maxnum））
{
printf（"%s\n",G.vertices[j].name）;
fprintf（fp,"%s\n",G.vertices[j].name）;
count++;
for（p=G.vertices[j].firstarc;p;p=p->nextarc）//对j号顶点每个邻接点的入度减一
G.vertices[p->adjvex].indegree--;
}
else
Push（&S,j）;
}
}
fprintf（fp,"\n"）;
}
printf（"\n"）;
if（countprintf（"课程编排出错\n"）;
else
{
printf（"课程编排成功\n"）;
}
fclose（fp）;
}
栈的相关算法：
#defineSTACk_INIT_SIZE100//存储空间的初时分配量
#defineSTACKINCREMENT10//存储空间的分配增量
typedefintElemType;
typedefstruct
{
ElemType*top;
ElemType*base;
intstacksize;
}SqStack;
voidInitStack（SqStack*S）//栈的初始化
{
S->base=（int*）malloc（STACk_INIT_SIZE*sizeof（int））;
if（!
S->base）
{
printf（"ERROR"）;
exit
（1）;
}
S->top=S->base;
S->stacksize=STACk_INIT_SIZE;
}
intStackEmpty（SqStack*S）//判断栈是否为空
{
if（S->top==S->base）
returnOK;
else
returnERROR;
}
voidPush（SqStack*S,inte）//入栈操作
{
if（S->top-S->base>=S->stacksize）
{
S->base=（int*）realloc（S->base,（S->stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（int））;
if（!
S->base）
{
printf（"ERROR"）;
exit
（1）;
}
S->top=S->base+S->stacksize;
S->stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S->top++=e;
}
intPop（SqStack*S,int*e）//出栈操作
{
if（S->top==S->base）exit
（1）;
*e=*--S->top;
return0;
}
3.函数的调用关系图
流程图如下所示：
（1）、voidFindInDegree（ALGraphG,intindegree[]）
//求图中各节点的入度（如图1）
voidCreatGraph（ALGraph*G）
//构件图（如图2）
图1图2
（2）、voidTopologicalSort_1（ALGraphG,intnumterm,intuplcredit）
//有向图G采用邻接表存储结构（如图3）
voidTopologicalSort_2（ALGraphG,intnumterm,intuplcredit）
//有向图G采用邻接表存储结构（如图4）
图3图4
（3）、voidmain（）
//主函数（如图5）
主函数：
voidmain（）
图5
4.调试分析
a、调试中遇到的问题及对问题的解决方法
我在实验过程中遇到的最大难题是两个课程排序算法的编写。
刚开始的时候没有任何的思路，网上也只有拓扑排序的算法，对于课程设计要求的排序算法没有任何头绪。
经过请教老师和同学以及翻阅了一些相关书籍，并在网上的搜索有了排序算法的大体思路。
经过三天的修改，终于写出了符合要求的排序算法。
b、算法的时间复杂度和空间复杂度
算法的时间复杂度是指算法编程后在机器中所耗费的时间。
该程序在图的构造算法中的时间复杂度为O（G->vexnum）+O（G->arcnum）,在求节点入度的算法的时间复杂度为O（（G.vexnum）2）,拓扑排序算法中的时间复杂度为O（（G.vexnum）2）。
算法的空间复杂度是指算法编程后在机器中所占的存储量。
该程序中所要存储的变量为G->vertices[i].name,G->vertices[i].classid,
G->vertices[i].credit,则其空间复杂度为S（G->vexnum）。
5.测试结果
使用VC++，打开教学计划编制问题.cpp文件，接着编译，无错误，然后重建也没有错误，最后执行该文件。
要求输入学期总数、一个学期的学分上限、需要编排课程总数、课程名、课程号、该课程的学分，按照出现的每一步来输入该课程设计所提供的相关数据。
然后还要输入课程先修课程总数，可以算出有16种关系，分别输出。
接着程序会根据这些数据，自动生成建立好的邻接表，用户可以根据系统显示的选择编排策略进行选择，有两种编排策略，最后结果体现在实验的正确测试结果里。
显示如下图a、b：
图a
图b
编排策略1（课程竟可能集中到前几个学期）编排成功结果如下图所示：
编排策略2（课程尽量均匀分布）编排成功结果如下图所示：
6.源程序（带注释）
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"string.h"
#include"math.h"
#include"malloc.h"
#include"ctype.h"
#include"limits.h"
#include"io.h"
#include"process.h"
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineINFEASIBLE-1
typedefintInfoType;
#defineMAX_VERTEX_NUM100
typedefstructArcNode
{
int
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