教学计划编制问题课程设计报告.docx
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教学计划编制问题课程设计报告
课程设计（论文）
题目名称教学计划编制问题
课程名称数据结构课程设计
学生姓名
学号
系、专业信息工程系、通信工程类
指导教师
2012年12月23日
摘要
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。
关键词:
教学计划；编制；培养目标；管理
1问题描述
大学的每个专业都要制定教学计划。
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值均相等，每个专业开设的课程都是确定的，而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。
每门课程有哪些先修课程是确定的，可以有任意多门，也可以没有。
每门课恰好占一个学期。
试在这样的前提下设计一个教学计划编制程序。
[基本要求]
（1）输入参数包括：
学期总数，一学期的学分上限，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）、学分和直接先修课的课程号。
（2）允许用户指定下列两种编排策略之一：
一是使学生在各学期中的学习负担尽量均匀；二是使课程尽可能地集中在前几个学期中。
（3）若根据给定的条件问题无解，则报告适当的信息；否则将教学计划输出到用户指定的文件中。
计划的表格格式自行设计。
[测试数据]
学期总数：
6；学分上限：
10；该专业共开设12门课，课程号从C01到C12，学分顺序为2,3,4,3,2,3,4,4,7,5,2,3。
先修关系如下：
课程编号
课程名称
先决条件
C1
程序设计基础
无
C2
离散数学
C1
C3
数据结构
C1，C2
C4
汇编语言
C1
C5
语言的设计和分析
C3，C4
C6
计算机原理
C11
C7
编译原理
C5，C3
C8
操作系统
C3，C6
C9
高等数学
无
C10
线性代数
C9
C11
普通物理
C9
C12
数值分析
C9，C10，C1
2需求分析
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.
本程序的目的是为用户编排课程,根据用户输入的信息来编排出每学期要学的课程.
针对计算机系本科课程，根据课程之间的依赖关系（如离散数学应在数据结构之前开设）制定课程安排计划，并满足各学期课程数目大致相同,而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。
输入参数包括：
学期总数，一学期的学分上限，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）、学分和直接先修课的课程号。
3概要设计
3．1抽象数据类型定义
ADTGraph{
数据对象V:
V是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集.
数据关系R:
R={VR}
VR={（v,w）|v,w∈V,（v,w）表示v和w之间存在直接先修关系}
基本操作P:
voidCreatGraph（ALGraph*）;
voidFindInDegree（ALGraph,int*）;
voidTopologicalSort_1（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;
voidTopologicalSort_2（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;
}ADTGraph
栈的定义:
ADTStack{
数据对象:
D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…n,n>=0}
数据关系:
R1={﹤ai-1ai﹥|ai-1,ai∈D,i=2,…,n}
基本操作:
voidInitStack（SqStack*S）;
intStackEmpty（SqStackS）;
voidPush（SqStack*S,int）;
intPop（SqStack*S,int*e）;
}ADTStack
3．2模块划分
主程序模块
拓扑排序模块
4详细设计
4．1数据类型的定义
1．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）;
2．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
intSort（SqStack*S,int*t）;
4．2主要模块的算法描述
1.LocateVex（）：
图的邻接表存储的基本操作。
由初始条件:
图G存在,u和G中顶点有相同特征转而进行判断，若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1。
图4.1
2.CreateGraph（）：
构造生成图。
采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G（用一个函数构造种图）。
图4.2
3.Display（）：
输出图的邻接矩阵。
采用循环设置输出图的邻接矩阵。
图4.3
4.FindInDegree（）：
求顶点的入度。
图4.4
5.TopologicalSort（）：
输出G顶点的拓扑排序结果。
有向图G采用邻接表存储结构。
若G无回路,则输出G的顶点的一个拓扑序列并返回OK,否则返ERROR。
图4.5
5测试分析
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：
6课程设计总结
6.1问题和解决方法及经验教训、心得体会
虽然在大一我们已经学习了C语言，但是，直到本期我们才开设了数据结构这一门课程。
这门课程让我从C语言那基础再深入的了解了软件开发的复杂性。
对以往模糊的经验，起了总结提升的作用。
在学习了这门课程后，我们进行了2个星期的课程设计，来实践我们所学这门课的内容。
这次实验，我进行了大量的资料查阅，包括向老师请求帮助解释题目要求，对所学知识进行复习。
通过这些努力，我对数据结构这门课程有了新的认识，对编程的步骤，有了具体的体会。
通过和同学的广泛交流，我体会到了合作的必要性及合作的优势。
更重要的是，这个课题完全脱离于只限于书本上的问题，多用在实际生活当中，让我对计算机行业，充满了信心和自豪。
以往我们学的计算机知识一般停留在理论上，这让我们不太理解计算机的应用和前景，而较少注重我们对算法的实践锻炼。
而这一次的实习既需要我们去联系理论，又需要我们去实践方法，很多东西看上去都学过，但是和实际联系才知道变通的艰难。
书上得来的并不是一切，大多还是需要在其它方面去吸收的，这是我这次实习的最大收获。
这次的实验让我们知道该如何跨过实际和理论之间的鸿沟。
由于程序十分的复杂，遇到了很多常见的语法错误，及逻辑错误。
这需要我们不
断的调试分析。
符号的格式之类，指针的用法，判断输入输出的条件都是十分容易出错的地方。
在逐条排除，向同学老师请教后，程序终于得以完成。
这让我明白了，解决问题，要细心认真，集思广益，这样才能把问题解决。
6.2致谢
本次的课程设计，并不是我自己一个人设计出来的。
首先，我要感谢我的数据结构老师——黄老师，本次课程设计黄老师帮助了我们不少，所以在这里我致以最诚挚的谢意，老师，谢谢您！
另外，我还要感谢在我这次课程设计中帮助过我的同学，谢谢你们一直以来对我的帮助，没有你们也没有我此次的成果，谢谢。
参考文献
[1]黄同成，黄俊民，董建寅．数据结构[M]．北京：
中国电力出版社，2008
[2]董建寅，黄俊民，黄同成．数据结构实验指导与题解[M]．北京：
中国电力出版社，2008
[3]严蔚敏，吴伟民.数据结构（C语言版）[M].北京：
清华大学出版社，2002
[4]刘振鹏，张晓莉，郝杰．数据结构[M]．北京：
中国铁道出版社，2003
附录（源程序清单）
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineINFEASIBLE-1
typedefintStatus;
typedefintBoolean;
#defineMAX_NAME10
#defineMAXCLASS100
intZ=0;
intX=0;
intxqzs,q=1,xfsx;
typedefintInfoType;
typedefcharVertexType[MAX_NAME];
#defineMAX_VERTEX_NUM100
typedefenum{DG}GraphKind;
typedefstructArcNode
{
intadjvex;
structArcNode*nextarc;
InfoType*info;
}ArcNode;
typedefstruct
{
VertexTypedata;
ArcNode*firstarc;
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstruct
{
AdjListvertices,verticestwo;
intvexnum,arcnum;
intkind;
}ALGraph;
intLocateVex（ALGraphG,VertexTypeu）
{
inti;
for（i=0;iif（strcmp（u,G.vertices[i].data）==0）
returni;
return-1;
}
StatusCreateGraph（ALGraph*G）
{
inti,j,k;
VertexTypeva,vb;
ArcNode*p;
printf（"请输入教学计划的课程数:
"）;
scanf（"%d",&（*G）.vexnum）;
printf（"请输入拓扑排序所形成的课程先修关系的边数:
"）;
scanf（"%d",&（*G）.arcnum）;
printf（"输入%d个课程的代表值（<%d个字符）:
\n",（*G）.vexnum,MAX_NAME）;
for（i=0;i<（*G）.vexnum;++i）
{scanf（"%s",（*G）.vertices[i].data）;
（*G）.vertices[i].firstarc=NULL;
}
printf（"输入%d个课程的学分值（<%d个符）:
\n",（*G）.vexnum,MAX_NAME）;
for（i=0;i<（*G）.vexnum;++i）
{
scanf（"%s",（*G）.verticestwo[i].data）;
}
printf（"请顺序输入每条弧（边）的弧尾和弧头（以空格作为间隔）:
\n"）;
for（k=0;k<（*G）.arcnum;++k）
{
scanf（"%s%s",va,vb）;
i=LocateVex（*G,va）;
j=LocateVex（*G,vb）;
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
p->adjvex=j;
p->info=NULL;
p->nextarc=（*G）.vertices[i].firstarc;
（*G）.vertices[i].firstarc=p;
}
returnOK;
}
voidDisplay（ALGraphG）
{
inti;
ArcNode*p;
switch（G.kind）
{
caseDG:
printf（"有向图\n"）;
}
printf（"%d个顶点：
\n",G.vexnum）;
for（i=0;iprintf（"%s",G.vertices[i].data）;
printf（"\n%d条弧（边）:
\n",G.arcnum）;
for（i=0;i{
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{
printf（"%s→%s",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data）;
p=p->nextarc;
}
printf（"\n"）;
}
}
voidFindInDegree（ALGraphG,intindegree[]）
{
inti;
ArcNode*p;
for（i=0;iindegree[i]=0;
for（i=0;i{
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{
indegree[p->adjvex]++;
p=p->nextarc;
}
}
}
typedefintSElemType;
#defineSTACK_INIT_SIZE10
#defineSTACKINCREMENT2
typedefstructSqStack
{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
StatusInitStack（SqStack*S）
{
（*S）.base=（SElemType*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（SElemType））;
if（!
（*S）.base）
exit（OVERFLOW）;
（*S）.top=（*S）.base;
（*S）.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
returnOK;
}
StatusStackEmpty（SqStackS）
{
if（S.top==S.base）
returnTRUE;
else
returnFALSE;
}
StatusPop（SqStack*S,SElemType*e）
{
if（（*S）.top==（*S）.base）
returnERROR;
*e=*--（*S）.top;
returnOK;
}
StatusPush（SqStack*S,SElemTypee）
{
if（（*S）.top-（*S）.base>=（*S）.stacksize）
{
（*S）.base=（SElemType*）realloc（（*S）.base,（（*S）.stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（SElemType））;
if（!
（*S）.base）
exit（OVERFLOW）;
（*S）.top=（*S）.base+（*S）.stacksize;
（*S）.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*（（*S）.top）++=e;
returnOK;
}
typedefintpathone[MAXCLASS];
typedefintpathtwo[MAXCLASS];
StatusTopologicalSort（ALGraphG）
{
inti,k,q=1,j=0,count,indegree[MAX_VERTEX_NUM];
SqStackS;
pathonea;
pathtwob;
ArcNode*p;
FindInDegree（G,indegree）;
InitStack（&S）;
for（i=0;iif（!
indegree[i]）
Push（&S,i）;
count=0;
while（!
StackEmpty（S））
{
Pop（&S,&i）;
a[i]=*G.vertices[i].data;
b[i]=*G.verticestwo[i].data;
if（q<=6）
{
printf（"第%d个学期应学课程：
课程%s→学分%s\n",q,G.vertices[i].data,G.verticestwo[i].data）;
q++;
}
else
{
printf（"***课程%s→学分%s\n",G.vertices[i].data,G.verticestwo[i].data）;
}
++count;
for（p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc）
{
k=p->adjvex;
if（!
（--indegree[k]））
Push（&S,k）;
}
}
if（count{printf（"此有向图有回路\n"）;
returnERROR;
}
else
{
printf（"为一个拓扑序列。
\n"）;
printf（"教学编制计划已完成。
\n"）;
}
return0;
}
voidmain（）
{ALGraphf;
printf（"教学计划编制问题的数据模型为拓扑排序AOV-网结构。
\n"）;
printf（"以下为教学计划编制问题的求解过程:
\n"）;
printf（"请输入学期总数:
"）;
scanf（"%d",&xqzs）;
printf（"请输入学期的学分上限:
"）;
scanf（"%d",&xfsx）;
CreateGraph（&f）;
Display（f）;
TopologicalSort（f）;
}
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