数据结构课程设计猴子吃桃问题DOC.docx
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数据结构课程设计猴子吃桃问题DOC
数学与计算机学院
课程设计说明书
课程名称:
课程代码:
6015059
题目:
年级/专业/班:
学生姓名:
学 号:
***************
开始时间:
2014年5月14日
完成时间:
2014年5月28日
课程设计成绩：
学习态度及平时成绩（20）
技术水平与实际能力（20）
完成情况（20）
创新（5）
说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（35）
总分（100）
指导教师签名：
年月日
1需求分析……………………………………………………………………3
2概要设计……………………………………………………………………3
3详细设计……………………………………………………………………4
4调试分析……………………………………………………………………11
5用户使用说明………………………………………………………………12
6测试结果……………………………………………………………………12
7 结论………………………………………………………………………14
致谢……………………………………………………………………………15
参考文献………………………………………………………………………15
摘要
本课程设计主要解决猴子吃桃子的问题。
一群猴子摘了一堆桃子，他们每天都吃当前桃子的一半且再多吃一个，到了第10天就只余下一个桃子。
用多种方法实现求出原来这群猴子共摘了多少个桃子。
在课程设计中，系统开发平台为Windows2000，程序设计设计语言采用VisualC++，数据库采用MSSQL2000，程序运行平台为Windows98/2000/XP。
在整个程序中分别采用数组数据结构、链数据结构、递归等结构形式实现此问题的求解。
程序通过调试运行，初步实现了设计目标。
关键词：
程序设计；C++；数组；链；递归；猴子吃桃
引言
在日常生活中经常遇到一些与数据计算有关的问题，许多与猴子吃桃问题类似的问题要求用计算机程序语言来解决，用这个程序算法可以解决一些类似问题，以便利于生活实际。
1需求分析
1.1任务与分析
任务功能：
有一群猴子摘了一堆桃子，他们每天都吃当前桃子的一半且再多吃一个，到了第10天就只余下一个桃子。
用多种方法实现求出原来这群猴子共摘了多少个桃子
要求：
采用数组数据结构实现上述求解
采用链数据结构实现上述求解
采用递归实现上述求解
如果采用4种方法者,适当加分
分析：
这个课程设计分为三个部分，即分别用三种不同的方法解决猴子吃桃子问题。
每个部分都有不同的算法思想。
用数组结构实现的算法，通过构造求桃子数的数组，然后输出要求的项来实现。
用链结构实现的算法，则是建立链表，将每天的桃子数目存入链表，然后输出第一天的桃子数。
用递归结构实现的算法，是通过函数本身的特点，反复调用自身，最后找到递归的出口，求得算法的解。
1.2测试数据
输入任意一篇文章，按要求输入功能序号与字符串。
测试是否能按要求输出正确结果。
2概要设计
C是结构式语言。
结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。
这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。
C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。
如果用数组结构解决这个问题，把猴子吃桃的天数倒过来看的话，以天数作为数组的下标i，剩下桃子的个数a[i]的递推公式为a[i]=（a[i-1]+1）*2。
a[i]实际代表了倒数第i天剩下的桃子数。
所以可以求得此数组的通项公式为a[i]=3*2e（i-1）-2（i>=2）。
如果用链结构解决这个问题，建立一个链表，根据每天桃子数与后一天桃子数的关系n=2*n+2,依次将每天的桃子数存进链表中，最后输出第一天的桃子数。
如果用递归结构解决这个问题，要求利用他们每天都吃当前桃子的一半且再多吃一个这一特点，设计一个递归算法。
3 详细设计
3.1 数组结构
把猴子吃桃的天数倒过来看的话，以天数作为数组的下标i，剩下桃子的个数a[i]的递推公式为a[i]=（a[i-1]+1）*2。
a[i]实际代表了倒数第i天剩下的桃子数。
所以可以求得此数组的通项公式为a[i]=3*pow（2，（i-1））-2（i>=2）。
数组结构算法的流程图如图3-1：
图3-1
intday,tao[11];//定义数组和下标
tao[0]=0;//tao[0]赋值为0
tao[1]=1;//倒数第一天的桃子数为1
for（day=2;day<=10;day++）
tao[day]=3*pow（2,day-1）-2;//给数组的赋值
printf（"最初的桃子数为%d\n",tao[10]）;//输出最初的桃子数
3.2链表结构
用链结构实现这个算法，其核心是利用链表这种存储结构，将每天的桃子数存储在链表中，在链表中实现数的递推。
首先是建立一个空链表，产生一个头结点，且将头结点的地址赋给L。
然后把每天的桃子数从链表的第一个结点插入链表。
最后第一天的桃子数被最后一个插入链表，成为链表中第一个值，将其赋给e，最后只要输出e即得到第一天的桃子数。
建立单链表的程序代码如下：
voidInitList（LinkList&L）//构造一个空链链表
{
L=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;//产生头结点,并使L指向此头结点
if（!
L）exit（OVERFLOW）;
L->next=NULL;
}
这个算法中，我运用了单链表，单链表每个结点由数据和指向后驱结点指针两部分构成。
在插入数据时，将插入的位置的前一项的原有后去指针赋给此结点的后去指针，然后把插入结点的data地址赋给前一结点的后驱指针，插入就完成了。
插入结点的程序代码如下：
StatusListInsert（LinkListL,inti,ElemTypee）//在第i个位置之前插入元素e
{
intj=0;//计数器初值为0
LinkLists,p=L;//p指向头结点
while（p&&j{
j++;
p=p->next;
}
3.3递归
设计递归算法，利用x=2*x+2，定义一个函数sum_fan，然后不断调用自身，求得第一天的桃子数。
递归算法的流程图如图3-3
主要程序代码如下：
intsum_fan（intn,inti）//子函数sum_fun，参数n和i接受主函数的参数x和day
{
if（i>0）
{
n=sum_fan（（n+1）*2,--i）;//每一次都用（（n+1）*2）的值去调用子函数本身
}
returnn;//返回结果
）
程序完整代码
//zhanghang123.cpp:
主项目文件。
#include"stdafx.h"
#include
#include
#include
#include"iostream"
#include"stdlib.h"
usingnamespaceSystem;
//ConsoleApplication1.cpp:
主项目文件。
voidmethod1（）//数组实现
{
intday,tao[11];//定义数组和下标
tao[0]=0;//tao[0]赋值为0
tao[1]=1;//倒数第一天的桃子数为1
for（day=2;day<=10;day++）
tao[day]=3*pow（2.0,day-1）-2;//给数组的赋值
printf（"最初的桃子数为%d\n",tao[10]）;//输出最初的桃子数
getchar（）;
}
intsum_fan（intn,inti）//子函数sum_fun，参数n和i接受主函数的参数x和day
{
if（i>0）
{
n=sum_fan（（n+1）*2,--i）;//每一次都用（（n+1）*2）的值去调用子函数本身
}
returnn;//返回结果
}
voidmethod3（）//递归
{
intsum;
intday=9;//实现函数调用的次数
intx=1;//最后一天还剩得一个桃子
sum=sum_fan（x,day）;//调用子函数sum_fan,并把返回得结果赋给sum
printf（"%d",sum）;
getchar（）;
}
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineERROR0
#defineOVERFLOW0
#defineOK1
#defineNULL0
typedefintStatus;
typedefintElemType;
structLNode
{
ElemTypedata;
LNode*next;
};
typedefLNode*LinkList;
voidInitList（LinkList&L）//构造一个空链链表
{
L=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;//申请内存，产生头结点,并使L指向此头结点
if（!
L）exit（OVERFLOW）;//判断是否申请成功
L->next=NULL;//next指针置空
}
StatusGetElem（LinkListL,inti,ElemType&e）//当第i个元素存在的时，将其值赋给e
{
intj=1;//计数器初值为0
LinkListp=L->next;//p指向第一个结点
while（p&&j{
j++;
p=p->next;
}
if（!
p||j>i）
returnERROR;
e=p->data;
returnOK;
}
StatusListInsert（LinkListL,inti,ElemTypee）//在第i个位置之前插入元素e
{
intj=0;//计数器初值为0
LinkLists,p=L;//p指向头结点
while（p&&j{
j++;
p=p->next;
}
if（!
p||j>i-1）return0;//当第i节点不存在时
s=（LinkList）malloc（sizeof（LNode））;//生成新的结点
s->data=e;
s->next=p->next;//新结点指向原第i个结点
p->next=s;//原第i-1个结点指向新结点
return1;
}
voidmethod2（）
{
LinkListL;
inti,e,n;
InitList（L）;//初始化链表
for（i=1,n=1;i<10;i++）
{
n=2*n+2;//将每一天的桃子数赋值给n
ListInsert（L,1,n）;//将n的值输入链表
}
GetElem（L,1,e）;
printf（"%d",e）;//输出桃子的数目
getchar（）;
}
intmain（array:
String^>^args）
{
L:
system（"cls"）;
puts（"选择需要的方法来求解：
请输入数字选项：
"）;
puts（"*****************************"）;
puts（"1.数组求解法；"）;
puts（"2.链表求解法；"）;
puts（"3.递归求解法；"）;
puts（"*****************************"）;
chara=getchar（）;
if（a=='1'）
{
method1（）;
puts（"\n请按任意键返回：
"）;
getchar（）;
gotoL;
}
elseif（a=='2'）
{
method2（）;
puts（"\n请按任意键返回：
"）;
getchar（）;
gotoL;
}
elseif（a=='3'）
{method3（）;
puts（"\n请按任意键返回：
"）;
getchar（）;
gotoL;
}
else
puts（"请输入合法的选项；"）;
gotoL;
return0;
}
4调试分析
运行环境
在本课程设计中，系统开发平台为Windows2000,程序设计语言为VisualC++6.0，程序的运行环境为VisualC++6.0。
VisualC++一般分为三个版本:
学习版、专业版和企业版，不同的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。
MicrosoftVisualC++6.0是Microsoft公司的MicrosoftVisualStudio6.0开发工具箱中的一个C++程序开发包。
VisualC++包中除包括C++编译器外，还包括所有的库、例子和为创建Windows应用程序所需要的文档。
自1993年Microsoft公司推出VisualC++1.0后，随着其新版本的不断问世，VisualC++已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。
VisualC++从最早期的1.0版本，发展到最新的7.0版本，VisualC++已经有了很大的变化，在界面、功能、库支持方面都有许多的增强。
最新的7.0版本在编译器、MFC类库、编辑器以及联机帮助系统等方面都比以前的版本做了较大改进。
虽然微软公司推出了VisualC++.NET（VisualC++7.0），但它的应用的很大的局限性，只适用于Windows2000,WindowsXP和WindowsNT4.0。
所以实际中，更多的是以VisualC++6.0为平台。
VisualC++6.0是Microsoft公司推出的目前使用最广泛的基于Windows平台的可视化编程环境。
VisualC++6.0是在以往版本不断更新的基础上形成的，由于其功能强大，灵活性好，完全课扩展以及具有强大的Internet支持，因而在各种C++语言开发工具中脱颖而出，成为目前最为流行的C++语言集成开发环境。
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可视化开发环境：
主要包括文本编辑器、资源编辑器、工程创建工具、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、打开和编辑文件、编译、链接、运行、调试应用程序。
5使用说明
界面弹出后，输入相应的数字代号进行运算，得出结果后按enter键返回
6测试结果
1.主界面展示
2.输入1用数组求解
3.按任意键返回，输入2用链表求解
4.按任意键返回，输入3用递归求解。
结论
这次的课程设计的内容是用C语言实现猴子吃桃子问题，这对我来说是个很具有挑战性的任务，虽然只做了一个很简单的学生学籍管理模块，但通过两个星期的设计也从中学到了不少东西，更深刻的理解了课本中的内容。
《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，文件的概念和相关操作，以及有关数据结构的很多知识。
根据实际问题的需要，对个方面的优缺点加以综合平衡，从中选择比较适宜的实现方法。
在本次课程设计中，我明白了理论与实际相结合的重要性，并提高了自己组织数据及编写程序的能力，培养了基本的，良好的程序设计技能。
提高综合运用所学知识的能力。
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的课程设计，在此，我忠心感谢我的指导老师——湛新霞。
湛老师对工作认真负责，耐心辅导，知识丰富而且相当和蔼。
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非浅。
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。
致谢
程序经过3周的时间终于编写完成，在此感谢老师对我们传授知识的恩情，让我们有了编写程序的基础，其次感谢同学的无私相助，没有他们的辛苦也不会如此顺利的完成程序功能，同时也感谢网友的热心相助，解决了过程中的困难，请再次接受我诚挚的谢意。
参考文献
[1]王红梅，胡明，王涛.数据结构（C++版）.北京：
清华大学出版社，2007
[2]王红梅，胡明，王涛.数据结构（C++版）学习辅导与实验指导.北京：
清华大学出版,2007
[3]谭浩强.C++程序设计.北京：
清华大学出版社,2004
[4]郑阿奇，丁有和.VisualC++教程.北京：
机械工业出版社，2006
[5]李文军，李师贤，周晓聪.C++作为计算机专业程序设计入门语言的实践与探讨.计算机科学，1999，26（4）：
80～83
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