数据结构实验一joseph.docx

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数据结构实验一joseph

课程设计报告

课程设计名称数据结构课程设计

专业计算机科学与技术

班级计科三班

学　　号XXXXXX

姓名XXXXXX

指导教师XXXXXX

成绩

数据结构课程设计

——《Joseph环》

目录

一、设计任务与要求1

1.1总体目标与任务要求1

1.2题目选择与目的意义1

1.3所选题目的主要工作1

二、需求分析2

2.1用户需求分析2

2.2功能需求分析2

2.3系统需求分析2

三、概要设计3

3.1各模块的算法设计说明3

函数流程图：

3

模块关系图：

4

3.2存储结构设计说明5

四、详细设计5

五、源代码7

六、运行结果分析9

算法的时空分析9

七、收获与体会11

八、主要参考资料11

一、设计任务与要求

1.1总体目标与任务要求

总体目标：

用C++软件设计一个程序用来求出一个序列的出列顺序。

要求：

利用单向循环链表存储结构实现这个过程，按照出列的顺序输出每一个人的编号。

1.2题目选择与目的意义

据说joseph在战争时期，与39个犹太人和他一个朋友躲到一个洞里，39个犹太人决定宁死也不被敌人抓到，于是他们决定了一个自杀方式，41个人排成圈，由第一个人开始报数，每报到三的人就必须自杀，依次循环直到每个人都自杀身亡。

但josrph和他的朋友并不想村从，于是他把自己和朋友安排到第16个位置和第31个位置，于是他们俩逃过了这个死亡游戏。

Joseph问题是个很由意思的问题，其意义在于它启发我们用一个循环的链来表示这个圈子，可以使用结构数组来构成一个循环链。

结构中有两个成员，其一为指向下一个人的指针，以构成环形的链；其二为该人的标记。

所以我们选择了这个题目。

1.3所选题目的主要工作

以单向循环链表的方式建立约瑟夫环。

建立输入处理输入数据，输入m的初值，n，建立单向链表，输入每个人的密码建立一个输出函数，将正确的出列顺序输出序列。

二、需求分析

2.1用户需求分析

编号是1，2，……,n的n个人按照顺时针方向围坐一圈，每个人只有一个密码（正整数）。

一开始任选一个正整数作为报数上限值m,从第一个仍开始顺时针方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。

报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直到所有人全部出列为止。

设计一个程序来求出出列顺序。

2.2功能需求分析

各个模块间的调用关系如下：

2.3系统需求分析

系统软件：

Windows操作系统

开发软件：

MicrosoftVisualC++6.0

其他软件：

MicrosoftOfficeWord2003，AdobePhotoshopCS3

三、概要设计

3.1各模块的算法设计说明

函数流程图：

模块关系图：

joseph*creat（void），voidgame（joseph*head,intm），voidmain（）部分函数流程图：

3.2存储结构设计说明

typedefstructNode

{

ElemTypedate;//编号

intmima;//密码

structNode*next;

}Node,*LinkList;

单向循环链表：

LinkListH;//表头指针

Node*Q,*Pre;//*Q指新建结点，*pre指向当前工作结点

Q=（Node*）malloc（sizeof（Node））;

构造函数：

voidInitList（LinkList*H）;//初始化循环链表

voidInPut（LinkListH,int*A）;//插入结点

voidDelList（LinkListH,int*x,int*a）;//删除结点

四、详细设计

typedefstructLnode{//节点类型

ElemTypedata;

StructLnode*next;

}*Link,*Position;

typedefstruct{//链表类型

Linkhead,tail;//分别指向线性链表中的头结点和最后一个结点

Intlen;//只是线性链表中的数据元素

}LinkList;

StatusMakeNode（Link&p,ElemTypee）;

//分配由p指向的值为e的结点，并返回OK；若分配失败，则返回ERROR

voidFreeNode（Link&p）;

//释放p所指接点

StatusInitList（LinkList&L）;

//构造一个空的线性表L

StatusDestroyList（LinkList&L）;

//销毁线性表L,L不再存在

StatusClearList（LinkList&L）;

//将线性表L从之唯恐表，并释放原链表的结点空间

StatusInsFirst（Linkh,Links）;

//已知h指向线性链表的头结点，将s所直接点插入在第一个结点之前

StatusDelFirst（Linkh,Link&q）;

//已知h指向线性表的头结点，删除链表中的第一个结点并以q返回

StatusAppend（LinkList&L,Links）;

//将指针s所指（彼此以指针项链）的一串结点链接在线性链表L的最后一个结点

//之后，并改变链表L的尾指针指向新的尾节点

StatusRemove（LinkList&L,Link&q）;

//删除线性链表L中的尾结点并以q返回，改变链表L的尾指针只想新的尾结点

StatusInsBefore（LinkLIst&L,Link&p,Links）;

//已知p指向线性链表L中的一个结点，将s所指结点插入在p所指结点之前，

//并修改指针p指向新插入的结点

StatusInsAfter（LinkLIst&L,Link&p,Links）;

//已知p指向线性链表L中的一个结点，将s所指结点插入在p所指结点之后，

//并修改指针p指向新插入的结点

StatusSetCurElem（Link&p,ElemTypee）;

//已知p指向线性链表中的一个结点，用e更新p所指结点中的数据元素的值

ElemTypeGetCurElem（Linkp）;

//已知p指向线性链表中的一个结点，返回p所指结点中数据元素的值

StatuslistEmpty（LinkListL）；

//若线性链表L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE

intListLength（LinkListL）;

//返回线性链表L中元素个数

PositionGetHead（LinkListL）;

//返回线性链表L中头结点的位置

PositionGetLast（LinkListL）;

//返回线性链表L中最后一个结点的位置

PositionPriorPos（LinkListL,Linkp）;

//已知p指向线性链表L中的一个结点，返回p所指结点的直接前驱的位置‘

//若无前驱，则返回NULL

PositionNextPos（LinkListL,Linkp）;

//已知p指向线性链表L中的一个结点，返回p所指结点的直接后继的位置‘

//若无后继，则返回NULL

StatusLocatePos（LinkListL,intI,Link&p）;

//返回p指示线性链表L中的第I个节点的位置并返回OK，i值不合法时返回ERROR

PositionLocateElem（LinkListL,ElemTypee,Status（*compare）（ElemType,ElemType））;

//返回线性链表L中的第1个与e满足函数compare（）判定关系的元素的位置，

//若不存在这样的元素，则返回NULL

StatusListTraverse（LinkListL,status（*visit）（））;

//依次对L的每个元素调用函数visit（）。

一旦visit（）失败，则操作失败

五、源代码

#include

#include

#include

#include

#include

typedefstructajose

{

intnum;

intcode;

}joseph;structajose*next;

joseph*creat（void）

{

joseph*head,*p1,*p2;

inti=0,code;

head=（joseph*）malloc（sizeof（joseph））;

p2=p1=（joseph*）malloc（sizeof（joseph））;

head->next=NULL;

cout<<"请输入第"<

"<

scanf（"%d",&code）;

while（code）

{

i++;

p1=（joseph*）malloc（sizeof（joseph））;

p1->num=i;

p1->code=code;

if（i==1）

head->next=p1;

else

p2->next=p1;

p2=p1;

cout<<"请输入第"<

"<

scanf（"%d",&code）;

}

p2->next=head->next;

head->num=i;

printf（"建立成功!

~\n"）;

returnhead;}

voidgame（joseph*head,intm）

{

joseph*p1,*p2;

inti=1;

p2=head;

p1=head->next;

while（head->num>1）

{

if（i==m）

{

p2->next=p1->next;

m=p1->code;

i=1;

printf（"%3d",p1->num）;

free（p1）;

p1=p2->next;//p1指向输出结点

head->num--;

continue;

}

else

{

i++;

p2=p1;

p1=p1->next;//将p1指针指向所要输出的结点的前一结点

}

}

printf（"%3d",p1->num）;

return;

}

voidmain（）

{

joseph*head;

intm;

head=creat（）;

printf（"请输入m的值m:

"）;

scanf（"%d",&m）;

game（head,m）;

getch（）;

printf（"\njoseph环单向循环链表结束\n"）;

}

六、运行结果分析

由于刚开始忽略了该链表没有头结点这样一个特殊性，没有把第一个结点单独拿出来建立，因而出现了一些逻辑上的错误

程序写完后发现所有基本操作的结果均不能够返回到主函数，后通过XX百科和以前的C教材知道要用传址的方式调用，但是具体实现起来还是耗费了不少的时间

算法的时空分析

该程序不占用额外空间，因此空间复杂度是O（n）的，基本操作中，Destroy操作是O（n）的，Next_m操作是O（m）的，其余的操作都是O

（1）的，整个程序的时间复杂度是O（n*m）的

七、收获与体会

通过学习和实践，使我明白在进行面向过程的程序设计时，一般首先考虑程序所要实现的功能，然后设计为实现这些功能所必须采取的步骤，这些步骤就是过程。

如果一个过程比较复杂而不能直接使用已有的抽象进行实现，则对这个过程进行分解，使分解之后的每一步（更低级的过程）能够直接对应着一条语句。

通过将分解之后的一系列过程封装在一个函数抽象中，程序员在特定的时刻只关心有限的细节，这个新的函数抽象比其较低级的抽象更接近问题求解的过程，因而，能够很好地映射问题求解中的过程。

如果这个过程出现在许多问题求解中，那么，这个函数抽象就可能被重复利用。

由于是第一次用“以数据结构为中心”的思想编程，所以并不是很习惯，在主函数中还是充斥着很多基本语句，以后仍要多多练习。

八、主要参考资料

[1]JamesP.Cohoon&JackW.Davidson.《C++程序设计》.电子工业出版社

[2]严蔚敏.《数据结构（C语言版）》.清华大学出版社

[3]姚云鸿.《程序设计与数据结构》.清华大学出版社

指导教师签字：

年月日

#include

#include

usingnamespacestd;

typedefstructCirList

{

intnum,pwd;

structCirList*next;

}CirList,*LCirList;

intmain（）

{

intm,n;//max为报数上限，num为人数。

inti,j;

printf（"Pleaseentern="）;

scanf（"%d",&n）;

printf（"Pleaseenterm="）;

scanf（"%d",&m）;

LCirListhead,tail,p,q;//head为头节点指针，tail为尾节点指针，p为当前指针的前一指针，q为当前指针。

head=（CirList*）malloc（sizeof（CirList））;

p=head;

for（i=1;i

{

q=（CirList*）malloc（sizeof（CirList））;

p->next=q;

p=q;

}

tail=q;

tail->next=head;//建立num个节点的循环链表。

p=head;

for（i=1;i<=n;i++）

{

p->num=i;

printf（"PleaseenterNo.%d'spassword:

",i）;

scanf（"%d",&（p->pwd））;

p=p->next;

}//输入密码。

printf（"result:

"）;

p=tail;

for（i=1;i<=n;i++）

{

for（j=1;j

p=p->next;

q=p->next;

m=q->pwd;

printf（"%d",q->num）;

p->next=q->next;//删除元素

free（q）;

}//输出编号。

return0;

}