数据结构课程设计报告书教学计划编制问题.docx
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数据结构课程设计报告书教学计划编制问题
数据结构课程设计报告书
教学计划编制问题
题目：
制定教学计划
1.内容摘要
摘要：
首先利用拓扑排序对课程先后顺序进行分析，邻接表为主要存储结构，栈为主要辅助结构。
给出课程的先后关系，即AOV网，然后进行拓扑排序，但当有向图中存在环时，无法查找该图的一个拓扑排序。
当图中所有定点全部输出，表示对该图排序成功。
实现拓扑排序算法时，相应的建立邻接表存储AOV网。
为了避免重复检测入度为零的顶点，建立一个栈来对入度为零的点进行存放。
根据课程先后关系，对各个学期的课程进行拓扑排序，输出。
2.索引关键词
关键词：
邻接表存储，栈的应用，拓扑排序。
1.题目要求及设计要求------------------------------------------1
2.系统完成功能及功能框图-----------------------------------2—4
3.核心算法及说明------------------------------------------5—21
4.运行及测试结论-----------------------------------------22—23
5.参考资料--------------------------------------------------23
6.后记-------------------------------------------------------23
第一部分：
课程设计题目要求
1.1课程设计目的
大学的每个专业都要制定教学计划。
假设任何专业都有固定的学习年限，每学年含两学期，每学期的时间长度和学分上限值均相等。
每个专业开设的课程都是确定的，而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。
每门课程有哪些先修课程是确定的，可以有任意多门，也可以没有。
每门课恰好占一个学期。
在这样的前提下设计一个教学计划编制程序。
1.2课程设计的实验环境
硬件要求能运行Windows9.X操作系统的微机系统。
软件：
MicrosoftVisualC++6.0
第二部分：
设计要求
1.输入参数包括：
学期总数，一学期的学分上限，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）学分和直接先修课的课程号。
2.允许用户指定下列两种编排策略之一：
一是使学生在各学期中的学习负担尽量均匀；二是使课程尽可能地集中在前几个学期中。
3.若根据给定的条件问题无解，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。
计划的表格格式自行设计。
测试数据：
学期总数：
6
学分上限：
10
该专业共开设12门课，课程号从C1--C12
学分顺序为2，3，4，3，2，3，4，4，7，5，2，3
第三部分：
系统完成功能及功能框图
图1：
某专业的学生必须学习的课程
图2：
表示课程之间优先关系的有向图
0
C1
1
C2
2
C3
3
C4
4
C5
5
C6
6
C7
^
7
C8
^
8
C9
9
C10
10
C11
11
C12
^
图3：
邻接表
第四部分：
详细设计
1．程序主要包括五个模块
1）、图的邻接表的存储表示，即结构体的定义
typedefcharVertexType[MAX_NAME];
typedefstructArcNode
{
intadjvex; //该弧所指向的顶点的位置
structArcNode*nextarc; //指向下一条弧的指针
}ArcNode; //链表结点
typedefstruct //链接表
{
VertexTypedata; //顶点信息
intgrades; //存储学分信息
ArcNode*firstarc; //指向第一条依附该顶点的弧的指针
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM]; //头结点
typedefstruct
{
AdjListvertices; //vertices存储课程名
intvexnum,arcnum; //图的当前顶点数和边数
}ALGraph;
2）、利用前插法，建立图的邻接链表
printf（"请输入下列课程的先修课程（无先修课程输入0结束后也输入0）\n"）;
for（k=0;k{
printf（"%s的先修课程:
",G.vertices[k].data）;
scanf（"%s",va）;
while（va[0]!
='0'）
{
i=LocateVex（G,va）;//弧头
j=k; //弧尾
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
p->adjvex=j;
p->nextarc=G.vertices[i].firstarc;//插在表头
G.vertices[i].firstarc=p;
scanf（"%s",va）;
}
}
3）、输出图的顶点和边
printf（"%d个顶点",G.vexnum）;
for（i=0;iprintf（"%4s",G.vertices[i].data）;
printf（"\n%d条弧边:
\n",G.arcnum）;
for（i=0;i{
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{
printf（"%s--->%s\n",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data）;
p=p->nextarc;
}
}
4）、通过栈实现拓扑排序
FindInDegree（G,indegree）; //对各顶点求入度
InitStack（S）; //初始化栈
for（i=0;iif（!
indegree[i]）Push（S,i）; //入度为0者进栈
count=0; //对输出顶点计数
while（!
StackEmpty（S））
{
Pop（S,i）;
printf（"%s（%d分）,",G.vertices[i].data,G.vertices[i].grades）;
Temp[j++]=G.vertices[i]; //将当前的拓扑序列保存起来
++count; //输出i号顶点并计数
for（p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc）//对i号顶点的每个邻接点的入度减1
{
k=p->adjvex;
if（!
（--indegree[k]））//若入度减为0,则入栈
Push（S,k）;
}
}
if（count{
printf（"此有向图有回路无法完成拓扑排序"）;
returnERROR;
}
elseprintf（" 为一个拓扑序列"）;
printf（"\n"）;
ReturnOK
ReturnERROR
依次将入度为0的顶点存入InDegree中
对每个顶点求入度，并存入数组InDegree[i]中（i=0…n）
初始化栈Stack,Counter=0
对以i号顶点为尾弧的每个邻接点的入度减1，并将入度减1后为零的顶点号压入栈中，输出i，计数器加1（Counter++）
推出栈顶的一个元素（入度为零的顶点号）至i，输出i，计数器加1（Counter++）
堆栈是否为空？
n个顶点全输出
依次将入度为0的顶点存入InDegree中
NY
YN
5）、解决问题
根据学分上限决定出每学期应学课程，其中Temp[]中存储的是经过拓扑排序后的课程先后顺序。
intq=1,Z=0;
while（q<=TotalTerms）
{
intC=Temp[Z].grades;
printf（"第%d个学期应学课程:
",q）;
while（C<=MaxScores）
{
C=C+Temp[Z+1].grades;
if（Z++Z;
}
printf（"\n"）;
if（q==TotalTerms）printf（"课程编制完成！
"）;
q++;
}
2．主要设计程序如下：
#include
#include
#include
#include
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineMAX_NAME3
#defineMAXCLASS100//顶点字符串的最大长度
#defineMAX_VERTEX_NUM100//最大顶点数
#defineN12
typedefcharVertexType[MAX_NAME];
intTotalTerms;//学期总数
intMaxScores;//学分上限
/*----图的邻接表存储表示----*/
typedefstructArcNode
{
intadjvex;//该弧所指向的顶点的位置弧的节点结构
structArcNode*nextarc;//指向下一条弧的指针
}ArcNode;//链表结点
typedefstruct//链接表
{
VertexTypedata;//顶点信息
intgrades;//存储学分信息
ArcNode*firstarc;//指向第一条依附该顶点的弧的指针
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];//头结点
typedefstruct
{
AdjListvertices;//vertices存储课程名
intvexnum,arcnum;//图的当前顶点数和弧数
}ALGraph;
voidOUTPUT（）
{
ints;
printf（"\t\t教学计划编制菜单\n"）;
printf（"\t\t课程代码|课程名称|优先课程\n"）;
printf（"\t\tC1|程序设计基础|无\n"）;
printf（"\t\tC2|离散数学|C1\n"）;
printf（"\t\tC3|数据结构|C1，C2\n"）;
printf（"\t\tC4|汇编语言|C1\n"）;
printf（"\t\tC5|语言的设计和分析|C3，C4\n"）;
printf（"\t\tC6|计算机原理|C11\n"）;
printf（"\t\tC7|编译原理|C5，C3\n"）;
printf（"\t\tC8|操作系统|C3，C6\n"）;
printf（"\t\tC9|高等数学|无\n"）;
printf（"\t\tC10|线性代数|C9\n"）;
printf（"\t\tC11|普通物理|C9\n"）;
printf（"\t\tC12|数值分析|C9,C10,C1\n"）;
printf（"pressanynumkeytocontinue:
"）;
scanf（"%d",&s）;
}
/*查找图中某个顶点位置*/
intLocateVex（ALGraphG,VertexTypeu）
{
inti;
for（i=0;iif（strcmp（u,G.vertices[i].data）==0）
returni;
return-1;
}
{
i=LocateVex（G,va）;//弧头
j=k;//弧尾
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
p->adjvex=j;
p->nextarc=G.vertices[i].firstarc;//插在表头
G.vertices[i].firstarc=p;
scanf（"%s",va）;
}
}
returnOK;
}
/*输出图G的信息*/
voidDisplay（ALGraphG）
{
inti;
ArcNode*p;
printf（"有向图\n"）;
printf（"%d个顶点",G.vexnum）;
for（i=0;iprintf（"%4s",G.vertices[i].data）;
printf（"\n%d条弧边:
\n",G.arcnum）;
for（i=0;i{
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{
printf（"%s--->%s\n",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data）;
p=p->nextarc;
}
}
}
/*求顶点的入度*/
voidFindInDegree（ALGraphG,intindegree[]）
{
inti;
ArcNode*p;
for（i=0;ifor（i=0;i{
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{
indegree[p->adjvex]++;
p=p->nextarc;
}
}
}
structName
{
charc[20];
}name;
/*栈定义*/
typedefintSElemType;//栈类型
#defineStack_NUM20//存储空间初始分配量
#defineStack_MoreNUM5//存储空间分配增量
typedefstructSqStack
{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;//分配的存储空间
}SqStack;
/*栈的初始化*/
intInitStack（SqStack&S）
{
S.base=（SElemType*）malloc（Stack_NUM*sizeof（SElemType））;
if（!
S.base）
exit（-1）;
S.top=S.base;
S.stacksize=Stack_NUM;
returnOK;
}
/*判空*/
intStackEmpty（SqStackS）
{
if（S.top==S.base）
returnTRUE;
else
returnFALSE;
}
/*出栈*/
intPop（SqStack&S,SElemType&e）
{
if（S.top==S.base）
returnERROR;
e=*--S.top;
returnOK;
}
/*入栈*/
intPush（SqStack&S,SElemTypee）
{
if（S.top-S.base>=S.stacksize）
{
S.base=（SElemType*）realloc（S.base,（S.stacksize+Stack_MoreNUM）*sizeof（SElemType））;
if（!
S.base）exit（-1）;
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=Stack_MoreNUM;
}
*S.top++=e;
returnOK;
}
/*拓扑排序*/
intTopoSort（ALGraphG,AdjListTemp,structNamename[]）
{
inti,k,j=0,count,indegree[MAX_VERTEX_NUM];
SqStackS;
ArcNode*p;
FindInDegree（G,indegree）;//对各顶点求入度
InitStack（S）;//初始化栈
for（i=0;iif（!
indegree[i]）Push（S,i）;//入度为0者进栈
count=0;//对输出顶点计数
while（!
StackEmpty（S））
{
Pop（S,i）;
printf（"%s（%d分）,",G.vertices[i].data,G.vertices[i].grades）;
Temp[j++]=G.vertices[i];//将当前的拓扑序列保存起来
++count;//输出i号顶点并计数
for（p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc）//对i号顶点的每个邻接点的入度减1
{
k=p->adjvex;
if（!
（--indegree[k]））//若入度减为0,则入栈
Push（S,k）;
}
}
if（count{
printf（"此有向图有回路无法完成拓扑排序"）;
returnERROR;
}
elseprintf（"为一个拓扑序列"）;
printf（"\n"）;
intq=1,Z=0;
while（q<=TotalTerms）
{
intC=Temp[Z].grades;
printf（"\n第%d个学期应学课程:
",q）;
while（C<=MaxScores）
{
C=C+Temp[Z+1].grades;
if（Z{
printf（"%4s",Temp[Z].data）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c1"）==0）
printf（"程序设计基础"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c2"）==0）
printf（"离散数学"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c3"）==0）
printf（"数据结构"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c4"）==0）
printf（"汇编语言"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c5"）==0）
printf（"语言的设计和分析"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c6"）==0）
printf（"计算机原理"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c7"）==0）
printf（"编译原理"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c8"）==0）
printf（"操作系统"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c9"）==0）
printf（"高等数学"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c10"）==0）
printf（"线性代数"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c10"）==0）
printf（"普通物理"）;
if（strcmp（Temp[Z].data,"c12"）==0）
printf（"数值分析"）;
++Z;
}
}
printf（"\n"）;
if（q==TotalTerms）printf（"\n课程编制完成!
"）;
q++;
}
returnOK;
}
voidmain（）
{
ALGraphG;
AdjListTemp;
structNamename[N]={{"C1"},{"C2"},{"C3"},{"C4"},{"C5"},{"C6"},{"C7"},{"C8"},{"C9"},{"C10"},{"C11"},{"C12"}};
OUTPUT（）;
printf（"**********教学计划编制问题**********\n"）;
printf（"请输入学期总数:
"）;
scanf（"%d",&TotalTerms）;
printf（"请输入学期的学分上限:
"）;
scanf（"%d",&MaxScores）;
CreateGraph（G）;
Display（G）;
TopoSort（G,Temp,name）;
printf（"OK\n"）;
scanf（"*c"）;
}
第五部分：
运行与测试
运行结果：
第六部分：
参考资料
《数据结构》（C语言版）作者：
严蔚敏、吴伟民 清华大学出版社
第七部分：
后记
课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
随着科学技术发展的日新月异，计算机的应用空前活跃，计算机的语言问题也就显的尤为重要。
因此作为以为21世纪的大学生来说，掌握一门基础语言是非常重要的。
回顾此次数据结构课程设计，虽然在作业过程中遇到很多麻烦，但最终都圆满的解决了
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