武汉理工大学数据结构课程设计Word文档格式.docx
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2、设计
存储结构设计、主要算法设计（用类C语言或用框图描述）、测试用例设计；
3、调试报告
调试过程中遇到的问题是如何解决的；
对设计和编码的讨论和分析。
4、经验和体会（包括对算法改进的设想）
5、附源程序清单和运行结果。
源程序要加注释。
如果题目规定了测试数据，则运行结果要包含这些测试数据和运行输出，
6、设计报告、程序不得相互抄袭和拷贝；
若有雷同，则所有雷同者成绩均为0分。
时间安排：
1、第20周（6月29日至7月3日）完成。
2、7月3日8：
00到计算中心检查程序、交课程设计报告、源程序（CD盘）。
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
链式简单选择排序主要涉及到数据结构中链表和排序两个知识点，其中，链表的知识又涉及创建、插入、遍历等。
为了获得测试用例，还需掌握随机数产生方法以及文本文件读写的相关操作。
所以，课程设计是很考验我们综合能力的，通过学习，可以进一步提升我们的软件开发能力。
1．课程设计问题描述及开发工具
1.1课程设计问题描述
试编写一个程序，以单链表作为存储结构，实现对待排序表中的数据的简单选择排序，用多组测试例子对程序进行测试，并输出排序结果。
1.2开发工具
本课程设计需要安装有支持标准C/C++的VisualC++编译器（VC6.0或更高版本）的计算机一台。
2．程序设计
2.1思想描述
为解决问题，首先要建立一组测试用例，本程序提供两中产生数据的方法，在交互界面下，用户可自行选择。
一种是直接通过计算机利用rand（）函数产生随机数并写入文件；
另一种则是由用户自己向文件中输入数据。
其次要建立一个单链表，将该文件中的数据（设置为float类型）逐个存储在建立的单链表中。
最后，依次对单链表中的结点数据进行简单选择排序，其中排序分为从大到小排序和从小到大排序两种方式，同样可在交互界面下，由用户自行选择。
排序后，输出排序结果和运行时间，为保证结果正确性，还要做对结果进行检查。
整个人机交互过程中，为保证用户输入指令的合法性，还要对输入数据进行词法分析。
选择排序基本思想是:
通过n-i次关键字比较，从n-i+1（i=1,2,...,n-1）个记录中选取关键字最大或最小的记录作为有序序列中第i个记录。
以此方法循环下去，直到排序完成。
程序总流程图如上所示
2.2存储结构设计
本课程设计要求使用线性表的链式存储结构来存储待排序的数据，定义一个结点类型，它包括两个域：
存储数据元素信息的数据域，存储后继元素地址的指针域。
单链表结构体的定义如下：
structelem
{
floatdata;
elem*next;
};
值域data以float型存储所要排序的数据，指针域next以指针型存储了指向下一个结点的地址。
2.3主要算法设计
本程序中的几个较为核心的算法有：
创建链表函数voidcreat_self（elem*&
head），随机数函数voidrand_data（intn,intw），简单选择排序voidsort（elem*head,intcho），词法分析函数intana（chara[],inti,intj）。
现依次用c++语言描述他们的具体算法。
2.3.1链表的创建
在文件data.txt中，已经保存了要排序的数据，通过读取文件，可以为每个结点写入数据。
创建的这个单链表是带头结点的，在遍历它的时候当注意这点，一般情况下，文件是可以打开的，但如果文件无法打开，则输出提示信息并退出函数。
voidcreat_self（elem*&
head）
//把文件中的数据读出，并建立一个头指针为head的单链表,保存这些数据
intc=0;
elem*p2;
ifstreamfin（"
data.txt"
）;
if（!
fin）cout<
<
"
文件打开失败！
endl;
else
{
head=newelem;
elem*p1=head;
head->
next;
for（inti=0;
fin;
i++）
{
elem*p=newelem;
fin>
>
p->
data;
p->
next=p1->
p1->
next=p;
p2=p1;
p1=p;
}
p2->
next=NULL;
//读入的最后一个数无效，故舍去。
fin.close（）;
}
}
2.3.2随机数据产生函数
该函数用到的是伪随机数rand（），并由参数n和w限制个数和分布范围。
其实可以把语句fout<
rand（）%w<
"
;
改写成fout<
float（rand（）%w）/33*31<
这样的形式，获得大致分布在0—w范围内的随机小数。
voidrand_data（intn,intw）
//产生n个分布在0—w范围内的随机数，并写入文件datatxt中
ofstreamfout（"
fout）cout<
if（w>
0）
i<
n;
fout<
float（rand（）%w）<
elseif（w<
for（inti=0;
0-float（rand（）%abs（w））<
fout.close（）;
2.3.3链式简单排序
基本实现思想是：
从链表的当前结点（由p指向）开始依次往下检索，找到在指定结点之后所有结点中最小（最大）的那个结点，把地址保存在p2中，完成一轮循环后，把p2所指向的结点数据与p所指向的结点数据进行交换。
然后使得p=p->
next，即进入外层循环，直到循环到最后一个结点为止。
这里还用到了一个函数clock（），它包含在头文件time.h中，用来计算程序的运行时间，有利于我们更直观地了解程序的效率。
函数实现代码如下：
voidsort（elem*head,intcho）
//选择排序算法，参数cho决定排序方式
clock_tstart,end;
floattemp;
//始终指向待排数据的最大（小）值
start=clock（）;
for（elem*p=head->
p!
=NULL;
p=p->
next）
p2=p;
for（elem*p1=p->
p1!
p1=p1->
if（p2->
data>
p1->
data&
&
cho==0）
p2=p1;
elseif（p2->
data<
cho==1）
temp=p2->
//通过中间变量交换数据，完成一轮排序，筛选出一个最值。
data=p->
p->
data=temp;
end=clock（）;
cout<
算法用时为"
（double）（end-start）/CLOCKS_PER_SEC<
秒"
endl<
endl;
//计算算法执行时间
2.3.4词法分析
在实际输入过程中，用户可能输入非法字符，所以这里需要对数据进行分析，一旦输入不合法，就要提示用户重新输入，否则，本程序可能会崩溃。
a[]保存输入的字符，i，j是程序允许的指令。
基本思想为：
获取用户输入的字符串a[]，把a[0]和i，j比较，若比较成功，并且a[1]为‘\0’时，返回1，否则，返回0。
intana（chara[],inti,intj）
//词法分析，检验用户的输入是否合法
if（（a[0]=='
0'
+i||a[0]=='
+j）&
（a[1]=='
\0'
））
return1;
return0;
3．程序调试过程问题与改正
在本课程设计的程序调试过程中，出现错误提示如下：
（1）--------------------Configuration:
test-Win32Debug--------------------
Compiling...
test.cpp
E:
\c++安装\MyProjects\课设\test.cpp（17）:
errorC2628:
'
elem'
followedby'
void'
isillegal（didyouforgeta'
'
?
）
执行cl.exe时出错.
分析：
原来，在定义完结构体以后，没有在括号外面打上“，”，结构体的定义与函数体的格式有点相似，但是函数体后面不用加“，”，这些都是细节上的东西，不要把二者混淆了。
（2）有一次的调试结果如图所示：
分析：
可以看出，本来是要由计算机自动产生3个随机数，结果链表保存了4个数，并且第四个数明显是错误的。
通过分析文件读写过程，发现最后一次保存到链表的数据实际上是无效的。
通过改正creat_self（elem*&
head）函数，即删除链表最后一个结点，问题解决。
（3）--------------------Configuration:
\c++安装\MyProjects\课设\test.cpp（113）:
errorC2065:
flag'
:
undeclaredidentifier
执行cl.exe时出错。
在voidcheck（elem*head,intcho）函数中，定义了一个flag变量，用于标示运行状态，但却提示flag未定义，原来，flag被定义在了while语句中，走出while语句后，就不在其作用域内里。
把flag定义在函数开头位置，问题解决。
4．运行结果及说明
4.1以随机方式创建链表
输入n为100，分布范围w为200，产生100个随机数，建立一个链表。
输出的结果如下：
4.2用户自己写入数据
用户把数据手动输入到文件data.txt中。
4.3比较三组不同输入数据的排序
（1）3000个数据从小到大排序结果如下：
（2）500个数据从小到大的排序结果：
（3）2000个数据从大到小排序结果如下：
4.4结果分析
（1）这里使用的数据也可以是小数，负数，但字符等是不允许的。
（2）在voidcreat（elem*&
head）函数中，head必须是一个指针的引用，否则，通过函数建立的链表头指针无法传递。
（3）用例一是产生3000个分布在0—4444间的随机数，并按照从小到大的顺序排序，可以看到，用时为0.047秒，排序后的数据经过check（elem*head）函数的检查，结果正确。
用例二是对500组负数排序，因为数据较少，故用时极短，系统显示的用时为0秒。
用例三是对2000组分布在0—6666范围的数据排序，用时0.031秒。
对同样一组数据而言，排序的时间可能不同，但差距都很小。
5．时间复杂度分析
链式简单选择排序voidsort（elem*head,intcho）时间复杂度为o（n*n）；
随机数产生函数voidrand_data（intn,intw），创建函数，检查函数voidcheck（elem*head,intcho），打印函数voidprint（elem*head）时间复杂度均为o（n）。
6．经验与体会
省略
7．课程设计源程序
/*
链式简单选择排序程序
武汉理工大学
LDSD
2013年7月2日
*/
#include<
stdlib.h>
time.h>
iostream>
fstream>
usingnamespacestd;
voidprint（elem*head）
//遍历链表，在屏幕上显示每个结点中的数据
head=head->
while（head!
=NULL）
cout<
head->
head=head->
voidcheck（elem*head,intcho）
//通过对相邻数据大小进行比较，判断排序算法结果是否正确
intflag=1;
if（head）
while（head->
next!
if（head->
next->
{
cout<
你的排序算法有误，因为发现了顺序错误的地方。
flag=0;
break;
}
head=head->
if（flag）
cout<
经过对排序后的数据分析，你的排序结果正确！
voidcreat（elem*&
head）
//数据产生方式人机交互模块
charcho[10],n1[10];
intw,n;
do{
通过系统产生随机数请选择1，自己写入文件请选择0。
cin>
cho;
while（!
ana（cho,1,0））;
if（cho[0]=='
1'
系统会自动产生浮点数，请输入数据的个数N和分布范围W（数据分布在0-W区间）。
do
cin>
n>
w;
if（w==0）
范围w值不能为0,请重新输入！
while（w==0）;
rand_data（n,w）;
creat_self（head）;
请把数据写入到data.txt文件中，数据之间以空格间隔。
不要输入字符，否则，字符后的数据将被忽略。
数据输入完成后，输入任意字符继续。
n1;
voidmain（）
charcho[10];
system（"
colorF0"
//为使输出窗口视觉效果更佳，这里设置背景色为亮白色（F），前景色为黑色（0）。
elem*head=NULL;
=========================================================="
欢迎使用链式选择排序系统！
creat（head）;
查看当前（未排序）链表中的数据吗?
查看请选择1，跳过请选择0。
while（!
if（cho[0]=='
print（head）;
cout<
请选择排序方式：
从大到小选择1，从小到大选择0。
排序算法运行结果如下：
————————————————————————————————————————"
sort（head,cho[0]-'
print（head）;
check（head,cho[0]-'
本科生课程设计成绩评定表
班级：
姓名：
学号：
序号
评分项目
满分
实得分
1
学习态度认真、遵守纪律
10
设计分析合理性
3
设计方案正确性、可行性、创造性
20
4
设计结果正确性
40
5
设计报告的规范性
6
设计验收
总得分/等级
评语：
注：
最终成绩以五级分制记。
优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、
及格（60-69分）、60分以下为不及格
指导教师签名：
201年 月 日
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