数据结构课程设计.docx

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数据结构课程设计

目录

1实验目的1

2问题描述1

3需求分析1

4概要设计2

4.1设计思想2

4.2设计流程图2

4.3数据库设计3

4.4函数及功能要求3

4.5模块调用关系4

5详细设计4

5.1制定课程计划伪码4

6测试分析8

7使用说明11

8总结12

9参考文献13

10附录14

教学计划安排检验

1实验目的

本次数据结构课程设计的主要目的是检验和巩固专业知识，提高综合素质和能力。

并在实际操作中掌握：

1．邻接表的存储结构。

2．栈的基本操作。

3．拓扑排序的思想。

通过实习，可以将我们课堂上掌握的理论知识与处理数据的业务相结合，以检验我们掌握知识的宽度、深度及对知识的综合运用能力。

2问题描述

针对学院的计算机系本科课程，根据课程之间的依赖关系，制定课程安排计划，并满足各学期课程数大致相同。

按照用户输入的课程数，学期数，课程间的先后关系数目以及课程间两两间的先后关系，程序执行后会给出每学期应学的课程。

3需求分析

该程序的工作是制定课程安排计划，并满足各学期课程数大致相同。

此程序规定：

1、输入的形式和输入值的范围：

输入间用空格隔开。

要求用户输入的课程数小于20，学期数小于或是等于8，课程名的长度小于等于10个字符。

2、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。

3、测试数据：

输入：

学期数：

５，课程数：

12，课程间的先后关系数：

16，课程的代表值：

v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v9,v10,v11,v12。

课程间两两间的先后关系：

v1v2,v1v3,v1v4,v1v12,v2v3,v3v5,v3v7,v3v8,v4v5,v5v7,v6v8,v9v10,v9v11,v9v12,v10v12,v11v6

输出：

第1学期应学的课程：

v1v9

第2学期应学的课程：

v2v4v10v11

第3学期应学的课程：

v3v6v12

第4学期应学的课程：

v5v8

第5学期应学的课程：

v7

4概要设计

4.1设计思想

总体思想是利用拓扑排序的思想和堆栈思想编写相应函数。

首先根据课程的先后关系画出AOV网，网中的结点代表课程，有向边表示各学科之间的次序关系。

可以采用邻接表作AOV网的存储结构，且在头结点中增加一个存放顶点入度的数组。

为了避免重复检测入度为零的顶点，可另设一栈暂存所有入度为零的顶点。

然后根据拓扑排序依次输出应学的课程。

4.2设计流程图

图1流程图

4.3数据库设计

系统用到的抽象数据类型定义：

1．ADTGraph｛

数据对象V：

V是具有相同特性的数据元素的集合，称为顶点集。

数据关系R：

R=｛VR｝

VR=｛|v,w∈V且P（v,w）,表示从v到w的弧，

谓词P（v,w）定义了弧的意义和信息｝

基本操作：

（1）StatusCreateDG（ALGraph&G）；

（2）voidFindInDegree（ALGraphG）；

（3）StatusTopologicalSort（ALGraphG）；

｝ADTGraph

2.ADTStack｛

数据对象：

D={ai|ai∈ElemSet，i=1,2,…,n,n≥0}

数据关系：

R1=｛|ai-1，ai∈D,i=2,…，n｝

约定an端为栈顶，a1端为栈底。

基本操作：

（1）StatusInitStack（SqStack&S）；

（2）StatusPush（SqStack&S,SElemTypee）；

（3）StatusPop（SqStack&S,SElemType&e）；

（4）StatusStackEmpty（SqStackS）；

｝ADTStack

4.4函数及功能要求

（1）StatusInitStack（SqStack&S）：

构造一个空栈。

（2）StatusPush（SqStack&S,SElemTypee）：

插入元素e为新的栈顶元素。

（3）StatusPop（SqStack&S,SElemType&e）：

若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR。

（4）StatusStackEmpty（SqStackS）：

判断栈是否为空,为空返回TRUE,否则返回FALSE。

（5）StatusCreateDG（ALGraph&G）：

建立邻接表。

（6）voidFindInDegree（ALGraphG）：

求图的入度。

（7）voidprint（intn[],ALGraphG）：

排序输出顶点数据。

（8）StatusTopologicalSort（ALGraphG）：

拓扑排序，有向图G采用邻接表存储结构。

4.5模块调用关系

各程序模块之间的调用关系（子程序编号见上）：

主函数可调用子程序5，8。

子程序8可调用子程序1，2，3，4，6，7。

5详细设计

5.1制定课程计划伪码

制定课程计划算法的伪码描述如下：

StatusCreateDG（ALGraph&G）{//建立邻接表

提示"请输入学期数目（学期数目必须小于等于8）：

";

scanf（"%d",&学期数目）;

if（学期数目>8）

{

提示"请重新输入学期数目（学期数目必须小于等于8）：

";

scanf（"%d",&学期数目）;

}

提示"请输入课程数目（课程数必须小于20）：

";

scanf（"%d",&课程数目）;

if（课程数目>=20）

{

提示"请重新输入课程数目（课程数必须小于20）：

";

scanf（"%d",&课程数目）;

}

图G的顶点数=课程数目;

提示"请输入课程间的先后关系数：

";

scanf（"%d",&图G的顶点数）;

提示"请输入课程的代表值（课程名的长度小于等于10个字符）:

";

for（i=0;i<图G的顶点数;i++）

{

scanf（"%s",&图G的第i个顶点的数据）;

图G的第i个顶点指向的第一条弧=NULL;

}//输入顶点信息

提示"请输入课程间两两间的先后关系：

";

for（i=0;i<图G的弧数;i++）{//输入弧的信息

scanf（"%d,%d",&弧尾v,&弧头w）;

ArcNode*p=newArcNode;//建立结点

if（p为空）returnERROR;

p所指向的顶点（p->adjvex）=w-1;

p所指向的下一条弧（p->nextarc）=G.vertices[v-1].firstarc;//顶点v的链表

G.vertices[v-1].firstarc=p;//添加到最左边

}

returnOK;

}

voidFindInDegree（ALGraphG）

{//求图各顶点的入度

ArcNode*p;

for（inti=0;i<图G的顶点数;i++）

{

p=G.vertices[i].firstarc;

while（p不为空）

{

for（intj=0;j<图G的顶点数;j++）

if（p所指向的顶点位置（p->adjvex）==j）

第j个顶点的入度+1;

p=p->nextarc;

}

}

}

voidprint（intn[],ALGraphG）//对刚出s1栈的数据进行排序然后输出

{

for（i=0;n[i]!

=-1;i++）

for（j=i+1;n[j]!

=-1;j++）

if（n[i]>n[j]）

{

n[i]与n[j]交换;

}

for（i=0;n[i]!

=-1;i++）

输出“G.vertices[n[i]].data”;

}

StatusTopologicalSort（ALGraphG）

{//拓扑排序

//有向图G采用邻接表存储结构

SqStackS1,S2;

ArcNode*p;

inti,count,k,m,n[20];

FindInDegree（G）;

InitStack（S1）;

InitStack（S2）;

for（i=0;i<20;i++）

n[i]=-1;//将数组n全部赋值为-1

for（i=图G的顶点数-1;i>=0;--i）

if（第i个顶点的入度为0）

把入度为0的压入栈S1

count=0;//对输出顶点计数

while（S1不为空栈）

{

输出（"第%d学期应学的课程:

",count+1）;

m=0;

while（S1不为空栈）

{

将S1的栈顶元素删除，并将其值返回给I;

n[m]=i;

把i号顶点压入栈S2

m++;

}

调用排序及输出函数

将数组n全部赋值为-1

count++;//计数

while（S2不为空）

{

将S1的栈顶元素删除，并将其值返回给I;

for（p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc）

{

k=p->adjvex;//对i号顶点的每个邻接点的入度减1

if（!

（--indegree[k]））//若入度减为0,则入栈

将度为0的顶点入栈S1;

}

}

}

if（count

returnERROR;

elsereturnOK;

}//TopologicalSort

6测试分析

1运行程序打开界面如下图，并根据提示，输入学期数目：

图2测试1

输入出错时显示如下：

图3测试2

2输入正确继续根据提示输入课程数目：

图4测试3

输入错误时的显示如下：

图5测试4

3输入正确则继续根据界面提示输入课程的代表值：

图6测试5

4根据界面提示输入课程间两两间的先后关系：

图7测试6

5输入课程间两两间的先后关系后，则输出每学期应学的课程：

图8测试7

若正确输入则运行结果应如下图：

图9正确运行

7使用说明

运行程序，出现主页面，输入学期数目（学期数目必须小于等于8），输入完成后，按回车进行下一步；输入课程数目（课程数必须小于20），输入完成后，按回车进行下一步；输入课程间的先后关系，输入完成后，按回车进行下一步；输入课程的代表值（课程名的长度小于等于10个字符，课程名之间用空格隔开），输入完成后，按回车进行下一步；输入课程间两两间的先后关系（注意：

只输入课程代表值的数字部分，两两关系间用逗号隔开，不同组的关系用空格隔开），输入完成后，按回车，主界面上将显示每学期的课程安排。

至此，本程序运行结束。

8总结

本程序充分应用了我们数据结构中所学的知识，完成了教学计划安排的检验。

通过本次课程设计我们不仅仅掌握了邻接表的存储结构、栈的基本操作、拓扑排序的思想等知识。

其实我们收获的不仅仅是技术，本次程序设计使我不仅深化理解了教学内容，进一步提高灵活运用数据结构、算法和程序设计技术的能力，并且在总体分析、总体结构设计、算法设计、课程设计、上机操作及程序调试等基本技能方面受到了综合训练，使我在编读程序时更容易。

通过本次课程设计我们小组成员团结合作但又不缺乏分工，查找资料，编写代码，完成报告。

在此期间，我们充分认识了团结合作的重要性，查找、编写过程，我们有过思考，有过讨论，有过困难，但最终通过我们的团结，商讨，困难被化解，报告最终华丽的展现在我们面前。

9参考文献

1、《数据结构C语言》严蔚敏清华大学出版社

2、《c语言程序设计》谭浩强清华大学出版社

3、《数据结构》高教出版社

4、《数据结构习题》李春保清华大学出版社

5、《数据结构习题》严蔚敏清华大学出版社

6、《c语言与数据结构》王立柱清华大学出版社

7、《数据结构（C语言篇）习题与解析》李春葆清华大学出版社

10附录

见源代码：

教学计划.cpp