教学编制问题c语言数据结构实现.docx
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教学编制问题c语言数据结构实现
数据结构
课程设计报告
主题：
教学计划编制问题
班级：
计科四班
姓名：
熊金莲
指导老师：
郭艳
内容概要
（1）题目要求
（2）教学计划编制问题的要点
（3）函数模块及各函数可实现的功能简介
（4）具体的源代码
（5）使用说明
（6）实验心得
一：
题目要求如下：
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。
试在这样的前提下设计一个教学计划编制程序。
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。
二：
教学计划编制问题的要点：
根据问题描述及要求，可知设计中需要定义先修关系的AOV网图中的顶点及弧边的结构体，在运行结果中将图的信息显示出来，利用先修关系将课程排序，最后解决问题——输出每学期的课程。
1）采用第二种策略：
使课程尽可能地集中在前几个学期中；
2）根据教学计划中的课程及其关系和学分定义图的顶点和
边的结构体
3）创建图CreateGraph（）：
结合先修关系的AOV网，显示代号所对应课程及课程的先修课程
4）拓扑排序TopologicalOrder（G）：
将课程排序后并决定出每学期所学课程，输出图G的信息Display（G）：
将图的顶点和弧边输出
三：
程序模块及可实现的功能简介：
1）、图的邻接表的存储表示，即结构体的定义
typedefstructArcNode
{
intAdjOfV;//该弧所指向的顶点的位置
structArcNode*next;//指向下一条弧的指针
}ArcNode;
typedefcharVertexType[MAXOfNAME];
typedefstruct//链接表
{
VertexTypedata;//顶点信息
intgrades;//存储学分信息
ArcNode*first;//指向第一条依附该顶点的弧的指针
}VNode,AdjList[MAX_VER];//头结点
typedefstruct
{
AdjListver;//vertices存储课程名
intvexnum,arcnum;//图的当前顶点数和弧数
}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（h=0;h{
printf（"%s的先修课程:
",G.ver[h].data）;
scanf（"%s",va）;getchar（）;
while（va[0]!
='0'）
{
i=LocateVex（G,va）;//弧头
j=h;//弧尾
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
p->AdjOfV=j;
p->next=G.ver[i].first;//插在表头
G.ver[i].first=p;
scanf（"%s",va）;
getchar（）;
}
}?
3）、输出图的顶点和边
printf（"%d个顶点",G.vexnum）;
for（i=0;iprintf（"\n%d条弧边:
\n",G.arcnum）;
for（i=0;i{p=G.ver[i].first;
while（p）
{printf（"%s---->%s\n",G.ver[i].data,G.ver[p->AdjOfV].data）;
p=p->next;
}
}?
4）、通过栈实现拓扑排序
?
?
?
?
?
?
intTopologicalOrder（ALGraphG,AdjListR,structNamename[]）
{
inti,k,j=0,count,indegree[MAX_VER];
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学分）,",G.ver[i].data,G.ver[i].grades）;
R[j++]=G.ver[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.ver[i].first;p;p=p->next）//对i号顶点的每个邻接点的入度减1
{
k=p->AdjOfV;
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"）;
return0;
}
elseprintf（"为一个拓扑序列"）;
printf（"\n"）;
intq=1,Z=0;
while（q<=TotalOfTerms）
{
intC=R[Z].grades;
printf（"\n第%d个学期应学课程:
",q）;
while（C<=MaxScores）
{
C=C+R[Z+1].grades;
if（Z{
CmpOfStr（R[Z].data,name,N）;/*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/
++Z;
}
}
printf（"\n"）;
if（q==TotalOfTerms）printf（"\nOKOver!
"）;
q++;
}
return1;/**/
}
拓扑排序要点：
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
5）根据学分上限决定出每学期应学课程，其中R[]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<=TotalOfTerms）
{
intC=R[Z].grades;
printf（"\n第%d个学期应学课程:
",q）;
while（C<=MaxScores）
{C=C+R[Z+1].grades;
if（Z{
CmpOfStr（R[Z].data,name,N）;/*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/
++Z;}
}
printf（"\n"）;
if（q==TotalOfTerms）printf（"\nOKOver!
"）;
q++;
}
四：
具体的源代码
本程序分为三部分
A:
:
:
:
:
:
:
:
:
SeqStack.h
1）#defineStackofNUM20//存储空间初始分配量
2）#defineStackforMore5//存储空间分配增量
3）typedefstructSqStack
4）{
5）int*a;
6）int*top;
7）intsize;//分配的存储空间
8）}SqStack;
9）intInitStack（SqStack&S）/*栈的初始化*/
10）{
11）S.a=（int*）malloc（StackofNUM*sizeof（int））;
12）if（!
S.a）exit（-1）;
13）S.top=S.a;
14）S.size=StackofNUM;
15）return1;
16）}
17）intStackEmpty（SqStackS）/*判断栈是否为空*/
18）{
19）if（S.top==S.a）return1;
20）elsereturn0;
21）}
22）intPush（SqStack&S,intx）/*入栈*/
23）{
24）if（S.top-S.a>=S.size）
25）{
26）S.a=（int*）realloc（S.a,（S.size+StackforMore）*sizeof（int））;
27）if（!
S.a）exit（-1）;
28）S.top=S.a+S.size;
29）S.size+=StackforMore;
30）}
31）*S.top++=x;
32）return1;
33）}
34）intPop（SqStack&S,int&x）/*出栈*/
35）{
36）if（S.top==S.a）return0;
37）x=*--S.top;
38）return1;
39）}
B:
:
:
:
:
:
:
:
:
ALGraph.h
40）#defineMAXOfNAME3//最多字符个数
41）#defineMAX_VER100//最大顶点数
42）typedefstructArcNode
43）{
44）intAdjOfV;//该弧所指向的顶点的位置
45）structArcNode*next;//指向下一条弧的指针
46）}ArcNode;
47）typedefcharVertexType[MAXOfNAME];
48）typedefstruct//链接表
49）{
50）VertexTypedata;//顶点信息
51）intgrades;//存储学分信息
52）ArcNode*first;//指向第一条依附该顶点的弧的指针
53）}VNode,AdjList[MAX_VER];//头结点
54）typedefstruct
55）{
56）AdjListver;//vertices存储课程名
57）intvexnum,arcnum;//图的当前顶点数和弧数
58）}ALGraph;
59）intTotalOfTerms;//学期总数
60）intMaxScores;//学分上限
61）intLocateVex（ALGraphG,VertexTypeu）/*查找图中某个顶点位置*/
62）{
63）inti;
64）for（i=0;i65）if（strcmp（u,G.ver[i].data）==0）returni;
66）return-1;
67）}
68）intCreateGraph（ALGraph&G）/*采用邻接表存储结构*/
69）{
70）inti,j,h;
71）VertexTypeva;
72）ArcNode*p;
73）printf（"请输入教学计划的课程数:
"）;
74）scanf（"%d",&G.vexnum）;
75）getchar（）;
76）printf（"请输入各个课程的先修课程的总和（弧总数）:
"）;
77）scanf（"%d",&G.arcnum）;
78）getchar（）;
79）printf（"请输入%d个课程的课程号（最多%d个字符,字母+数字如C10）:
",G.vexnum,MAXOfNAME）;
80）for（i=0;i81）{
82）scanf（"%s",&G.ver[i].data）;
83）getchar（）;
84）G.ver[i].first=NULL;
85）}
86）printf（"请输入%d个课程的学分值:
",G.vexnum）;
87）for（i=0;i88）{
89）scanf（"%d",&G.ver[i].grades）;getchar（）;
90）}
91）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"）;
92）for（h=0;h93）{
94）printf（"%s的先修课程:
",G.ver[h].data）;
95）scanf（"%s",va）;getchar（）;
96）while（va[0]!
='0'）
97）{
98）i=LocateVex（G,va）;//弧头
99）j=h;//弧尾
100）p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
101）p->AdjOfV=j;
102）p->next=G.ver[i].first;//插在表头
103）G.ver[i].first=p;
104）scanf（"%s",va）;getchar（）;
105）}
106）}
107）return1;
108）}
109）voidDisplay（ALGraphG）/*输出图G的信息*/
110）{
111）inti;
112）ArcNode*p;
113）printf（"有向图\n"）;
114）printf（"%d个顶点",G.vexnum）;
115）for（i=0;i116）printf（"\n%d条弧边:
\n",G.arcnum）;
117）for（i=0;i118）{p=G.ver[i].first;
119）while（p）
120）{printf（"%s---->%s\n",G.ver[i].data,G.ver[p->AdjOfV].data）;
121）p=p->next;
122）}
123）}
124）}
125）voidFindInDegree（ALGraphG,intindegree[]）/*求顶点的入度*/
126）{
127）inti;
128）ArcNode*p;
129）for（i=0;i130）for（i=0;i131）{
132）p=G.ver[i].first;
133）while（p）
134）{indegree[p->AdjOfV]++;
135）p=p->next;
136）}
137）}
138）}
139）structName
140）{
141）charc[20];
142）}name;
143）voidCmpOfStr（VertexTypestr,structNamename[],intn）/*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/
144）{
145）if（strcmp（str,name[0].c）==0）printf（"程序设计基础"）;
146）if（strcmp（str,name[1].c）==0）printf（"离散数学"）;
147）if（strcmp（str,name[2].c）==0）printf（"数据结构"）;
148）if（strcmp（str,name[3].c）==0）printf（"汇编语言"）;
149）if（strcmp（str,name[4].c）==0）printf（"语言的设计和分析"）;
150）if（strcmp（str,name[5].c）==0）printf（"计算机原理"）;
151）if（strcmp（str,name[6].c）==0）printf（"编译原理"）;
152）if（strcmp（str,name[7].c）==0）printf（"操作系统"）;
153）if（strcmp（str,name[8].c）==0）printf（"高等数学"）;
154）if（strcmp（str,name[9].c）==0）printf（"线性代数"）;
155）if（strcmp（str,name[10].c）==0）printf（"普通物理"）;
156）if（strcmp（str,name[11].c）==0）printf（"数值分析"）;
C:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
教学计划编制问题.Cpp
#include
#include
#include
#include
#include"SeqStack.h"
#include"ALGraph.h"
#defineN12
intTopologicalOrder（ALGraphG,AdjListR,structNamename[]）
{
inti,k,j=0,count,indegree[MAX_VER];
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学分）,",G.ver[i].data,G.ver[i].grades）;
R[j++]=G.ver[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.ver[i].first;p;p=p->next）//对i号顶点的每个邻接点的入度减1
{
k=p->AdjOfV;
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"）;
return0;
}
elseprintf（"为一个拓扑序列"）;
printf（"\n"）;
intq=1,Z=0;
while（q<=TotalOfTerms）
{
intC=R[Z].grades;
printf（"\n第%d个学期应学课程:
",q）;
while（C<=MaxScores）
{
C=C+R[Z+1].grades;
if（Z{
CmpOfStr（R[Z].data,name,N）;/*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/
++Z;
}
}
printf（"\n"）;
if（q==TotalOfTerms）printf（"\nOKOver!
"）;
q++;
}
return1;/**/
}
voidmain（）
{
ALGraphG;
AdjListR;
structNamename[N]={{"C1"},{"C2"},{"C3"},{"C4"},{"C5"},{"C6"},{"C7"},{"C8"},{"C9"},{"C10"},{"C11"},{"C12"}};
printf（"***************教学计划编制问题**************\n"）;
printf（"请以课件9-2上课程先序图为例输入学期总数:
"）;
scanf（"%d",&TotalOfTerms）;
getchar（）;
printf（"请输入学期的学分上限（8或9）:
"）;
scanf（"%d",&MaxScores）;
getchar（）;
CreateGraph（G）;
Display（G）;
TopologicalOrder（G,R,name）;
}
五：
说明：
本程序按照课件9-2所显示的那12门课程编排，示列6个学期，每学期不超过学分数示例输入9。
程序示例运行如下：
六：
实验心得：
经过此次课程设计，我深刻地认识到自己写程序的不足，认识到了仅仅只是从课本上学到算法原理是远远不够的，理论与实践结合才是最重要的。
实验中，我总是不经意间出现各种错误，这就要求
今后的我要以脚踏实地的
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