数据结构与算法应用课程设计.docx
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数据结构与算法应用课程设计
数据结构与算法应用综合课程设计要求与指导
数据结构是一门实践性很强的课程，只靠读书和做习题是不能提高实践能力的，尤其是在数据结构中要解决的问题更接近于实际。
所以要求学生在学习过程中，结合实际问题进行相应的课程设计与实践，自己分析问题、设计数据结构和算法，再编写代码上机调试和测试程序，以达到解决实际问题，培养数据结构的应用能力与实践能力。
一、课程设计的要求
1、熟练掌握各种数据结构的逻辑结构特性、存储结构与常用操作算法；
2、能分析课程设计的相应题目，结合理论学习考虑用一种或多种数据结构来解决问题；
3、能分析并设计在某种数据结构下解决问题的步骤即算法；
4、熟练掌握面向对象程序设计思想方法与编译系统的使用方法，能较好地编写程序实现数据结构与算法，解决实际问题
5、能较好地进行程序的静态检查与动态调试与测试
6、能按要求写好课程设计报告
二、课程设计的目的
1、深入理解和掌握书本上的理论知识，将书本上的知识变“活”
2、理论与实践相结合，学会如何把书本上的数据结构和算法的知识用于解决实际问题，培养数据结构的应用能力和软件工程所需要的实践能力
3、进行软件工作的规范训练，初次体会软件开发的一般简单过程
4、培养团队合作精神和良好的科学作风以及沟通能力
三、课程设计的工作步骤
1、明确课程设计小组构成与分工
每一小组由2人组成，各同学可自由组合。
每小组选择后面课程设计备选题目中的一个，共同完成问题分析和任务定义、数据类型和系统设计后，2人协商分工进行程序设计与调试。
每个同学必须有明确而又互不相同的工作任务，并保证工作量一致。
在课程设计中还要注意两人的协调与合作。
2、问题分析和任务定义
首先充分分析和理解问题，明确问题要求做什么，限制条件是什么，即明确“做什么”。
如：
输入数据的类型、值的范围以及输入的形式；输出数据的类型、值的范围及输出的形式；若是会话式的输入，则结束标志是什么，是否接受非法的输入，对非法输入的回答方式是什么等等
2、数据类型和系统设计
1）逻辑设计：
对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，并定义主程序模块和各抽象数据类型，画出模块之间调用关系图
2）详细设计：
定义相应的存储结构（写出数据存储结构的类型定义）并写出各过程和函数的算法
3、3、编码实现和静态检查
1）编码实现：
把算法设计的结果用程序设计语言程序写出来。
每个函数体，即不计首部和规格说明部分，一般不要超过40行，最长不得超过60行，否则应分成更小的函数。
要控制IF语句连续嵌套的深度。
首先可以在一个程序文件中实现，然后做成头文件形式的软件模块，随着工作的积累，这些成熟的软件模块也会越来越丰富，当常用的数据结构都以抽象数据类型的形式实现以后，其他问题编程的工作也就会比较顺手了。
抽象数据类型的实现作为头文件必须包含进工程文件。
2）静态检查：
通过阅读或给别人讲解自己的程序深入全面理解程序逻辑，检查是否有明显错误，加入一些注释。
可用简单的数据试人工运行程序，此时数据规模应比较小，而且考虑到各种情况，如空表、空二叉树、一个结点二叉树、两个结点二叉树等各种情况。
应访遍程序的各条路径（即各分支的情况）。
通过静态检查程序由于疏漏而产生的错误，也可为接下去的动态调试找到一种“程序感觉”
4、上机准备和上机调试
首先，应熟悉MicrosoftVisualC++5.0/6.0的开发环境。
在运行时可能发生以下三种类型的错误：
语法错误、连接错误、运行错误
前两种错误一般由系统提示指出，一般按语言的语法和系统的环境要求加以改正即可。
第三种错误与算法和程序有关，大致又有两种情况：
一种是因为存储结构使用不当引起的，例如最常见的无效指针和数组下标越界等；另一种是纯粹的逻辑性错误，如程序不能正常终止、输出与问题的要求有出入等，在很大程度上是由于控制条件考虑不周所至。
这类错误是初学数据结构编程者最易犯的毛病，而当运行出现这类错误时又往往感到束手无策。
为了从程序中忙地排除这类错误，首要是能对错误的出处准确定位，常用的简便办法是利用集成环境提供的Debug功能加以定位。
在程序中适当位置临时加入一些反映调试信息的输出语句，以此来反映动态运行善有时也比较有效。
调试中出现的警告性提示，也不能轻易放过，必须究其原因排除之。
对某一组数据运行成功，并不意味程序正确。
在进行整个程序的联调时，要特别注意对多组数据模型进行试验，并分别选择几种具有一般性和特殊性的数据进行调试，用测试数据（包括正确的数据和错误的数据）测试程序是否能得到正确结果，程序健壮性（容错处理）怎样等？
因为本材料不是讲解MicrosoftVisualC++的专门手册性读物，有关VisualC++本身的知识内容的讲解，请读者参考相关的书籍。
可带一本C++程序设计教材或VisualC++操作手册，进行调试。
5、总结和整理课程设计报告
课程设计报告应包括以下几部分内容
1）题目、姓名、学号、完成日期，见封面附件
2）问题描述
包括题目内容，基本要求，测试数据
3）需求分析：
▪输入的形式和输入值的范围
▪输出的形式
▪程序所能达到的功能
▪测试数据要求
4）概要设计：
抽象数据类型的定义，各程序模块之间的调用关系，各类之间的继承关系
5）详细设计
定义所有类，写出每个操作的算法，主程序也可按需要写出算法，函数调用关系图
6）调试分析：
▪遇到的问题及解决的方法
▪经验与体会
7）用户使用说明
简单说明怎样使用你的程序，特别是对使用中应注意的问题加以说明
8）测试结果：
列出输入输出结果
附录：
源程序
本示例中的分析、描述与实现均是在以C语言的形式，用到了C++对C的扩展，代码是在VC++6.0中调试成功的。
有些同学反映主程序不会写，大家可在示例程序中了解简单主程序的写法，并在这里通过两个例子体会主函数如何调用各模块，从而统一协调地完成要求的。
需要强调的是决不是仅有此一种方法，事实上，在主函数中常作的类似的事情都还可以在主程序中写成其他函数，以让主函数所作的主要工作能更清晰。
9）总结：
详细注明小组中每位同学负责的工作、课程设计过程的收获、遇到问题以及解决问题的思路和方法、程序调试能力的思考、对数据结构这门课程的思考、在课程设计过程中对《数据结构》课程的认识等内容
10）附录：
将程序清单及程序附上
四、评分办法：
课程设计成绩=上机考勤10%+程序及其调试40%（程序的规范性10%、功能实现情况20%、程序调试能力10%）+设计报告质量50%（流程规范15%，设计合理15%，报告撰写15%，分工合理5%）
程序的规范：
应养成良好的程序书写规范，需要注意：
注释，命名规则，格式等。
源代码作为设计报告附件提交。
流程规范性：
报告中显示出来的设计过程按规范的步骤进行：
问题分析、系统设计、代码编写、测试与调试，每个步骤均在报告中描述清楚。
设计合理性：
在查询参考文献、问题分析的基础上，认真完成系统的设计，模块设计合理、数据类型设计合理、类的设计合理、算法设计合理
报告撰写：
认真书写设计报告，要求：
逻辑合理、内容翔实、格式规范、排版工整、语句通顺。
无设计报告者以及严重抄袭他人设计者，成绩为不及格。
五、课程设计报告示例：
本材料以一个简单的题目来说明课程设计报告的格式与内容，每一个题目都不同，每个同学课程设计后的心得体会与收获与不同，请注意准确完整地描述课程设计的步骤与成果。
数据结构课程设计报告
封面（见封面模板）
一、问题描述
1、题目内容：
利用链表表示家电信息，实现链表的初始化、创建表、插入、删除、更新数据、打印、查询以及链式结构的有序表与文件之间的数据转换。
2、基本要求：
由用户输入一组数据包括家电名称、品牌型号、单价、及数量，以结点中单价值的非减序列体现着有序性。
3、测试数据：
链表初始数据为{{彩电、TCL超平29英寸、2100元、234台}，{冰箱、海尔、1800元、302台}，{洗衣机、小鸭、1200元、105台}}
二、需求分析
1、本程序用以实现家电信息的初始化、创建表、插入、删除、更新数据、打印、查询以及有序表与文件之间的数据转换。
2、程序运行后显示提示信息，由用户输入家电相关信息来创建有序链表。
3、在创建好后，用户可根据需要选择所要的操作。
4、数据信息应包含家电名称、品牌型号、单价、及数量。
三、概要设计
为实现上述程序功能，应以有序链表表示家电信息。
为此需要有序表和结构体两个抽象数据类型。
1、结构体的抽象数据类型定义为：
ADTgoods{
数据对象：
d={charname[10];
charsname[10];
intprice;
intnum;
}ADTgoods
2、有序表的抽象数据类型定义为：
ADTOrderedList{
lnode*listcreate_l（goods*a,intn）
初始条件：
运行结果：
}ADTOrderedList
数据关系：
同属于一个结点
基本操作：
lnode*listcreate_l（goods*a,intn）
操作结果：
构造一个有序链表。
node*listinsert_l（lnode*l,goodsa）
初始条件：
有序链表已经存在。
操作结果：
插入一个结点，此结点信息为a。
lnode*listdelete_l（lnode*l,goodse）
初始条件：
有序链表已经存在。
操作结果：
删除e结点。
lnode*listchange_l（lnode*l,goodse）
初始条件：
有序链表已经存在。
操作结果：
用e的信息更换有序表中与e同名的结点的信息。
voidlistsearch_l（lnode*l,char*sname）
初始条件：
有序链表已经存在。
操作结果：
查询结点中名为sname的结点的相关信息。
voidlisttraverse_l（lnode*l）
初始条件：
有序链表已经存在。
操作结果：
打印有序链表中的信息。
}
3、本程序包含三个模块：
主程序模块：
进行简要说明
结构体模块：
进行简要说明
有序表模块：
进行简要说明
模块之间的关系如图所示：
（加一模块结构图）
四、详细设计
1、元素类型、结点类型、指针类型。
typedefstruct{
charname[20];
charsname[20];
intprice;
intnum;
}goods;
2、有序表类型。
typedefstructlnode{
goodsdata;
structlnode*next;
}lnode,*linklist;
部分操作实现的伪代码算法如下：
1）lnode*listcreate_l（goods*a,intn）
{
for（intk=0;k{
for（intj=0;j{
if（a[j].price{goodsb;
strcpy（b.name,a[j].name）;
strcpy（b.sname,a[j].sname）;
b.price=a[j].price;
b.num=a[j].num;
strcpy（a[j].name,a[j+1].name）;
strcpy（a[j].sname,a[j+1].sname）;
a[j].price=a[j+1].price;
a[j].num=a[j+1].num;
strcpy（a[j+1].name,b.name）;
strcpy（a[j+1].sname,b.sname）;
a[j+1].price=b.price;
a[j+1].num=b.num;
}//if
}//for
}//倒用起泡法对结构体数组以price为关键字进行排序
lnode*l=NULL;
lnode*s;
for（inti=0;i{
s=newlnode;
strcpy（s->data.name,a[i].name）;
strcpy（s->data.sname,a[i].sname）;
s->data.price=a[i].price;
s->data.num=a[i].num;
s->next=l;l=s;
}returnl;//创建链表并返回头指针
}//listcreate_l（）
2）lnode*listinsert_l（lnode*l,goodsa）
{
lnode*q=l;
lnode*r=l;
lnode*p=newlnode;
strcpy（p->data.name,a.name）;
strcpy（p->data.sname,a.sname）;
p->data.price=a.price;
p->data.num=a.num;//把goods结构体的内容复制给结点指针p
while（a.price>q->data.price&&q）
{
r=q;
q=q->next;
}
if（q==l）
{p->next=l;l=p;}//p插在头结点之前
else
{
if（q==NULL）{r->next=p;p->next=NULL;}//p插在最后一个结点后面
else{r->next=p;p->next=q;}//p插在中间的一般情况
}
returnl;
}//listinsert_l（）
3）lnode*listdelete_l（lnode*l,goodse）
{
lnode*p=l;
lnode*r=l;
while（strcmp（p->data.sname,e.sname）&&p）
{
r=p;
p=p->next;
}
if（p==l）
l=p->next;//删除结点为头结点
else
{
if（p->next==NULL）r->next=NULL;//删除结点为最后一个结点
elser->next=p->next;//删除结点为一般情形
}
if（!
p）cout<<"删除项目不在产品信息中，请确认后在输入，谢谢！
"<returnl;
}//listdelete_l（）
4）lnode*listchange_l（lnode*l,goodse）
{
lnode*p=l;
while（p&&（strcmp（e.sname,p->data.sname）））
{
p=p->next;
}
if（p）
{
strcpy（p->data.name,e.name）;
strcpy（p->data.sname,e.sname）;
p->data.price=e.price;
p->data.num=e.num;
}//用e的信息替换结点p的信息
elsecout<<"更新信息与产品信息中的所有规格都不匹配，确认后在输入，谢谢！
"<;
returnl;
}//listchange_l（）
5）voidlistsearch_l（lnode*l,char*sname）
{
lnode*p=l;
while（strcmp（sname,p->data.sname））
p=p->next;
cout<data.name<<""<data.sname<<""
<data.price<<""<data.num<}//listsearch_l（）查询信息
6）voidlisttraverse_l（lnode*l）
{
ofstreaminf（"d:
\\information.txt"）;
inti=0;
lnode*p=l;
while（p）
{
p=p->next;
i++;
}//用i记录产品总类个数
inf<while（l）
{
cout<data.name<<""<data.sname<<""<data.price<<"yuan"
<data.num<<"台"<inf<data.name<<""<data.sname<<""<data.price<<""
<data.num<<""<l=l->next;//打开d：
\information并从中写入信息
}
}//listtraverse_l（）打印信息
4、主函数的算法：
voidmain（）
{
cout<<"进入程序请按1，退出请按0"<intm;
cin>>m;
while（m）
{
cout<<"创建请按1；其它操作请按2"<intn;cin>>n;
switch（n）
{
case1:
{
cout<<"请输入产品种类数量和相关信息：
"<intn;goods*a;
cin>>n;
a=newgoods[n];
for（inti=0;icin>>a[i].name>>a[i].sname
>>a[i].price>>a[i].num;
lnode*l;
l=listcreate_l（a,n）;
listtraverse_l（l）;break;
}
case2:
{
cout<<"插入请按3；删除请按4；更新请按5；查询请按6;打印请按7."<ifstreaminfor（"d:
\\information.txt"）;
intn;goods*a;
infor>>n;
a=newgoods[n];
for（inti=0;iinfor>>a[i].name>>a[i].sname
>>a[i].price>>a[i].num;//利用文件流创建文件流对象以读方式
lnode*l;//打开d：
\information并从中读入信息
l=listcreate_l（a,n）;
intj;
cin>>j;
switch（j）
{
case3:
{
cout<<"请输入要插入产品的相关信息：
"<goodsm;cin>>m.name>>m.sname>>m.price>>m.num;
lnode*p=listinsert_l（l,m）;listtraverse_l（p）;break;
}
case4:
{
cout<<"请输入要删除项目的相关信息：
"<goodsm;cin>>m.name>>m.sname>>m.price>>m.num;
lnode*p=listdelete_l（l,m）;listtraverse_l（p）;break;
}
case5:
{
cout<<"请输入要更改项目的相关信息：
"<goodsm;cin>>m.name>>m.sname>>m.price>>m.num;
lnode*p=listchange_l（l,m）;listtraverse_l（p）;break;
}
case6:
{
cout<<"请输入要查询项目的名称：
"<charm[20];cin>>m;listsearch_l（l,m）;break;
}
case7:
{
cout<<"公司库存产品相关信息如下：
"<break;
}
}//switch（）
}//switch（）
}//while（）
cout<<"进入程序请按1，退出请按0"<cin>>m;
}
cout<<"查看最新产品信息请到d：
\\information
（2）."<}//main（）
五、调试分析：
调试过程中经常出现运行时出现错误提示而没有结果的情况，经检查是指针处理的问题
六、使用说明
程序运行后用户根据提示信息输入产品信息，按照提示运行就可以了。
七、测试结果
所采用的测试数据和测试结果如下：
进入程序请按1，退出请按0
1
创建请按1；其它操作请按2
1
请输入产品种类数量和相关信息：
3
冰箱海尔1800302
彩电TCL超平29英寸2100234
洗衣机小鸭1200105
此是d盘的information的内容为：
3
洗衣机小鸭1200yuan105台
洗衣机小鸭1200105
冰箱海尔1800yuan302台
冰箱海尔1800302
彩电TCL超平29英寸2100yuan234台
彩电TCL超平29英寸2100234
进入程序请按1，退出请按0
1
创建请按1；其它操作请按2
2
插入请按3；删除请按4；更新请按5；查询请按6;打印请按7.
3
请输入要插入产品的相关信息：
DVD康佳1350169
此是d盘的information的内容为：
4
洗衣机小鸭1200yuan105台
洗衣机小鸭1200105
DVD康佳1350yuan169台
DVD康佳1350169
冰箱海尔1800yuan302台
冰箱海尔1800302
彩电TCL超平29英寸2100yuan234台
彩电TCL超平29英寸2100234
进入程序请按1，退出请按0
1
创建请按1；其它操作请按2
2
插入请按3；删除请按4；更新请按5；查询请按6;打印请按7.
4
请输入要删除项目的相关信息：
DVD康佳1350169
此是d盘的information的内容为：
3
洗衣机小鸭1200yuan105台
洗衣机小鸭1200105
冰箱海尔1800yuan302台
冰箱海尔1800302
彩电TCL超平29英寸2100yuan234台
彩电TCL超平29英寸2100234
进入程序请按1，退出请按0
1
创建请按1；其它操作请按2
2
插入请按3；删除请按4；更新请按5；查询请按6;打印请按7.
5
请输入要更改项目的相关信息：
彩电TCL超平29英寸2000153
此是d盘的info
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