教学计划编制系统课程设计文档Word下载.docx
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C5
数据结构
C3、C4
C6
计算机原理
C2、C4
C7
数据库原理
C4、C5、C6
先修课程规定了课程之间的依赖关系,这种关系可以用AOV网来表示,其中顶点表示课程,弧表示依赖关系,如图1.1所示。
图1.1表1.1对应的AOV网
程序的主要功能是实现课程的排序,以满足同一学期所修的课程相互之间无依赖关系,并且已修完其所有先修课程。
另外,设置学分变量,控制每个学期的课程量基本均匀。
2概要设计
2.1设计思路
数据结构课程主要讨论数据表示和数据处理的基本问题。
数据要能被计算机处理,首先必须能够存储在计算机的内存中,这项任务称为数据表示,数据表示的核心任务是数据结构的设计;
一个实际问题的求解必须满足各项处理要求,这项任务称为数据处理,数据处理的核心任务是算法设计。
本课程设计是基于C++程序设计语言实现的。
C++语言的主要特点表现在两个方面,一是全面兼容C,二是支持面向对象的方法。
因此,C++既支持面向过程的程序设计,又支持面向对象的程序设计。
C++语言最有意义的方面是支持面向对象的特征,基于对象的程序是以类和对象为基础的,程序的操作是围绕对象进行的。
在此基础上利用了继承机制和多态性,就成为面向对象的程序设计。
数据结构中的数据表示和数据处理问题都可以通过C++类中数据和对数据进行操作的函数来实现。
2.2数据表示
教学计划编制问题中,操作对象是课程。
课程之间的依赖关系用AOV网表示,AOV网的构造采用邻接表实现。
因此,本程序设计定义了两个类:
课程类和邻接表类。
课程类(Lesson)添加了5个私有成员变量用来定义课程的5个属性:
课程代号、课程名称、课程序号、课程学分以及是否被选择过的课程标记。
同时还定义了8个成员函数,已实现相关的操作功能。
邻接表类(ALGraph)定义了2个整型成员变量和1个结构体数组来存放顶点数、边数和顶点表。
同时还定义了4个成员函数实现用来实现AOV网的构造、删除、排序以及相关输出功能。
2.3数据处理
数据处理必须借助函数来实现。
本程序设计通过调用类的各种成员函数实现各种需要操作。
课程类(Lesson)的成员函数如表2.1所示。
表2.1Lesson类的成员函数
函数名称
功能声明
voidSetLes()
对课程各种属性进行赋值
stringGetNum()
获得课程代号
stringGetName()
获得课程名称
floatGetLesScore()
获得课程学分
intGetLesNo()
获得课程序号
boolGetSelect()
获得是否选择过的标志变量
voidSetSelect()
设置选择控制标志变量,以避免重复选课
voidSetName()
单独定义设置课程名称的函数,以方便一些操作
邻接表类(ALGraph)的成员函数如表2.2所示。
表2.2ALGraph类的成员函数
ALGraph()
构造函数
~ALGraph()
析构函数
voidTopSort()
实现AOV网中顶点的排序并进行相应的输出
voidBalanScore()
平衡每次输出的顶点的数目
3详细设计
3.1课程类的定义
课程类(Lesson)添加了5个私有成员变量:
LesNum(课程代号)、LesName(课程名称)、LesScore(课程学分)、LesNo(课程序号)以及Select(是否被选择过的课程标记),分别用来定义课程的5个属性;
同时还定义了8个成员函数:
SetLes(对课程各种属性进行赋值)、GetNum(获得课程代号)、GetName(获得课程名称)、GetLesScore(获得课程学分)、GetLesNo(获得课程序号)、GetSelect(获得是否选择过的标志变量)、SetSelect(设置选择控制标志变量)和SetName(单独定义设置课程名称),用来实现相关的操作功能。
计算机系一共有65门课程,其中相互之间存在依赖关系的课程有56门,另外9门为独立课程,不存在依赖关系。
LessonB[65]定义课程类的对象数组,可以通过调用课程类的各种成员函数对65门课程的课程序号、课程代号、课程名称以及课程学分等等进行操作。
3.2邻接表类的定义
邻接表是一种顺序存储与链接存储相结合的存储方法。
在邻接表中存在两种结点结构:
顶点表结点和边表结点,如图3.1所示。
顶点表结点边表结点
图3.1邻接表表示的结点结构
采用C++中的结构类型描述上述结点,用C++中的类实现基于邻接表存储结构下图的各种数据类型和操作功能。
由于采用了C++的模板机制,邻接表中的数据元素可以是任意的。
在本次课程设计中,邻接表中的数据元素初始化为课程类对象。
3.3重要函数的实现
(1)邻接表构造函数ALGraph
邻接表构造函数ALGraph(Ta[],intn,inte,intedge[][73]),初始化一个有n个顶点、e条边和73个依赖关系的AOV网。
当定义一个邻接表类的对象时,调用该构造函数,通过实参与形参相结合,实现课程信息的存储,建立AOV网,实现课程及课程之间的关系。
流程图如图3.2所示。
图3.2邻接表ALGraph的构造函数
(2)邻接表成员函数TopSort
邻接表成员函数TopSort(TOutLes[10][100],TB[65])按批次扫描AOV网,每次扫描后都将得到的入度为0的顶点依次存入数组的每行,同时对存入顶点的后继顶点进行入度减1操作。
不同批次扫描得到的顶点存在数组的不同列。
在此函数中通过用户的输入,还实现了专业课选择操作,并且实现了相关的输出功能。
邻接表成员函数TopSort流程图如图3.3所示。
(3)邻接表类成员函数BalanScore
邻接表类成员函数BalanScore(TOutLes[10][100],intcount,ints,floatscore,TB[65])主要通过设置学分变量对每个学期的课程量进行控制,以实现不同学期的课程数目大致相等。
对于某个学期课程学分未达到最少修读学分的问题,主要通过插入独立课程补足学分解决,同时在插入的同时设置学分上限,以免超过学分修读范围。
最后将课程信息按不同学期依次进行输出。
邻接表类成员函数BalanScore流程图如图3.4所示。
4运行环境与测试结果
4.1运行环境
在本课程设计中,系统开发平台为WindowsXP,程序运行环境为VisualC++6.0,程序设计语言为C++。
VisualC++一般分为三个版本:
学习版、专业版和企业版,不同版本适合于不同类型的应用开发。
实验中可以使用这三个版本的任意一种,在本课程设计中,以VisualC++6.0为编程环境。
VisualC++以拥有“语法高亮”,IntelliSense(自动编译功能)以及高级除错功能而著称。
比如,它允许用户进行远程调试和单步执行等。
还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码,而不必重新启动正在调试的程序。
其编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加链接著称。
这些特征明显缩短程式编辑、编译及链接的时间花费,在大型软件计划上尤其显著。
VisualC++6.0秉承VisualC++以前版本的优异特性,为用户提供了一套良好的开发环境,主要包括文本编辑器、资源编辑器、工程创建工具和Debugger调试器等等。
用户可以在集成开发环境中创建工程,打开工程,建立、打开和编辑文本,编译、链接、运行和调试应用程序。
4.2测试结果
(1)对所有课程输出情况的测试
在主函数运行初,先利用课程类定义了对象数组,通过对象数组调用了各种成员函数,实现对计算机系本科课程信息的总体输出。
同时,使用制表符和设置宽度函数,调整输出结果,使查看更清楚。
计算机系本科课程信息部分输出如图4.1所示。
图4.1部分本科课程输出
(2)对利用学分均匀每学期课程量的测试
输出数组OutLes[10][100]第一行元素保存的课程名称,即第一学期课程名称,独立课程暂时不计入内。
如图4.2所示。
图4.2排序输出及已选学分
学分未达到修读要求,根据提示选择可选的独立课程补足学分。
具体情况如图4.2、4.3和4.4所示。
图4.3提示输入选择课程的序号
图4.4提示与选择
当所选课程的学分已大于学分修读下限时,此时停止选择,输出第1个学期的课程信息。
第1个学期的课程信息输出情况如图4.4所示。
图4.4第1个学期课程信息
(3)对选择专业选修课的测试
当排序输出过程中遇到专业选修课时,可以通过根据提示输入所选课来进行选择,如图4.5所示。
图4.5选择专业选修课
(4)对计算机系本科课程安排计划的输出测试
通过对课程排序、保存、判断、选择和插入等一系列操作,最终解决计算机系本科课程的编制的问题,并输出结果。
前3个学期的课程安排计划输出如图4.6、4.7和4.8所示。
图4.6第1个学期的课程安排计划
图4.7第2个学期的课程安排计划
图4.8第3个学期的课程安排计划
5结束语
这次课程设计内容是计算机系本科课程教学计划编制,这对我来说是个很有挑战性的任务,虽然只编制出了教学计划,但通过两个星期的设计也从中学到了不少,更深刻地理解了课本中的内容。
数据结构是计算机及相关专业的一门重要的专业基础课,也是计算机及相关专业考研和水平等级考试的必考科目,而且正逐渐发展成为众多理工专业的热门选修课。
要从事与计算机和科学与技术相关的工作,尤其是计算机应用领域的开发和研制工作,必须具备坚实的数据结构基础。
并且,数据结构是一门实践性较强的课程,为了学好这门课程,必须在掌握理论知识的同时,加强上机实践。
同时再次深刻理解了C++中类的思想和实现,数据结构的概念和相关操作。
根据实际问题的需要,对各方面的优缺点加以综合平衡,从中选择比较适宜的数据结构和实现方法。
在本次课程设计中,我明白了理论与实际结合的和总要性,培养了基本的、良好的程序设计技能,提高了综合运用所学知识的能力。
通过本次课程设计,我学到了很多东西。
对我个人编程动手能力有一定的提高,使我知道编程不是简单的写作业。
一个系统,我们要从各方面考虑,有可能出现的问题是要事先考虑清楚的。
同时,在设计初期一定要选择好数据结构,因为这将影响到整个系统的可扩展性。
而且,我在编程过程中,更加认识到了C++语言的魅力和精确。
一些以往中忽视掉的和误解的概念,也在这次编程中有新的理解和感悟。
我也总结了不少有利的编程习惯。
比如,每写一个函数就测试一下功能是否正确,合理的书写注释,遇到难题时,最好的方法是另外编写一个小的程序,测试其错误的地方以便加以修该。
定义在主函数中的变量,大多数是要在多个函数中要用到的。
我发现,将函数的参数命名为我的变量名,给我省下不少麻烦。
这些都是在不断的调试和改错中,提取出来的经验。
可能这些经验已经被大多数编程者知晓,但我的亲身体验让我更加理解这些被提倡的习惯。
在这次课程设计中曾遇到了不少问题,就单凭我一个人的能力很难准时有效的完成这次课程设计。
在此,我衷心感谢我的指导老师——黄道昌老师。
黄老师对工作认真负责,耐心辅导,知识丰富。
在这次课程设计中给了我很大的帮助。
他严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我获益匪浅。
同时还要感谢我的同学,他们为我提出了很多有用的建议,帮助我完成了这次的课程设计。
最后也要感谢我们学校为我们提供良好的编程环境,使我们能够按时完成任务。
参考文献
[1]G.Perry.C++程序设计教程.北京:
清华大学出版社,1994
[2]KennethA.Reek.徐波.C和指针.北京:
人民邮电出版社,2008
[3]G.Perry.C++程序设计教程.北京:
[4]王为青,刘变红.C语言高级编程及实例剖析.北京:
人民邮电出版社,2007
[5]严蔚敏等.数据结构(C语言版).北京:
清华大学出版社,1997
[6]周晓聪,李文军,李师贤.面向对象程序设计——实践与提高.中山大学计算机科学学院讲义,1999
附录:
源程序清单
//程序名称:
graph.h,graph.cpp,information.h,main.cpp
//程序功能:
采用面向对象方法设计程序,解决教学计划编制问题
//程序作者:
彭聪
//最后修改日期:
2009-9-18
//邻接表头文件
//采用邻接表来存储图的顶点和边
#ifndefGRAPH_H//定义头文件
#defineGRAPH_H
#include<
string>
usingnamespacestd;
//定义边表结点
structArcNode
{
intadjvex;
//邻接点域
ArcNode*next;
};
//定义顶点表结点
template<
classT>
structVertexNode
Tvertex;
//数据域
intindegree;
//入度
ArcNode*firstedge;
constintMaxSize=56;
//图的最大顶点数
classALGraph
public:
ALGraph(Ta[],intn,inte,intedge[][73]);
//构造函数,初始化一个有n个顶点e条边73个依赖关系的图
~ALGraph();
//析构函数,释放邻接表中各边表结点的存储空间
voidTopSort(TOutLes[10][100],TB[64]);
//排序并进行相应的输出,按批次保存顶点,并且每次保存的顶点入度都为0
voidBalanScore(TOutLes[10][100],intcount,ints,floatscore,TB[64]);
//平衡每次输出的顶点的量
private:
VertexNode<
T>
adjlist[MaxSize];
//存放顶点表的数组
intvertexNum,arcNum;
//图的顶点数和边数
#endif
//定义邻接表的cpp文件
iostream>
#include"
graph.h"
//引入头文件
//邻接表构造函数ALGraph
ALGraph<
:
ALGraph(Ta[],intn,inte,intedge[][73])
inti1,j1;
//边所依附的两个顶点的序号
intlat=-1;
vertexNum=n;
arcNum=e;
//输入顶点信息,初始化顶点表
for(inti=0;
i<
vertexNum;
i++)
{
adjlist[i].vertex=a[i];
//a[i]为输入的课程信息,通过实参与形参结合实现课程信息存储
adjlist[i].firstedge=NULL;
adjlist[i].indegree=0;
}
//根据数组中调出的每一条边的信息,初始化边表,并在相应的边表中插入结点
for(intk=0;
k<
arcNum;
k++)
i1=edge[0][++lat];
j1=edge[1][lat];
cout<
<
i1<
"
->
j1<
endl;
ArcNode*s;
s=newArcNode;
s->
adjvex=j1;
//生成一个边表结点s
s->
next=adjlist[i1].firstedge;
//将结点s插入到结点i的边表的表头
adjlist[i1].firstedge=s;
//最后生成i->
j
adjlist[j1].indegree=adjlist[j1].indegree+1;
//入度加1
}
//邻接表的析构函数~ALGraph
i++)//依次删除顶点结点
ArcNode*p=adjlist[i].firstedge;
while(p!
=NULL)//循环删除边结点
{
adjlist[i].firstedge=p->
next;
deletep;
p=adjlist[i].firstedge;
}
//排序并进行相应的输出,按批次保存顶点入二维数组OutLes,并且每次保存的顶点入度都为0
voidALGraph<
TopSort(TOutLes[10][100],TB[65])
{
//采用顺序栈并初始化,累加器初始化
intcount=-1;
inttop=-1;
ints;
intS[100];
intb=0;
intm;
//按批次将入度为0的顶点入栈
i=i+m)
{
count++;
for(intk=0;
k++)
if(adjlist[k].indegree==0)S[++top]=k;
m=top+1;
s=0;
while(top!
=-1)
{
intj=S[top--];
OutLes[count][s++]=adjlist[j].vertex;
//用数组OutLes保存每次入栈的入度为0的顶点
adjlist[j].indegree--;
//将保存过的顶点入度减1,从而为负数,避免重复入栈
ArcNode*p;
p=adjlist[j].firstedge;
//扫描顶点表,找出顶点j的所有出边,并将其后继结点的入度减1
while(p!
=NULL)
{
intk=p->
adjvex;
adjlist[k].indegree--;
//将入度减1
p=p->
}
//对每个顶点的相关信息进行输出,暂时不计独立的顶点
//在本程序中顶点的类型其实就是课程类
//所以下面的循环就是对课程的课程名称进行输出,暂时不计独立的科目
for(;
b<
count+1;
b++)
cout<
第"
b+1<
个学期课程的课程名称如下:
说明:
独立的课程暂时不计入内"
floatscore=0;
for(inta=0;
a<
s;
a++)
//对专业选修课进行选择
if(OutLes[b][a].GetName()=="
JAVA程序设计(C#程序设计)"
)
{cout<
请从JAVA程序设计和C#程序设计中任选一门您的专业选修课"
stringp[2]={"
JAVA程序设计"
"
C#程序设计"
intq;
cout<
选择JAVA程序设计,则请输入0;
否则输入1"
//按照输出提示对专业选修课进行选择
//如果用户输入不合法,则必须重新输入
do{
cin>
>
q;
}while(!
(q==0||q==1));
p[q]<
OutLes[b][a].SetName(p[q]);
}
else
cout<
OutLes[b][a].GetName()<
//提示用户所选的课程名称
score=score+OutLes[b][a].GetLesScore();
//对学分进行统计
}
BalanScore(OutLes,count,s,score,B);
}
//在本例中其实就是利用学分变量对每个学期的课程量进行控制
BalanScore(TOutLes[10][100],intcount,ints,floatscore,TB[65])
//学分的控制范围为21<
score<
29
if(!
(21<
score))
floatAllscore=163;
//总学分数为163
floatAvescore=Allscore/7;
//每个学期平均学分数
cout<
\n每个学期平均学分数为:
Avescore<
\n您每个学期所选的课程学分应大于"
<
Avescore-2<
且小于"
Avescore+6<
//输出每个学期的平均学分数以及学分修读范围要求
//对课程量不够的学期,增加一定量的课