数据结构课程设计报告约瑟夫环.docx
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数据结构课程设计报告约瑟夫环
课程设计
课程名称：
程序设计、数据结构
课题名称：
约瑟夫环
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
湖南理工学院计算机学院
2011年12月
一、问题描述
约瑟夫环问题描述的是：
设编号为1，2，…，n的n（n>0）个人按顺时针方向围坐一圈，每个人持有一正整数密码。
开始时选择一个正整数作为报数上限m，从第一个人开始顺时针方向自1起顺序报数，报到m时停止报数，报m的人出圈，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人起重新从1报数。
如此下去，直到所有人都出圈为止。
令n最大值为100。
要求设计一个程序模拟此过程，求出出圈的编号序列。
如下图分析：
二、逻辑设计
1、循环链表抽象数据类型定义
typedefstructLNode//定义单循环链表中节点的结构
{
intnum;//编号
intpwd;//password
structLNode*next;//指向下一结点的指针
}LNode;
2、本程序包含一下几个模块
（1）构造结点模块
LNode*createNode（intm_num,intm_pwd）
{
LNode*p;
p=（LNode*）malloc（sizeof（LNode））;//生成一个结点
p->num=m_num;//把实参赋给相应的数据域
p->pwd=m_pwd;
p->next=NULL;//指针域为空
returnp;
}
（2）创建链表模块
voidcreateList（LNode*ppHead,intn）
（3）出队处理模块
voidjose（LNode*ppHead,intm_pwd）
（4）约瑟夫环说明输出模块
voidinstruction（）
（5）菜单模块
voidmenu（）
（6）主函数模块
intmain（）
函数的调用关系图如下：
三、详细设计
1.主函数
根据流程图，主函数程序如下：
intmain（）
{
intn,m,x;
LNode*ppHead=NULL;
menu（）;
for（;;）{
printf（"\n请选择要执行的操作：
"）;
scanf（"%d",&x）;
system（"cls"）;
switch（x）{
case1:
printf（"****************************************************************\n"）;
printf（"约瑟夫环:
\n"）;
printf（"编号为1,2,3,4…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈,每人持有一个密\n"）;
printf（"码（正整数）.一开始任选一个正整数作为报数的上限值m,从第一个人开始\n"）;
printf（"按顺时针方向自1开始顺序报数,报到m时停止.报m的人出列，将他的密码\n"）;
printf（"m作为新的m值,从他在顺时针方向上的下一人开始重新从1报数,如此下去,\n"）;
printf（"直到所有人全部出列为止.编程打印出列顺序.\n"）;
printf（"****************************************************************\n"）;
main（）;
break;
case2:
printf（"\n请输入总人数n：
"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"请输入开始上限数m：
"）;
scanf（"%d",&m）;
createList（&ppHead,n）;
printf（"\n"）;
printf（"出队顺序：
\n"）;
jose（ppHead,m）;
printf（"\n约瑟夫环游戏结束!
\n"）;
main（）;
break;
case0:
exit（0）;
default:
system（"cls"）;
printf（"\n您选择的操作有误，请重新选择...\n\n\n"）;
main（）;
}
}
return0;
}
2.链表的创建
/*创建单向循环链表ppHead，人数个数为n，并输入每个人的密码值，若建立失败则生成头结点，让cur指向他，若建立成功则插入结点P，cur指向的数据元素为p,后续为"空"的节点，再把P插入循环链表ppHead中*/
根据流程图，创建链表函数程序如下：
voidcreateList（LNode**ppHead,intn）
{
inti,m_pwd;
LNode*p,*cur;//cur:
浮标指针
for（i=1;i<=n;i++）
{
printf（"输入第%d个人的密码：
",i）;
scanf（"%d",&m_pwd）;//输入持有密码
p=createNode（i,m_pwd）;//调用构造结点函数
if（*ppHead==NULL）//如果头结点为空
{
*ppHead=cur=p;//生成头结点，让cur指向他
cur->next=*ppHead;//cur的指针域指向自身
}
else//如果不为空，则插入结点
{
p->next=cur->next;
cur->next=p;
cur=p;//cur指向新插入结点
}
}
printf（"完成创建！
\n"）;//提示链表创建完成
}
3.出队处理
/*p指向要删除节点的前一个节点，ppHead指向要删除的节点，使p=ppHead，ppHead再指向要删除节点的下一个节点，使p和ppHead链接，输出p指向节点的编号和密码值，释放ppHead，如此循环，直至把所有节点都打印和删除为止！
*/
根据流程图，出队函数程序如下：
voidjose（LNode*ppHead,intm_pwd）
{
inti,j;
LNode*p,*p_del;//定义指针变量
for（i=1;p!
=ppHead;i++）{
for（j=1;jp=ppHead;//p赋值为ppHead，p指向要删除结点的前一个结点
ppHead=ppHead->next;//ppHead指向下一个元素
}
p->next=ppHead->next;//p结点与头结点链接
i=ppHead->pwd;//i赋值为ppHead->pwd
j=ppHead->num;//j赋值为ppHead->num，j为要删除的密码值
printf（"第%d个人出列，密码：
%d\n",j,i）;
m_pwd=ppHead->pwd;//m_pwd赋值为ppHead->pwd
free（ppHead）;//释放头结点
ppHead=p->next;//ppHead重新赋值给p->next,即释放前的ppHead->pwd指针//删除报数结点
}
i=ppHead->pwd;//i赋值为ppHead->pwd
j=ppHead->num;//j赋值为ppHead->num
printf（"最后一个出列是%d号，密码是:
%d\n",j,i）;
free（ppHead）;//释放头结点
}
4.约瑟夫环说明模块
voidinstruction（）
{
printf（"****************************************************************\n"）;
printf（"约瑟夫环:
\n"）;
printf（"编号为1,2,3,4…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈,每人持有一个密\n"）;
printf（"码（正整数）.一开始任选一个正整数作为报数的上限值m,从第一个人开始\n"）;
printf（"按顺时针方向自1开始顺序报数,报到时停止.报m的人出列，将他的密码\n"）;
printf（"m作为新的m值,从他在顺时针方向上的下一人开始重新从1报数,如此下去,\n"）;
printf（"直到所有人全部出列为止.编程打印出列顺序.\n"）;
printf（"******************************************************\n"）;
return0;
}
5.菜单模块
voidmenu（）{
printf（"**************************约瑟夫环*****************************\n"）;
printf（"\n"）;
printf（"[1]约瑟夫环问题的阐述\n"）;
printf（"[2]按要求求解约瑟夫环\n"）;
printf（"[0]退出\n"）;
printf（"**************************欢迎使用！
****************************\n"）;
}
四、程序代码（根据前面的思想分析，算法整理得到完整的可编译可调试的程序）
源代码：
#include//输入输出函数头文件
#include//字符串转短整形函数的头文件10140219
typedefstructLNode//定义单循环链表中节点的结构
{
intnum;//编号
intpwd;//password
structLNode*next;//指向下一结点的指针
}LNode;
/*构造结点*/
LNode*createNode（intm_num,intm_pwd）
{
LNode*p;
p=（LNode*）malloc（sizeof（LNode））;//生成一个结点
p->num=m_num;//把实参赋给相应的数据域
p->pwd=m_pwd;
p->next=NULL;//指针域为空
returnp;
}
/**创建循环链表**/
voidcreateList（LNode**ppHead,intn）
{/*创建单向循环链表ppHead，人数个数为n，并输入每个人的密码值，若
建立失败则生成头结点，让cur指向他，若建立成功则插入结点P，cur指
向的数据元素为p,后续为"空"的节点，再把P插入循环链表ppHead中*/
inti,m_pwd;
LNode*p,*cur;//cur:
浮标指针
for（i=1;i<=n;i++）
{
printf（"输入第%d个人的密码：
",i）;
scanf（"%d",&m_pwd）;//输入持有密码
p=createNode（i,m_pwd）;//调用构造结点函数
if（*ppHead==NULL）//如果头结点为空
{
*ppHead=cur=p;//生成头结点，让cur指向他
cur->next=*ppHead;//cur的指针域指向自身
}
else//如果不为空，则插入结点
{
p->next=cur->next;
cur->next=p;
cur=p;//cur指向新插入结点
}
}
printf（"完成创建！
\n"）;//提示链表创建完成
}
/*出队处理*/
voidjose（LNode*ppHead,intm_pwd）
{/*p指向要删除节点的前一个节点，ppHead指向要删除的节点，使p=ppHead，ppHead再指向要删除节点的下一个节点，使p和ppHead链接，输出p指向节点的编号和密码值，释放ppHead，如此循环，直至把所有节点都打印和删除为止！
*/
inti,j;
LNode*p,*p_del;//定义指针变量
for（i=1;p!
=ppHead;i++）{
for（j=1;jp=ppHead;//p赋值为ppHead，p指向要删除结点的前一个结点
ppHead=ppHead->next;//ppHead指向下一个元素
}
p->next=ppHead->next;//p结点与头结点链接
i=ppHead->pwd;//i赋值为ppHead->pwd
j=ppHead->num;//j赋值为ppHead->num，j为要删除的密码值
printf（"第%d个人出列，密码：
%d\n",j,i）;
m_pwd=ppHead->pwd;//m_pwd赋值为ppHead->pwd
free（ppHead）;//释放头结点
ppHead=p->next;//ppHead重新赋值给p->next,即释放前的ppHead->pwd指针//删除报数结点
}
i=ppHead->pwd;//i赋值为ppHead->pwd
j=ppHead->num;//j赋值为ppHead->num
printf（"最后一个出列是%d号，密码是:
%d\n",j,i）;
free（ppHead）;//释放头结点
}
voidinstruction（）
{
printf（"****************************************************************\n"）;
printf（"约瑟夫环:
\n"）;
printf（"编号为1,2,3,4…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈,每人持有一个密\n"）;
printf（"码（正整数）.一开始任选一个正整数作为报数的上限值m,从第一个人开始\n"）;
printf（"按顺时针方向自1开始顺序报数,报到时停止.报m的人出列，将他的密码\n"）;
printf（"m作为新的m值,从他在顺时针方向上的下一人开始重新从1报数,如此下去,\n"）;
printf（"直到所有人全部出列为止.编程打印出列顺序.\n"）;
printf（"******************************************************\n"）;
return0;
}
voidmenu（）{
printf（"**************************约瑟夫环*****************************\n"）;
printf（"\n"）;
printf（"[1]约瑟夫环问题的阐述\n"）;
printf（"[2]按要求求解约瑟夫环\n"）;
printf（"[0]退出\n"）;
printf（"**************************欢迎使用！
****************************\n"）;
}
/*主函数模块*/
intmain（）{
intn,m,x;
LNode*ppHead=NULL;
menu（）;
for（;;）{
printf（"\n请选择要执行的操作：
"）;
scanf（"%d",&x）;
system（"cls"）;
switch（x）{
case1:
printf（"****************************************************************\n"）;
printf（"约瑟夫环:
\n"）;
printf（"编号为1,2,3,4…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈,每人持有一个密\n"）;
printf（"码（正整数）.一开始任选一个正整数作为报数的上限值m,从第一个人开始\n"）;
printf（"按顺时针方向自1开始顺序报数,报到m时停止.报m的人出列，将他的密码\n"）;
printf（"m作为新的m值,从他在顺时针方向上的下一人开始重新从1报数,如此下去,\n"）;
printf（"直到所有人全部出列为止.编程打印出列顺序.\n"）;
printf（"****************************************************************\n"）;
main（）;
break;
case2:
printf（"\n请输入总人数n：
"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"请输入开始上限数m：
"）;
scanf（"%d",&m）;
createList（&ppHead,n）;
printf（"\n"）;
printf（"出队顺序：
\n"）;
jose（ppHead,m）;
printf（"\n约瑟夫环游戏结束!
\n"）;
main（）;
break;
case0:
exit（0）;
default:
system（"cls"）;
printf（"\n您选择的操作有误，请重新选择...\n\n\n"）;
main（）;
}
}
return0;
}
。
五、程序调试与测试
1.调用模块时，结点结构的调用与其他模块产生冲突，导致每一行都出现两次错误，加入子函数的声明后错误消失。
2.刚开始时曾忽略了一些变量参数的标识"&"和“*”，使调试程序时费时不少。
今后应重视确定参数的变量和赋值属性的区分和标识。
3.本次课程设计采用数据抽象的程序设计方法，将程序划分为三个层次结构：
元素节点、单向循环链表，主控制模块。
思路较为清晰，实现调用顺利。
经过本次实验，使我对数据结构这门课程有了进一步的了解，每一个程序经过需求分析、概要设计、详细设计之后，思路即清晰呈现，程序也很快就出来了，最后经过调试、运行又有新的体验。
<测试用例>
这是一个使用循环链表的经典问题。
本程序开始运行界面如下：
选择1进入约瑟夫环问题阐述。
①选择2，输入下列数据测试：
请输入总人数n：
7
请输入开始上限数m：
20；
请依次输入每个人的密码：
3172484
出队顺序：
6147235
②继续选择2，输入下列数据测试：
请输入总人数n：
5
请输入开始上限数m：
30
请依次输入每个人的密码：
34567
出队顺序：
53124
③继续选择2，输入下列数据测试：
请输入总人数n：
8
请输入开始上限数m：
14
请依次输入每个人的密码：
345678910
出队顺序：
67283514
测试完成，选择0退出。
课程设计任务分工情况说明
自我完成
课程设计自我评价
我的这次数据结构课程设计的题目是:
《约瑟夫环》,通过对该题目的设计,我加深了对数据结构及存储结构的理解,进一步地理解和掌握了课本中所学的各种数据结构，尤其是对单循环链表上基本运算的实现,学会了如何把学到的知识用于解决实际问题,锻炼了自己动手的能力。
通过这次数据结构课程设计，我感受最深的就是对于循环链表的使用，可以说对循环链表有了比以前更进一步的认识，以前只是一知半解的，如果只给个题目自己根本不能把程序完整地编写出来，所以这次课程设计最大的收获就在于对循环链表有了一定的理解，包括其中的一系列操作，如建立一个循环链表，删除链表中的一个结点，增加一个结点等。
在调试程序的时候我也有所体会，虽然约瑟夫环问题不是很难，但调试的时候还是会出现很多错误，因此我们不能认为容易就不认真对待。
在以后的学习中，要能不断发现问题，提出问题，解决问题，从不足之处出发，在不断学习中提高自己。
课程设计时间虽很短暂，但其间的内容是很充实的，在其中我学习到了很多平时书本中无法学到的东西，积累了经验，锻炼了自己分析问题，解决问题的能力，并学会了如何将所学的各课知识融会，组织起来进行学习，总而言之这段时间我学到很多，受益匪浅。
自评等级
优
指导教师评定意见等级
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