猴子吃桃问题数据结构课程设计.docx
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猴子吃桃问题数据结构课程设计
一、设计题目 猴子吃桃子问题
有一群猴子摘了一堆桃子，他们每天都吃当前桃子的一半且再多吃一
个，到了第10天就只余下一个桃子。
用多种方法实现求出原来这群猴子共摘了多少个桃子。
二、运行环境（软、硬件环境）
VC++6.0PC电脑一台
三、算法的需求分析
1） 采用数组数据结构实现上述求解
2） 采用链数据结构实现上述求解
3） 采用递归实现上述求解
4） 如果采用4种方法者,适当加分
//用户界面
intDesk（intn）
{
printf（"**************************************************\n"）;
printf（"|欢迎进入猴子吃桃子系统|\n"）;
printf（"|1-数组法2-链表法3-递归法4-二叉树法5-退出|\n"）;
printf（"***************************************************\n"）;
printf（"请输入要选择的方法:
"）;
scanf（"%d",&n）;
getchar（）;
system（"cls"）;//刷新屏幕
while（n<1||n>5）
{
printf（"***输入错误!
请重新输入***\n"）;
scanf（"%d",&n）;
}
returnn;
}
四、算法概要设计
//采用链数据结构（栈）实现上述求解
typedefstruct
{
int*top;
int*base;
}stack;
//初始化一个栈
stackInit（stack*s）
{
s->base=（int*）malloc（STACK_SIZE*sizeof（int））;
if（s->base==NULL）
{
printf（"Initfailed!
\n"）;
exit（-1）;
}
s->top=s->base;
return*s;
}
//二叉树
创建一个大小为DAYS（由用给出）的二叉树,二叉树的左孩子节点存放当天的桃子数，右节点存放数字1，即为多吃的一个桃子。
typedefstructTNode
{
intdata;
structTNode*lchild;
structTNode*rchild;
}tree;
//创建一个二叉树
treeCreatTree（tree*T）//T为指针类型
{
intn=0,i=0;
tree*p,*pr,*T1;
T=（tree*）malloc（sizeof（TNode））;
T1=T;
T->data=1;//根节点内的数据为第DAYS天的桃子数
for（i=1;i{
p=（tree*）malloc（sizeof（TNode））;
pr=（tree*）malloc（sizeof（TNode））;
pr->lchild=NULL;
pr->rchild=NULL;
p->data=0;
pr->data=1;
T1->lchild=p;
T1->rchild=pr;
T1=p;
}
T1->lchild=NULL;
T1->rchild=NULL;
return*T;//返回T的地址
}
//算法框架图
N
YN
Y
五、算法详细设计
#include
#include
#include"peach.h"
//函数声明
intDesk（intn）;
voidpeach_1（void）;
stackInit（stack*s）;
voidPush（stack*s,intnum）;
voidPop（stack*s,int&num）;
voidpeach_2（stack*s）;
voidpeach_3（intn,inti）;
treeCreatTree（tree*T）;
voidcalculate（tree*T）;
voidpeach_4（tree*T）;
intmain（）
{
intdata=0;
intn=1,i=1;
stacks;
treeT;
s=Init（&s）;
T=CreatTree（&T）;
while
（1）
{
switch（Desk（n））
{
case1:
peach_1（）;
break;
case2:
peach_2（&s）;
break;
case3:
peach_3（n,i）;
break;
case4:
peach_4（&T）;
break;
case5:
exit（0）;
break;
}
}
return0;
}
//头文件代码
#defineDAYS10//定义给定的天数
#defineSTACK_SIZE5//栈的容量,实际只用了一个
#defineTRUE1
#defineERROR0
voidpeach_3（intn,inti）;
//用户界面
intDesk（intn）
{
printf（"**************************************************\n"）;
printf（"|欢迎进入猴子吃桃子系统|\n"）;
printf（"|1-数组法2-链表法3-递归法4-二叉树法5-退出|\n"）;
printf（"***************************************************\n"）;
printf（"请选择要使用的方法:
"）;
scanf（"%d",&n）;
getchar（）;
system（"cls"）;//刷新屏幕
while（n<1||n>5）
{
printf（"***输入错误!
请重新输入***\n"）;
scanf（"%d",&n）;
}
returnn;
}
//采用数组数据结构实现上述求解
voidpeach_1（void）
{
intpeach[50]={0};
inti=0,j=0;
peach[DAYS-1]=1;//最后一天的桃子数
for（i=DAYS;i>0;--i,j=i-1）
{
peach[j]=2*（peach[i]+1）;
}
printf（"*********************\n"）;
printf（"*数组法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",peach[0]）;
printf（"*********************\n"）;
}
//采用链数据结构实现上述求解
typedefstruct
{
int*top;
int*base;
}stack;
//初始化一个栈
stackInit（stack*s）
{
s->base=（int*）malloc（STACK_SIZE*sizeof（int））;
if（s->base==NULL）
{
printf（"Initfailed!
\n"）;
exit（-1）;
}
s->top=s->base;
return*s;
}
//把当天的桃子数进栈
voidPush（stack*s,intnum）
{
*s->top++=2*（num+1）;
}
//把前一天的桃子数出栈
voidPop（stack*s,int&num）//&num位地址传递，可以直接对参数进行修改
{
num=*--s->top;
}
voidpeach_2（stack*s）
{
inti=0;
intnum=0;
Push（s,1）;//先把最后一天的桃子数进栈
i++;
while（i{
Pop（s,num）;
Push（s,num）;
i++;
}
printf（"*********************\n"）;
printf（"*链表法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",num）;
printf（"*********************\n"）;
}
voidpeach_3（intn,inti）
{
if（i==DAYS）//DAYS为递归终止条件由用户给出
{
printf（"*********************\n"）;
printf（"*递归法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",n）;
printf（"*********************\n"）;
}
else
{
n=2*（n+1）;
peach_3（n,i+1）;
}
}
//二叉树
typedefstructTNode
{
intdata;
structTNode*lchild;
structTNode*rchild;
}tree;
treeCreatTree（tree*T）//T为指针类型
{
intn=0,i=0;
tree*p,*pr,*T1;
T=（tree*）malloc（sizeof（TNode））;
T1=T;
T->data=1;//根节点内的数据为第DAYS天的桃子数
for（i=1;i{
p=（tree*）malloc（sizeof（TNode））;
pr=（tree*）malloc（sizeof（TNode））;
pr->lchild=NULL;
pr->rchild=NULL;
p->data=0;
pr->data=1;
T1->lchild=p;
T1->rchild=pr;
T1=p;
}
T1->lchild=NULL;
T1->rchild=NULL;
return*T;//返回T的地址
}
//对二叉树进行赋值计算
voidcalculate（tree*T）
{
inti=0;
tree*T1,*T2,*T3;//T1,T3分别为T2的左右孩子
T2=T;
for（i=0;i{
T1=T2->lchild;
T3=T2->rchild;
T1->data=2*（T2->data+T3->data）;
T2=T1;
}
}
//二叉树遍历最左下角的孩子节点
voidpeach_4（tree*T）
{
calculate（T）;
while（T->lchild!
=NULL）
{
T=T->lchild;
}
printf（"*********************\n"）;
printf（"*二叉树法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",T->data）;
printf（"*********************\n"）;
}
六、算法的测试
//主函数
#include
#include
#include"peach.h"
//函数声明
intDesk（intn）;
voidpeach_1（void）;
stackInit（stack*s）;
voidPush（stack*s,intnum）;
voidPop（stack*s,int&num）;
voidpeach_2（stack*s）;
voidpeach_3（intn,inti）;
treeCreatTree（tree*T）;
voidcalculate（tree*T）;
voidpeach_4（tree*T）;
intmain（）
{
intdata=0;
intn=1,i=1;
stacks;
treeT;
s=Init（&s）;
T=CreatTree（&T）;
while
（1）
{
switch（Desk（n））
{
case1:
peach_1（）;
break;
case2:
peach_2（&s）;
break;
case3:
peach_3（n,i）;
break;
case4:
peach_4（&T）;
break;
case5:
exit（0）;
break;
}
}
return0;
}
//采用数组数据结构实现上述求解
voidpeach_1（void）
{
intpeach[50]={0};
inti=0,j=0;
peach[DAYS-1]=1;//最后一天的桃子数
for（i=DAYS;i>0;--i,j=i-1）
{
peach[j]=2*（peach[i]+1）;
}
printf（"*********************\n"）;
printf（"*数组法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",peach[0]）;
printf（"*********************\n"）;
}
voidpeach_2（stack*s）
{
inti=0;
intnum=0;
Push（s,1）;//先把最后一天的桃子数进栈
i++;
while（i{
Pop（s,num）;
Push（s,num）;
i++;
}
printf（"*********************\n"）;
printf（"*链表法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",num）;
printf（"*********************\n"）;
}
voidpeach_3（intn,inti）
{
if（i==DAYS）//DAYS为递归终止条件由用户给出
{
printf（"*********************\n"）;
printf（"*递归法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",n）;
printf（"*********************\n"）;
}
else
{
n=2*（n+1）;
peach_3（n,i+1）;//循环体
}
}
//二叉树遍历最左下角的孩子节点
voidpeach_4（tree*T）
{
calculate（T）;
while（T->lchild!
=NULL）
{
T=T->lchild;
}
printf（"*********************\n"）;
printf（"*二叉树法*\n"）;
printf（"*这群猴子共摘了%d个桃子*\n",T->data）;
printf（"*********************\n"）;
}
七、运行结果分析
1、数组法：
创建一个大小为DAYS的一维数组a[DAYS]，a[0],a[1]...a[DAYS-1]分别存放当天的桃子数，其中a[n]=2*（a[n-1]+1）。
2、链表法：
创建一个链栈，先把第DAYS天的桃子数进栈，然后出栈，把出战的数据num进行处理，即num=2*（num+1），然后继续进栈，出栈如此反复循环DAYS次结束。
3、递归法：
首先确定递归的终止条件，即i=DAYS（假设i的初始值为1）,循环体为
fac（n,i+1）,在递归过程中对n进行如下处理，n=2*（n+1）。
4、二叉树法：
创建一个大小为DAYS的二叉树，其中根节点为第DAYS天的桃子数，其中根节点的左孩子为上一天的桃子数，右孩子只存一个固定数据，即数字1。
对二叉树作如下处理，对于一个根节点，其左孩子=2*（根节点+右孩子）。
经过一系列的调试运行，该程序可以正确执行，并能够按要求完成任务。
八、收获及体会
通过设计猴子吃桃子这一程序，是我对C语言以及数据结构有了更深的了解，通过编写代码，是我学习和掌握了C的理论知识和实践程序设计的各种技能。
在编写代码时也遇到了很多麻烦，例如在用递归编写时，突然忘了递归在系统栈内是如何运行的，于是我向同学和老师虚心请教。
另外在用二叉树时，根节点T总是没有正确定位，使其成为了野指针。
总而言之，通过这一课程设计的学习，我对C程序有了更深的认识。
我深信，一个良好的程序员需要不断去敲写代码，在实践中总结经验，从而提高自己的综合实践能力，去为社会最初更大的奉献。
最后我要感谢我的同学以及汪文彬老师对我的帮助，我所取得的进步与他们的热心帮助是离不开的。
九、主要参考文献：
[1]苏小红C语言大学实用教程（第二版）电子工业出版社
[2]数据结构C语言版严蔚敏清华大学出版社
[3]C程序设计谭浩强第三版清华大学出版社
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