教学计划编排问题.docx
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教学计划编排问题
姓名蒲茜
学号1705990111
班级计算机1701
年级2017级
指导教师杨新安
西安财经学院信息学院
《数据结构》课程设计报告
课程设计名称教学计划编排问题实验室完成日期2018.12.1
一、 需求分析
【问题描述】
大学的每个专业都要制订教学计划。
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。
【基本要求】
(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:
8;
学分上限:
10;
该专业共开设课数:
16
课程号:
C01C02C03C04C05C06C07C08C09C10C11C12C13C14C15C16
学分顺序:
2 3 4 3 2 3 4 4 4 5 442323
先修关系如下表:
C01
C02C04C03C12
C02
C03
C03
C05C07C08
C04
C05
C05
C07
C06
C08
C07
无
C08
无
C09
C10C11C12
C10
C12
C11
C06
C12
无
C13
C11
C14
C13
C15
C13C11
C16
C15
【实现提示】
可设学期总数不超过10,课程总数不超过60。
如果输入的先修课程号不在该专业开设的课程序列中,则作为错误处理。
应建立内部课程号与课程号之间的对应关系。
二、 概要设计
抽象数据类型描述:
typedefstructArcNode{
}ArcNode;表节点(弧结构);
typedefstruct{
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];头结点;
typedefstruct{
}ALGraph;图结构;
intLocateVex(ALGraphG,VertexTypeu)
操作结果:
若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1 ;
StatusCreateGraph(ALGraph&G)采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G(用一个函数构造种图);
voidDisplay(ALGraphG)输出图的邻接矩阵G ;
voidFindInDegree(ALGraphG,intindegree[])求顶点的入度;
typedefstructSqStack{
}SqStack;顺序栈;
StatusInitStack(SqStack*S)构造一个空栈S;
voidClearStack(SqStack*S)清空栈的操作;
StatusStackEmpty(SqStackS)若栈S为空栈,则返回TRUE,否则返回FALSE ;
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O:
否则返回ERROR ;
StatusPush(SqStack*S,SElemTypee)插入元素e为新的栈顶元素;
Statuszxf(ALGraphG)求大学所有课程总学分;
StatusTopologicalSort(ALGraphG)程序的核心函数:
有向图G采用邻接表存储结构,若G无回路,则按用户选择的方案输出G的顶点的一个拓扑序列并返回OK,否则返回ERROR;
intmain()主函数;
功能模块图:
三、详细设计
存储结构及宏定义:
#defineMAX_VERTEX_NUM100
#defineSTACK_INIT_SIZE10
#defineSTACKINCREMENT2
图的邻接表存储:
typedefstructArcNode{//弧结构;
intadjvex;//该弧所指向的顶点的位置;
structArcNode*nextarc;//指向下一条弧的指针;
}ArcNode;//表结点;
typedefstruct{
AdjListvertices,vertices2;//分别存课程名和学分;
intvexnum,arcnum;
intkind;
}ALGraph;
栈的顺序存储:
typedefstructSqStack{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
算法设计:
//对各顶点求入度indegree
voidFindInDegree(ALGraphG,intindegree[]){
inti;
ArcNode*p;
for(i=0;iindegree[i]=0;
for(i=0;ip=G.vertices[i].firstarc;
while(p){
indegree[p->adjvex]++;
p=p->nextarc;
}
}
}
//出栈
StatusPop(SqStack*S,SElemType*e){
if((*S).top==(*S).base)
returnERROR;
*e=*--(*S).top;
returnOK;
}
//入栈
StatusPush(SqStack*S,SElemTypee){
if((*S).top-(*S).base>=(*S).stacksize){
(*S).base=(SElemType*)realloc((*S).base,((*S).stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));
if(!
(*S).base)
exit(OVERFLOW);
(*S).top=(*S).base+(*S).stacksize;
(*S).stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*((*S).top)++=e;
returnOK;
}
//构造图G
StatusCreateGraph(ALGraph&G){
inti,j,k;
VertexTypev1,v2;//顶点信息;
ArcNode*p;//指向第一条依附某顶点的弧的指针;
printf("请输入教学计划的课程数:
");
scanf("%d",&G.vexnum);
printf("请输入课程先修关系数(弧的数目):
");
scanf("%d",&G.arcnum);
printf("请输入%d个课程的代表值(如:
c01):
\n",G.vexnum);
for(i=0;iscanf("%s",G.vertices[i].data);
G.vertices[i].firstarc=NULL;
}
printf("请输入%d个课程的学分值:
\n",(G).vexnum);
for(i=0;iscanf("%s",G.vertices2[i].data);
}
printf("请顺序输入每条弧的弧尾和弧头(以空格作为间隔):
\n");
for(k=0;kscanf("%s%s",v1,v2);
i=LocateVex(G,v1);
j=LocateVex(G,v2);
p=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));//新建一个节点;
p->adjvex=j;
p->info=NULL;
p->nextarc=G.vertices[i].firstarc;
G.vertices[i].firstarc=p;
}
returnOK;
}
函数调用关系图:
四、 调试分析
遇到的最大困难应该是算法的设计,因为平时学的比较死板,遇到这种设计作业就摸不着头脑。
刚开始会就不停的复习栈,图,拓扑排序。
但还是没有思路,翻阅了一些书籍,并在网上搜索了有关拓扑排序的算的大体思路,经过好几天的不断修改和调试,才完成了这个算法。
设计的过程中还是存在很多问题。
有时候程序运行到一半就自动闪退了,可能的是存储空间的问题,改了存储位置之后就好了。
测试结果及分析:
主界面设计
输入
需要输入的数据还算较多的,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。
弧尾和弧头指的是先修关系。
输入完所有的数据之后就会显示输出:
因为有两种编排策略,程序运行一半后就会让用户选择策略,一是各个学期的学习负担平均,二是课程集中在前几个学期中。
用户选择后,就会有相应的输出,之后可选择是否继续。
结束程序:
五、设计总结
这次设计相对于我来说有点困难,需要查询很多资料,询问同学,巩固学过的知识,直到设计完成对数据结构也有了新的理解,虽然在这个设计上投入了很多,但也只能完成课题的基本要求,对于选做要求,我可能还要累计更多的知识和实践来完成。
我觉得实践比理论要重要的多,在你学习到基本的知识后你不去试着编程,就像是纸上谈兵一样,没多大作用。
我会尽量做好每个设计,减少程序中常见的语法错误,逻辑错误,减少调试分析的次数,解决问题更加细心认真些。
这个程序还是有不足的,界面看上去不太美观,可以设计的更简洁一些。
要输入很多数据,而且分的步数也多输入的时候容易出错,我就是输入了好几遍才完成整个程序的运行,还是要求用户细心些
六、源程序清单
#include
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineINFEASIBLE-1
typedefintStatus;
typedefintBoolean;
#defineMAX_NAME10
#defineMAX_CLASS_NUM100
intZ=0;
intX=0;
intterm_num,credit_lim,q=1;
typedefintInfoType;
typedefcharVertexType[MAX_NAME];
#defineMAX_VERTEX_NUM100
typedefenum{DG}GraphKind;
typedefstructArcNode{
intadjvex;
structArcNode*nextarc;
InfoType*info;
}ArcNode;
typedefstruct{
VertexTypedata;
ArcNode*firstarc;
}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];
typedefstruct{
AdjListvertices,vertices2;
intvexnum,arcnum;
intkind;
}ALGraph;
intLocateVex(ALGraphG,VertexTypeu){
inti;
for(i=0;iif(strcmp(u,G.vertices[i].data)==0)
returni;
return-1;
}
StatusCreateGraph(ALGraph&G){
inti,j,k;
VertexTypev1,v2;
ArcNode*p;
printf("请输入教学计划的课程数:
");
scanf("%d",&G.vexnum);
printf("请输入课程先修关系数(弧的数目):
");
scanf("%d",&G.arcnum);
printf("请输入%d个课程的代表值(如:
c01):
\n",G.vexnum);
for(i=0;iscanf("%s",G.vertices[i].data);
G.vertices[i].firstarc=NULL;
}
printf("请输入%d个课程的学分值:
\n",(G).vexnum);
for(i=0;iscanf("%s",G.vertices2[i].data);
}
printf("请顺序输入每条弧的弧尾和弧头(以空格作为间隔):
\n");
for(k=0;kscanf("%s%s",v1,v2);
i=LocateVex(G,v1);
j=LocateVex(G,v2);
p=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));
p->adjvex=j;
p->info=NULL;
p->nextarc=G.vertices[i].firstarc;
G.vertices[i].firstarc=p;
}
returnOK;
}
voidDisplay(ALGraphG){
inti;
ArcNode*p;
switch(G.kind){
caseDG:
printf("有向图\n");
}
printf("%d个顶点:
\n",G.vexnum);
for(i=0;iprintf("%s",G.vertices[i].data);
printf("\n%d条弧:
\n",G.arcnum);
for(i=0;ip=G.vertices[i].firstarc;
while(p){
printf("%s→%s ",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data);
p=p->nextarc;
}
printf("\n");
}
}
voidFindInDegree(ALGraphG,intindegree[]){
inti;
ArcNode*p;
for(i=0;iindegree[i]=0;
for(i=0;ip=G.vertices[i].firstarc;
while(p){
indegree[p->adjvex]++;
p=p->nextarc;
}
}
}
typedefintSElemType;
#defineSTACK_INIT_SIZE10
#defineSTACKINCREMENT2
typedefstructSqStack{
SElemType*base;
SElemType*top;
intstacksize;
}SqStack;
StatusInitStack(SqStack*S){
(*S).base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));
if(!
(*S).base)
exit(OVERFLOW);
(*S).top=(*S).base;
(*S).stacksize=STACK_INIT_SIZE;
returnOK;
}
voidClearStack(SqStack*S){
S->top=S->base;
}
StatusStackEmpty(SqStackS){
if(S.top==S.base)
returnTRUE;
else
returnFALSE;
}
StatusPop(SqStack*S,SElemType*e){
if((*S).top==(*S).base)
returnERROR;
*e=*--(*S).top;
returnOK;
}
StatusPush(SqStack*S,SElemTypee){
if((*S).top-(*S).base>=(*S).stacksize){
(*S).base=(SElemType*)realloc((*S).base,((*S).stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));
if(!
(*S).base)
exit(OVERFLOW);
(*S).top=(*S).base+(*S).stacksize;
(*S).stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*((*S).top)++=e;
returnOK;
}
Statuszxf(ALGraphG){
intz=0;
for(inti=0;iz+=atoi(G.vertices2[i].data);
}
returnz;
}
typedefintpathone[MAX_CLASS_NUM];
typedefintpathtwo[MAX_CLASS_NUM];
StatusTopologicalSort(ALGraphG){
inti,k,count,indegree[MAX_VERTEX_NUM];
boolhas=false;
SqStackS;
pathonea;
pathtwob;
ArcNode*p;
FindInDegree(G,indegree);
InitStack(&S);
for(i=0;iif(!
indegree[i])
Push(&S,i);
}
count=0;
while(!
StackEmpty(S)){
Pop(&S,&i);
a[i]=*G.vertices[i].data; //课程名;
b[i]=*G.vertices2[i].data; //学分;
printf("课程%s→学分%s ",G.vertices[i].data,G.vertices2[i].data);
++count;
for(p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc){
k=p->adjvex;
if(!
(--indegree[k]))
Push(&S,k);
}
}
if(countprintf("此有向图有回路\n");
returnERROR;
}
else{
printf("为一个拓扑序列。
\n\n");
has=true;
}
printf("请问您想使学生在各学期中的学习负担尽量均匀(输入1)\n");
printf("还是想使课程尽可能地集中在前几个学期中(输入2)?
\n");
intpattern;
printf("请选择(1or2):
");
scanf("%d",&pattern);
FindInDegree(G,indegree);ClearStack(&S);
printf("=====================================================\n");
printf("教学计划如下:
\n");
intxq=1;
intxfh;
intnow=0;
inttop=G.vexnum/term_num;
intpjxf=zxf(G)/term_num;
while(xq<=term_num+1){
intresult[20];
intm=0;
xfh=0;
now=0;
for(i=0;iif(0==indegree[i])
Push(&S,i);
}
if(xq==term_num+1&&!
StackEmpty(S)){
printf("还有课程未安排!
\n");
}
while(!
StackEmpty(S)&&xq<=term_num){
intxf;
Pop(&S,&i);
xf=atoi(G.vertices2[i].data);
xfh=xfh+xf;
now++;
if(xfh>credit_lim){
ClearStack(&S);
break;
}
if(pattern==1){
if(xq!
=term_num/2&&now>top){
ClearStack(&S);
now=0;
break;
}
}
if(pattern==2){
一(块)稻田一(面)队旗一(场)球赛一(把)铜号if(xq!
=1&&xq!
=term_num/2&&xq!
=term_num/2-1&&now>top){
母亲着急认真.得意主意同意因为阳光办法亲情爱情ClearStack(&S);
(5)小荷才露尖尖角,早有蜻蜓(立上头)。
now=0;
6、量词填空。
break;
10、用两个字组新字:
(如课本133页)}
重—轻圆—扁东—西生—死胖—瘦头—尾宽—窄美—丑进—出臭—香}
indegree[i]--;
for(p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc){
k=p->adjvex;
indegree[k]--;
女字旁:
奶、妈、姑、妹if(indegree[k]==0)
足足字旁(跳跑)亻单人旁(休体何)Push(&S,k);
}
result[m]=i;
m++;
}
if(xq<=term_num){
如:
爱(爱人)(亲爱)(爱情)(可爱)(热爱)(友爱)printf("第%d个学期的课程为:
",xq);
(8)、()像()。
for(intj=0;jprintf("课程%s",G.vertices[result[j]].data);
}
}
printf("\n");
xq++;
ClearStack(&S);
}