数据结构课程设计全集.docx
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数据结构课程设计全集
数据结构
实践教程
前言
数据结构是计算机专业的必修。
主干课程之一， 它旨在使读者学会分析研究数据对象的特性， 学会数据的组织方法， 以便选择合适的数据逻辑结构和存储结构， 以及相应的运算（操作）， 把现实世界中的问题转化为计算机内部的表示和处理， 这是一个良好的程序设计技能训练的过程。
在整个教学或学习过程中， 解题能力和技巧的训练是一个重要的环节。
为了帮助教师讲授“数据结构”， 满足指导和评价“课程设计”的需要， 为了帮助和指导读者更好地学习数据结构这门课程， 我们特编写了这本《数据结构实践教程》辅助教材，旨在弥补课堂教学和实验中的不足，帮助学生充分理解和巩固所学的基本概念、原理和方法，达到融会贯通、举一反三的目的。
实践证明， 理解课程内容与较好地解决实际问题之间存在着明显差距， 而算法设计完成的质量与基本的程序设计素质的培养是密切相关的。
要想理解和巩固所学的基本概念。
原理和方法， 牢固地掌握所学的基本知识。
基本技能， 达到融会贯通。
举一反三的目的， 就必须多做。
多练。
多见（见多识广）。
正是为了达到上述目的， 书中用一些实际的应用， 对一些重要的数据结构和算法进行解读。
经过循序渐进地训练， 就可以使读者掌握更多的程序设计技巧和方法，提高分析。
解决问题的能力。
本书根据学生的基础知识和兴趣爱好将内容分为基础篇和提高篇两个部分。
第一部分基础篇精选出适当的、与实际生活结合密切的课程设计实例加以分析实现。
第二部分提高篇旨在使读者通过运用数据结构知识及复杂算法去解决现实世界中的一些实际问题。
本书依据数据结构课程教学大纲要求，同时又独立于具体的教科书，既重视实践应用，又重视理论分析，本书的主要特点有：
●本书精选出来的实例项目经典、实用、具有一定的趣味性，其内容丰富、涉及面广、难易适当，能给读者以启发，达到让读者掌握相关知识和开阔视野的目的
●为了提高学生分析问题、解决问题的能力，本书对实例项目进行分析，其设计思路清晰流畅，值得参考。
●本书不仅仅是对照数据结构课程教学大纲举些例子说明数据结构能解决什么问题，而是通过分析具体的实例项目，得到对数据组织关系的需求，从而选择某个数据结构适应一些特定的问题和算法，并说明使用这种数据结构的优缺点。
●所有实例项目都给出了参考算法和源程序代码并在TurboC和VisualC++环境下运行通过。
由于作者水平有限、时间仓促，本书难免存在一些缺点和错误，恳请广大读者及同行们批评指正。
第一部分基础篇
第一章线性表
1.1学生成绩管理
1.1.1项目简介
1.1.2设计思路
1.1.3数据结构
1.1.4程序清单
1.1.5运行结果
1.2考试报名管理
1.2.1项目简介
1.2.2设计思路
1.2.3数据结构
1.2.4程序清单
1.2.5运行结果
1.3约瑟夫生者死者游戏
1.3.1项目简介
1.3.2设计思路
1.3.3数据结构
1.3.4程序清单
1.3.5运行结果
1.4约瑟夫双向生死游戏
1.4.1项目简介
1.4.2设计思路
1.4.3数据结构
1.4.4程序清单
1.4.5运行结果
第二章栈和队列
迷宫旅行游戏
2.1.1项目简介
2.1.2知识要点
2.1.3设计思路
2.1.4程序清单
2.1.5运行结果
八皇后问题
2.1.1项目简介
2.1.2知识要点
2.1.3设计思路
2.1.4程序清单
2.1.5运行结果
停车场的停车管理
2.1.1项目简介
2.1.2知识要点
2.1.3设计思路
2.1.4程序清单
2.1.5运行结果
第三章串、数组和广义表
单词检索统计程序
3.1.1项目简介
3.1.2设计思路
3.1.3数据结构
3.1.4程序清单
3.1.5运行结果
Internet网络通路管理
3.2.1项目简介
3.2.2设计思路
3.2.3数据结构
3.2.4程序清单
3.2.5运行结果
第四章树和二叉树
家谱管理
4.1.1项目简介
4.1.2设计思路
4.1.3数据结构
4.1.4程序清单
4.1.5运行结果
表达式求值问题
4.2.1项目简介
4.2.2设计思路
4.2.3数据结构
4.2.4程序清单
4.2.5运行结果
图像压缩编码优化
4.4.1项目简介
4.4.2设计思路
4.4.3数据结构
4.4.4程序清单
4.4.5运行结果
第五章图
公交路线管理
5.1.1项目简介
5.1.2设计思路
5.1.3数据结构
5.1.4程序清单
5.1.5运行结果
导航最短路径查询
5.2.1项目简介
5.2.2设计思路
5.2.3数据结构
5.2.4程序清单
5.2.5运行结果
电网建设造价计算
5.4.1项目简介
5.4.2设计思路
5.4.3数据结构
5.4.4程序清单
5.4.5运行结果
软件工程进度规划
5.4.1项目简介
5.4.2设计思路
5.4.3数据结构
5.4.4程序清单
5.4.5运行结果
第六章查找
电话号码查询系统
6.1.1项目简介
6.1.2知识要点
6.1.3设计思路
6.1.4程序清单
6.1.5运行结果
高校录取分数线查询系统
6.2.1项目简介
5.2.2知识要点
6.2.3设计思路
6.2.4程序清单
6.2.5运行结果
储蓄账户查询系统
6.3.1项目简介
6.3.2知识要点
6.3.3设计思路
6.3.4程序清单
6.3.5运行结果
期刊稿件查询系统
6.3.1项目简介
6.3.2知识要点
6.3.3设计思路
6.3.4程序清单
6.3.5运行结果
第七章排序
设备清单排序
7.1.1项目简介
7.1.2知识要点
7.1.3设计思路
7.1.4程序清单
7.1.5运行结果
地名排序
7.2.1项目简介
7.2.2知识要点
7.2.3设计思路
7.2.4程序清单
7.2.5运行结果
工厂产量排序
7.3.1项目简介
7.3.2知识要点
7.3.3设计思路
7.3.4程序清单
7.3.5运行结果
高校科研成果排序
7.4.1项目简介
7.4.2知识要点
7.4.3设计思路
7.4.4程序清单
7.4.5运行结果
火车车次排序
7.5.1项目简介
7.5.2知识要点
7.5.3设计思路
7.5.4程序清单
7.5.5运行结果
IP地址排序
7.6.1项目简介
7.6.2知识要点
7.6.3设计思路
7.6.4程序清单
7.6.5运行结果
第二部分综合篇
益智游戏之七巧板
8.1.1项目需求
8.1.2知识要点
8.1.3设计流程
8.1.4程序清单
8.1.5运行测试
航空客运定票系统
8.2.1项目需求
8.2.2知识要点
8.2.3设计流程
8.2.4程序清单
8.2.5运行测试
景区旅游信息管理系统
8.4.1项目需求
8.2.2知识要点
8.4.2设计流程
8.4.4程序清单
8.4.5运行测试
第一部分基础篇
第一章线性表
线性表是数据结构中最简单、最常用的一种线性结构，也是学习数据结构全部内容的基础，其掌握的好坏直接影响着后继知识的学习。
本章通过四个模拟项目来学习线性表的顺序和链式存储结构，首先通过使用有关数组的操作实现学生成绩管理，其次通过使用有关线性链表的操作实现考试报名管理，然后通过使用循环链表的操作实现约瑟夫生者死者游戏。
学生成绩管理
1.1.1项目简介
学生成绩管理是学校教务部门日常工作的重要组成部分，其处理信息量很大。
本项目是对学生成绩管理的简单模拟，用菜单选择方式完成下列功能：
输入学生数据；输出学生数据；学生数据查询；添加学生数据；修改学生数据；删除学生数据。
1.1.2设计思路
本项目的实质是完成对学生成绩信息的建立、查找、插入、修改、删除等功能，可以首先定义项目的数据结构，然后将每个功能写成一个函数来完成对数据的操作，最后完成主函数以验证各个函数功能并得出运行结果。
1.1.3数据结构
本项目的数据是一组学生的成绩信息，每条学生的成绩信息由学号、姓名和成绩组成，这组学生的成绩信息具有相同特性，属于同一数据对象，相邻数据元素之间存在序偶关系。
由此可以看出，这些数据具有线性表中数据元素的性质，所以该系统的数据采用线性表来存储。
顺序表是线性表的顺序存储结构，是指用一组连续的内存单元依次存放线性表的数据元素。
在顺序存储结构下，逻辑关系相邻的两个元素在物理位置上也相邻，这是顺序表的特点。
本项目可以采用顺序表的线性表顺序存储结构。
若一个数据元素仅占一个存储单元，则其存储方式参见图1-1。
从图1-1中可见，第i个数据元素的地址为
Loc（ai）=loc（a1）+（i-1）
假设线性表中每个元素占用k个存储单元，那么在顺序表中，线性表的第i个元素的存储位置与第1个元素的存储位置的关系是
Loc（ai）=loc（a1）+（i-1）*k
这里Loc（ai）是第i个元素的存储位置，loc（a1）是第1个元素的存储位置，也称为线性表的基址。
显然，顺序表便于进行随机访问，故线性表的顺序存储结构是一种随机存储结构。
顺序表适宜于做查找这样的静态操作；顺序存储的优点是存储密度大，存储空间利用率高。
缺点是插入或删除元素时不方便。
由于C语言的数组类型也有随机存储的特点，一维数组的机内表示就是顺序结构。
因此，可用C语言的一维数组实现线性表的顺序存储。
数组实现线性表的顺序存储的优点是可以随机存取表中任一元素O
（1），存储空间使用紧凑；缺点是在插入，删除某一元素时，需要移动大量元素O（n），预先分配空间需按最大空间分配，利用不充分，表容量难以扩充。
用结构体类型定义每个学生数据，故该数组中的每个数据的结构可描述为：
typedefstructSTU
{charstuno[10];1.1.4ame,==0）break;
if（i>=length）returnfalse;
elsee=elem[i];
for（j=i+1;jelem[j-1]=elem[j];}
length--;
returntrue;
}
voidList:
:
ListTraverse（）
{for（inti=0;i{cout<cout<cout<cout<}
voidList:
:
GetElem（inti,ElemType*e）
{*e=elem[i];}
boolList:
:
EqualList（ElemType*e1,ElemType*e2）
{if（strcmp（e1->name,e2->name））
returnfalse;
if（strcmp（e1->stuno,e2->stuno））
returnfalse;
if（e1->age!
=e2->age）
returnfalse;
if（e1->score!
=e2->score）
returnfalse;
returntrue;
}
boolList:
:
Less_EqualList（ElemType*e1,ElemType*e2）
{if（strcmp（e1->name,e2->name）<=0）returntrue;
elsereturnfalse;
}
boolList:
:
LocateElem（ElemTypee,inttype）
{inti;
switch（type）
{caseEQUAL:
for（i=0;iif（EqualList（&elem[i],&e））
returntrue;
break;
default:
break;}
returnfalse;
}
ame,==0）{
elem[i]=e1;returntrue;}
returnfalse;
}
boolList:
:
ListInsert（inti,ElemType&e）
{ElemType*p,*q;
if（i<1||i>length+1）returnfalse;
q=&elem[i-1];
for（p=&elem[length-1];p>=q;--p）
*（p+1）=*p;
*q=e;
++length;
returntrue;
}
coreif（mark==-1&&elem[b[k]].scoreif（k!
=i）{intx=b[i];b[i]=b[k];b[k]=x;}}
for（inti=0;i{cout<cout<cout<cout<else{
for（i=0;i{cout<cout<cout<cout<}
voidmain（）
{cout<<"1m运行结果:
\n";
ElemTypee,e1,e2,e3,e4,e5,e6;
List*La,*Lb,*Lc;
intk;
cout<<"首先调用插入函数.\n";
La->init（&La,4）;
strcpy,"stu1"）;
strcpy,"100001"）;
=22;
=88;
La->ListInsert（1,e1）;
strcpy,"stu2"）;
strcpy,"100002"）;
=21;
=79;
La->ListInsert（2,e2）;
strcpy,"stu3"）;
strcpy,"100003"）;
=19;
=87;
La->ListInsert（3,e3）;
La->printlist（0）;
cout<<"表La长:
"<ListLength（）<（）;
Lb->init（&Lb,4）;
strcpy,"zmofun"）;
strcpy,"100001"）;
=20;
=94;
Lb->ListInsert（1,e4）;
strcpy,"bobjin"）;
strcpy,"100002"）;
=23;
=69;
Lb->ListInsert（2,e5）;
strcpy,"stu1"）;
strcpy,"100001"）;
=22;
=88;
Lb->ListInsert（3,e6）;
Lb->printlist（0）;
cout<<"表Lb长:
"<ListLength（）<（）;
k=Lc->ListDelete（-1,e6）;
if（k==0）cout<<"删除失败!
\n";
elsecout<<"删除成功!
\n";
cout<<"输出表Lc:
\n";
Lc->printlist（0）;
（）;
cout<<"按成绩升序输出表Lc\n";
Lc->printlist
（1）;（）;
cout<<"按成绩降序输出表Lc\n";
Lc->printlist（-1）;（）;
}
1.1.5运行结果
首先建立学生信息管理，输出结果为：
姓名学号成绩
Stu110000180
Stu210000291
Stu310000356
其次查询学号为100002的学生的成绩，输出结果为：
91
再次调用插入函数，插入Stu4成功！
输入结果为：
姓名学号成绩
Stu110000180
Stu210000291
Stu310000356
Stu410000475
最后删除Stu2成果！
输出结果为：
姓名学号成绩
Stu110000180
Stu310000356
Stu410000475
查询不及格的学生，输出结果为：
Stu310000356
考试报名管理
1.2.1项目简介
考试报名工作给各高校报名工作带来了新的挑战，给教务管理部门增加了很大的工作量，报名数据手工录入既费时又会不可避免地出现错误，同时也给不少学生以可乘之机。
本项目是对考试报名管理的简单模拟，用菜单选择方式完成下列功能：
输入考生信息；输出考生信息；查询考生信息；添加考生信息；修改考生信息；删除考生信息。
1.2.2设计思路
本项目的实质是完成对考生信息的建立、查找、插入、修改、删除等功能，可以首先定义项目的数据结构，然后将每个功能写成一个函数来完成对数据的操作，最后完成主函数以验证各个函数功能并得出运行结果。
1.2.3数据结构
本项目的数据是一组考生信息，每条考生信息由准考证号、姓名、性别、年龄、报考类别等信息组成，这组考生信息具有相同特性，属于同一数据对象，相邻数据元素之间存在序偶关系。
由此可以看出，这些数据也具有线性表中数据元素的性质，所以该系统的数据可以采用线性表来存储。
从上一节的例子中可见，线性表的顺序存储结构的特点是逻辑关系相邻的两个元素在物理位置上也相邻，因此可以随机存储表中任一元素，它的存储位置可用一个简单、直观的公式来表示。
然而，从另一个方面来看，这个特点也铸成了这种存储结构的弱点：
在做插入或删除操作时，需要移动大量元素。
为克服这一缺点，我们引入另一种存储形式――链式存储。
链式存储是线性表的另一种表示方法，由于它不要求逻辑上相邻的元素在物理位置上也相邻，因此它没有顺序存储结构的弱点，但同时也失去了顺序表可随机存取的特点。
链式存储的优点是插入或删除元素时很方便，使用灵活。
缺点是存储密度小，存储空间利用率低。
事实上，链表插入、删除运算的快捷是以空间代价来换取时间。
顺序表适宜于做查找这样的静态操作；链表宜于做插入、删除这样的动态操作。
若线性表的长度变化不大，且其主要操作是查找，则采用顺序表；若线性表的长度变化较大，且其主要操作是插入、删除操作，则采用链表。
本项目对考生数据主要进行插入、删除、修改等操作，所以采用链式存储结构比较适合。
用结构体类型定义每个考生信息，故该单链表中的每个结点的结构可描述为：
typedefstructexaminee
{charexamno[10];1.2.40升0升0升3m1升intnews,olds;
cout<<"\n请输入要被修改的元素:
";cin>>olds;
cout<<"请输入修改后要变成的元素:
";cin>>news;
（olds,news）;
cout<<"\n修改后单链表list变为:
";
（ff）;
cout<<"\n下面请构造单链表list2";
cout<<"\n请输入单链表list2初始化长度（1--30）:
";
cin>>init_size;
seed=120;
cout<<"请选择是否排序:
（=0不排序,=1升序,=-1降序）:
";
cin>>xu;
cout<<"\n按回车键结束...";
（）;（）;}
1.2.5运行结果
约瑟夫生者死者游戏
1.3.1项目简介
约瑟夫生者死者游戏的大意是：
30个旅客同乘一条船，因为严重超载，加上风高浪大，危险万分；因此船长告诉乘客，只有将全船一半的旅客投入海中，其余人才能幸免遇难。
无奈，大家只得同意这种办法，并议定30个人围成一圈，由第一个人开始，依次报数，数到第9人，便把他投入大海中，然后从他的下一个人数起，数到第9人，再将他投入大海，如此循环，直到剩下15个乘客为止。
问哪些位置是将被扔下大海的位置。
1.3.2设计思路
本游戏的数学建模如下：
假设n个旅客排成一个环形，依次顺序编号1，2，…，n。
从某个指定的第1号开始，沿环计数，每数到第m个人就让其出列，且从下一个人开始重新计数，继续进行下去。
这个过程一直进行到剩下k个旅客为止。
本游戏的要求用户输入的内容包括：
1.旅客的个数，也就是n的值；
2.离开旅客的间隔数，也就是m的值；
3.所有旅客的序号作为一组数据要求存放在某种数据结构中。
本游戏要求输出的内容是包括
1.离开旅客的序号；
2.剩余旅客的序号；
所以，根据上面的模型分析及输入输出参数分析，可以定义一种数据结构后进行算法实现。
1.3.3数据结构
为了解决这一问题，可以用长度为30的数组作为线性存储结构，并把该数组看成是一个首尾相接的环形结构，那么每投入大海一个乘客，就要在该数组的相应位置做一个删除标记，该单元以后就不再作为计数单元。
这样做不仅算法较为复杂，而且效率低，还要移动大量的元素。
用单循环链表解决这一问题，实现的方法相对要简单得多。
首先要定义链表结点，单循环链表的结点结构与一般的结点结构完全相同，只是数据域用一个整数来表示位置；然后将它们组成具有30个结点的单循环链表。
接下来从位置为1的结点开始数，数到第8个结点，就将下一个结点从循环链表中删去，然后再从删去结点的下一个结点开始数起，数到第8个结点，再将其下一个结点删去，如此进行下去，直到剩下15个结点为止。
为了不失一般性，将30改为一个任意输入的正整数n，而报数上限（原为9）也为一个任选的正整数k。
这样该算法描述如下：
（1）创建含有n个结点的单循环链表；
（2）生着与死者的选择：
p指向链表的第一个结点，初始i置为1；
while（i<=n/2）1.3.4报数上限k=”）;
scanf（“%d%d”,&n,&k）;
R=InitRing（n,R）;
R=DeleteDeath（n,k,R）;
OutRing（n,R）;
}
1.3.5运行结果
编译运行上述程序，提示：
总人数n.报数上限k=
输入30和9后并“回车”可得出如下结果：
9182761626719301224822523
21252829123410111314151720
约瑟夫双向生死游戏
1.4.1项目简介
约瑟夫双向生死游戏是在约瑟夫生
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