实验五 教学计划的编制问题.docx
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实验五教学计划的编制问题
HUNANUNIVERSITY
课程实验报告
题目：
教学计划的编制问题
学生姓名
学生学号201208010
专业班级计算机科学与技术班
完成日期
一、需求分析
（1）输入的形式和输入值的范围：
输入参数：
课程总数，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）和直接先修课的课程号。
（2）输出的形式：
若根据输入条件问题无解，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。
（3）程序所能达到的功能：
按照用户的输入，给出每学期应学的课程。
（4）测试数据：
输入：
7（结点数）8（边的数量）
结点1：
mat
结点2：
che
结点3：
eng
结点4：
phy
结点5：
bio
结点6：
geo
结点7：
com
边1：
matche
边2：
mateng
边3：
cheeng
边4：
chephy
边5：
phygeo
边6：
phybio
边7：
geocom
边8：
enggeo
输出：
matchephybioenggeocom
二、概要设计
抽象数据类型
为实现上述功能，我们建立一个结点类，线性表类和图类。
结点的ADT如下：
数据类型：
字符串
由于定义的结点是属于图的元素，故没有基本操作，里面所有的元素都用public存储。
线性表的ADT如下：
数据对象：
D={ai|aiЄNode}
数据关系：
R1={|ai,ai+1ЄD}
基本操作：
voidinsert（intv,stringch）//插入元素
图的ADT如下：
数据对象：
具有相同数据的结点类组成的顶点集
数据关系：
R1={|w,vЄNode，w,v表示w,v之间存在直接先修关系}
基本操作：
voidpushVertex（）//读入点
voidpushEdge（）//读入边
voidtopsort（）//拓扑排序
算法的基本思想
先建立一个结点类，类中数据包括字符串、当前位置以及其指向的元素位置以及入度出度。
为了方便实现这个算法，图用线性表来存储，线性表中的元素为结点类。
将图中结点和边的关系输入这个图中，然后进行拓扑排序，若拓扑排序成功则输出正确的顺序，若不成功即有回路则输出提示语句。
程序流程
程序由三个模块组成：
（1）输入模块：
读入图的信息（顶点和边，用线性表进行存储）。
（2）处理模块：
topsort算法。
（3）输出模块：
将结果输出。
各程序模块之间的层次关系
主函数会先调用输入模块确定图的结点和边，再循环调用Topsort算法，最后将结果提示给用户。
三、详细设计
实现概要设计中的数据类型
用整型存储用户的输入，并将相应数据存入Node类。
classNode{//结点类
public:
stringnode;
intposition;//位置
Node*next;
boolvisit;//是否被访问
Node（）{visit=false;next=NULL;position=0;node='';}
};
classLine{//线性表类
public:
intnum;
Node*head;
Node*rear;
Node*fence;
Line（）{num=0;head=fence=rear=newNode（）;}
voidinsert（intv,stringch）{//插入元素
Node*current=newNode（）;
current->node=ch;
current->position=v;
fence->next=current;
fence=current;
num++;
}
};
classGraph{//图类
private:
intnumVertex;
intnumEdge;
Line*line;
public:
Graph（intv,inte）{numVertex=v;numEdge=e;line=newLine[v];}
voidpushVertex（）{//读入点
stringch;
for（inti=0;icout<<"请输入顶点"<";
cin>>ch;
line[i].head->node=ch;
line[i].head->position=i;
}
}
voidpushEdge（）{//读入边
stringch1,ch2;
intpos1,pos2;
for（inti=0;i{
cout<<"请输入边"<";
cin>>ch1>>ch2;
for（intj=0;jif（line[j].head->node==ch1）
pos1=j;//找到该字母对应的位置
if（line[j].head->node==ch2）{
pos2=line[j].head->position;
break;
}
}
line[pos1].insert（pos2,ch2）;
}
}
Topsort算法：
先计算每个点的入度，保存在数组中。
找到第一个入度为0的点，将该点所连的各点的入度减一。
再在这些点中找入度为0的点。
如果找到，重复上述操作。
如果找不到，则跳出while循环，再搜索其他的点，看入度是否为0。
再重复上述操作，如果所有的入度为0的点都被寻找到，但个数少于输入顶点的个数，说明该图存在环。
voidtopsort（）{//拓扑排序
inti;
int*d=newint[numVertex];
for（i=0;id[i]=0;//数组初始化
for（i=0;iNode*p=line[i].head;
while（p->next!
=NULL）{
d[p->next->position]++;//计算每个点的入度
p=p->next;
}
}
inttop=-1,m=0,j,k;
for（i=0;iif（d[i]==0）{
d[i]=top;//找到第一个入度为0的点
top=i;
}
while（top!
=-1）{
j=top;
top=d[top];
cout<node<<"";
m++;
Node*p=line[j].head;
while（p->next!
=NULL）{
k=p->next->position;
d[k]--;//当起点被删除，时后面的点的入度-1
if（d[k]==0）{
d[k]=top;
top=k;
}
p=p->next;
}
}
}
cout<if（mcout<<"网络存在回路"<delete[]d;
}
};
intmain（）{
intn,m;
cout<<"请输入节点的个数和边的个数"<cin>>n>>m;
GraphG（n,m）;
G.pushVertex（）;
G.pushEdge（）;
G.topsort（）;
system（"pause"）;
return0;
}
算法的时空分析
时间复杂度：
O（n），空间复杂度：
O（n）；
函数的调用关系图
开始
↓
输入图的结点数和边数
↓
输入图中各个课程名称
↓
输入边关系
↓
拓扑排序
↓
结束
输入和输出的格式
输入：
7（结点数）8（边的数量）
结点1：
mat
结点2：
che
结点3：
eng
结点4：
phy
结点5：
bio
结点6：
geo
结点7：
com
边1：
matche
边2：
mateng
边3：
cheeng
边4：
chephy
边5：
phygeo
边6：
phybio
边7：
geocom
边8：
enggeo
输出：
matchephybioenggeocom
四、测试结果
五、用户使用说明（可选）
1、本程序的运行环境为DOS操作系统，执行文件为教学计划编制.exe
2、运行程序时：
（1）显示提示“请输入结点数和边数”，此时输入结点数和边数。
（2）数据输入完毕后，拓扑排序若成功则输出排序结果，若不成功则输出提示语句。
六、实验心得
这次实验让我更加了解图的定义，对课堂内容更加了解。
七、附录
#include
#include
usingnamespacestd;
classNode{//结点类
public:
stringnode;
intposition;//位置
Node*next;
boolvisit;//是否被访问
Node（）{visit=false;next=NULL;position=0;node='';}
};
classLine{//线性表类
public:
intnum;
Node*head;
Node*rear;
Node*fence;
Line（）{num=0;head=fence=rear=newNode（）;}
voidinsert（intv,stringch）{//插入元素
Node*current=newNode（）;
current->node=ch;
current->position=v;
fence->next=current;
fence=current;
num++;
}
};
classGraph{//图类
private:
intnumVertex;
intnumEdge;
Line*line;
public:
Graph（intv,inte）{numVertex=v;numEdge=e;line=newLine[v];}
voidpushVertex（）{//读入点
stringch;
for（inti=0;icout<<"请输入顶点"<";
cin>>ch;
line[i].head->node=ch;
line[i].head->position=i;
}
}
voidpushEdge（）{//读入边
stringch1,ch2;
intpos1,pos2;
for（inti=0;i{
cout<<"请输入边"<";
cin>>ch1>>ch2;
for（intj=0;jif（line[j].head->node==ch1）
pos1=j;//找到该字母对应的位置
if（line[j].head->node==ch2）{
pos2=line[j].head->position;
break;
}
}
line[pos1].insert（pos2,ch2）;
}
}
voidtopsort（）{//拓扑排序
inti;
int*d=newint[numVertex];
for（i=0;id[i]=0;//数组初始化
for（i=0;iNode*p=line[i].head;
while（p->next!
=NULL）{
d[p->next->position]++;//计算每个点的入度
p=p->next;
}
}
inttop=-1,m=0,j,k;
for（i=0;iif（d[i]==0）{
d[i]=top;//找到第一个入度为0的点
top=i;
}
while（top!
=-1）{
j=top;
top=d[top];
cout<node<<"";
m++;
Node*p=line[j].head;
while（p->next!
=NULL）{
k=p->next->position;
d[k]--;//当起点被删除，时后面的点的入度-1
if（d[k]==0）{
d[k]=top;
top=k;
}
p=p->next;
}
}
}
cout<if（mcout<<"网络存在回路输入错误"<delete[]d;
}
};
intmain（）{
intn,m;
cout<<"请输入节点的个数和边的个数"<cin>>n>>m;
GraphG（n,m）;
G.pushVertex（）;
G.pushEdge（）;
G.topsort（）;
system（"pause"）;
return0;
}
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