教学计划编制问题.docx
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教学计划编制问题
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称数据结构课程设计
课题教学计划编制问题
专业班级信息与计算科学1202班
学生姓名贾亦
学号201210010220
指导老师刘长松陈华光陈多
审批
任务书下达日期：
2014年6月6日
任务完成日期：
2014年6月25日
目录
一、课题的主要功能
1.1程序的功能
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。
本程序针对本科的学期内容，通过输入实际的课程及先后关系。
结合每学期的学分及课程数，制定好学习计划。
在输入相关数据后，程序会安排好每学期的课程。
1.2.输入输出的要求
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。
输出要求输出各门课程所对应的学分，以及每学期各门课程的安排。
二、课题的功能模块的划分
2.1程序的模块组成
LocateVex（）：
图的邻接表存储的基本操作
CreateGraph（）：
构造生成树
Display（）：
输出图的邻接矩阵
FindInDegree（）：
求顶点的入度
InitStack（）：
构造一个空栈
ClearStack（）：
清空栈
StackEmpty（）：
判断是否为空栈
Pop（）：
出栈
Push（）：
入栈
TopologicalSort（）：
输出G顶点的拓扑排序结果
2.2模块的层次结构及调用关系
2.3模块的主要功能
见“详细设计”－“主要函数流程图”
2.4数据结构和数据库结构
储存的数据为结构体类型数组，以及结构体单链表结点类型。
1）typedefstructArcNode
弧所指定点位置
指向下一条弧的指针
网的权值指针
int
struct
InfoType
2）typedefstruct
顶点信息
第一个表结点的地址
VertexType
ArcNode
三．主要功能的实现
3.1采用C语言定义相关的数据类型。
其中包括字符常量，整型，字符型，字符串型，typedef定义的类型，结构体型，单链表节点类型，结构体数组。
3.2主要函数的流程图
1.LocateVex（）：
图的邻接表存储的基本操作。
由初始条件:
图G存在,u和G中顶点有相同特征转而进行判断，若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1。
图LocateVex（）
图CreateGraph（）图Display（）
2.CreateGraph（）：
构造生成图。
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）。
3.Display（）：
输出图的邻接矩阵。
采用循环设置输出图的邻接矩阵。
4.FindInDegree（）：
求顶点的入度。
图FindInDegree（）图InitStack（）
5.InitStack（）：
构造一个空栈。
6.ClearStack（）：
清空栈。
7.StackEmpty（）：
判断栈是否为空。
若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE。
8.Pop（）：
出栈。
若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR。
9.Push（）：
入栈。
插入元素e为新的栈顶元素。
10.TopologicalSort（）：
输出G顶点的拓扑排序结果。
有向图G采用邻接表存储结构。
若G无回路,则输出G的顶点的一个拓扑序列并返回OK,否则返回ERROR。
3.3画出各函数的调用关系图
StackEmpty（）
ClearStack（）
FindInDegree（）
Push（）
StackEmpty（）
Pop（）
FindInDgree（）
Push（）
InitStack（）
Tolopogicalsort（）
Main函数
Display（）
CreatGraph（）
四、程序调试
4.1测试数据：
准备典型的测试数据和测试方案，包括正确的输入及输出结果和含有错误的输入及输出结果。
准备典型的测试数据和测试方案，包括正确的输入及输出结果和含有错误的输入及输出结果。
数据如下：
学期总数：
6；
学分上限：
10；
该专业共开设课数：
12
课程号：
从C01到C12；
学分顺序：
2，3，4，3，2，3，4，4，7，5，2，3。
先修顺序：
4.2使用说明
输入学期总数，学分上限，课程数，先修关系边数，课程代表符号，相对学分值
输入完成后执行可得到每个学期的课程结果
五．总结
5.1程序调试中遇到的问题以及解决问题的方法。
由于程序十分的复杂，遇到了很多常见的语法错误，及逻辑错误。
这需要我们不断的调试分析。
符号的格式之类，指针的用法，判断输入输出的条件都是十分容易出错的地方。
在逐条排除，向同学老师请教后，程序终于得以完成。
这让我明白了，解决问题，要细心认真，集思广益，这样才能把问题解决。
5.2课程设计过程经验教训、心得体会。
虽然在大一我们已经学习了C语言，但是，直到本期我们才开设了数据结构这一门课程。
这门课程让我们对程序的原理有了系统的认识。
对以往模糊的经验，起了总结提升的作用。
在学习了这门课程后，我们进行了2个星期的课程设计，以实践我们的学习内容。
在这次课程设计中，我被分配到了教学计划课程编制问题，开始感觉很难，因为我从未编写过如此复杂的程序。
在多方查找资料并参考类似程序后，我大体将程序的构架描绘好了。
一边对照着网上的资料，一边对程序进行修改补充，然后根据拟好的大纲进行编制。
期间，我与其它同学进行了讨论和探究，对程序的细节问题和应用方面进行了探索，并解决了主要的问题，于是便着手写具体的程序。
这次实验，我进行了大量的资料查阅，包括向老师请求帮助解释题目要求，对所学知识进行复习。
通过这些努力，我对算法有了更深入的理解，对编程的步骤，有了具体的体会。
通过和同学的广泛交流，我体会到了合作的必要性及合作的优势。
更重要的是，这个课题完全脱胎于实际问题，让我对计算机行业，充满了信心和自豪。
以往我们学的计算机知识一般停留在理论上，这让我们不太理解计算机的应用和前景，而较少注重我们对算法的实践锻炼。
而这一次的实习既需要我们去联系理论，又需要我们去实践方法，很多东西看上去都学过，但是和实际联系才知道变通的艰难。
纸上得来终觉浅，这是我这次实习的最大收获。
这次的实验让我们知道该如何跨过实际和理论之间的鸿沟。
这次实习，我认识到了以下几个方面。
第一就是要合作。
不懂的问题一定要向同学，老师请教。
这样才能集思广益，有利于问题的解决。
也能够让自己节省时间，有效率的完成工作。
齐心协力完成这个程序，互相帮助，这是我们同做课题的同学的共同体会。
第二就是要细心。
程序的编制难免会出现错误，不能一次成功，出现错误后，一定要认真细心耐心的排查，这样千锤百炼，程序才能完成。
在浮躁的时候能够静下心来思考，是极其重要的。
第三就是要学习。
学习网上已经有的类似程序，学习他们的方法与思想。
这样，才能最快的了解问题，得到启迪。
这两个星期的课程设计，让我受益匪浅。
它不只对我们专业知识进行了加强，还锻炼了我们的思维能力，合作的精神，是我们理论与实际想结合。
这些都是在书本上难以学习到的。
这些弥足珍贵的经验和记忆，使我对我的未来从事的工作充满了信心，而最终程序的运行成功使我得到了莫大的满足。
在日后的学习中，我会更加重视知识的积累，学好算法，为成为一名优秀的计算机专业人才努力。
六、附录
6.1参考书目
1.《数据结构教程》李春葆等编著清华大学出版社
2.《数据结构教程上机实验指导》李春葆等编著清华大学出版社
6.2源程序清单（带注释）
#include
#include
#include//malloc（）等
#include//INT_MAX等
#include//EOF（=^Z或F6）,NULL
#include//atoi（）52
#include//eof（）
#include//floor（）,ceil（）,abs（）
#include//exit（）
#include//cout,cin
//函数结果状态代码
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineINFEASIBLE-1
typedefintStatus;//Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等
typedefintBoolean;//Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE
#defineMAX_NAME10
/*顶点字符串的最大长度*/
#defineMAXCLASS100
intZ=0;
intX=0;
intxqzs,q=1,xfsx;
typedefintInfoType;
typedefcharVertexType[MAX_NAME];/*字符串类型*/
/*图的邻接表存储表示*/
#defineMAX_VERTEX_NUM100
typedefenum{DG}GraphKind;/*{有向图,有向网,无向图,无向网}*/
typedefstructArcNode
{
intadjvex;/*该弧所指向的顶点的位置*/
structArcNode*nextarc;/*指向下一条弧的指针*/
InfoType*info;/*网的权值指针）*/
}ArcNode;/*表结点*/
typedefstruct
{
VertexTypedata;/*顶点信息*/
ArcNode*firstarc;/*第一个表结点的地址,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,verticestwo;
intvexnum,arcnum;/*图的当前顶点数和弧数*/
intkind;/*图的种类标志*/
}ALGraph;
/*图的邻接表存储的基本操作*/
intLocateVex（ALGraphG,VertexTypeu）
{/*初始条件:
图G存在,u和G中顶点有相同特征*/
/*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*/
inti;
for（i=0;iif（strcmp（u,G.vertices[i].data）==0）
returni;
return-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）*/
inti,j,k;
VertexTypeva,vb;
ArcNode*p;
printf（"请输入教学计划的课程数:
"）;
scanf（"%d",&（*G）.vexnum）;
printf（"请输入拓扑排序所形成的课程先修关系的边数:
"）;
scanf（"%d",&（*G）.arcnum）;
printf（"请输入%d个课程的代表值（<%d个字符）:
\n",（*G）.vexnum,MAX_NAME）;
for（i=0;i<（*G）.vexnum;++i）/*构造顶点向量*/
{scanf（"%s",（*G）.vertices[i].data）;
（*G）.vertices[i].firstarc=NULL;
}
printf（"请输入%d个课程的学分值（<%d个字符）:
\n",（*G）.vexnum,MAX_NAME）;
for（i=0;i<（*G）.vexnum;++i）/*构造顶点向量*/
{scanf（"%s",（*G）.verticestwo[i].data）;
}
printf（"请顺序输入每条弧（边）的弧尾和弧头（以空格作为间隔）:
\n"）;
for（k=0;k<（*G）.arcnum;++k）/*构造表结点链表*/
{scanf（"%s%s",va,vb）;
i=LocateVex（*G,va）;/*弧尾*/
j=LocateVex（*G,vb）;/*弧头*/
p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;
p->adjvex=j;
p->info=NULL;/*图*/
p->nextarc=（*G）.vertices[i].firstarc;/*插在表头*/
（*G）.vertices[i].firstarc=p;
}
returnOK;
}
voidDisplay（ALGraphG）
{/*输出图的邻接矩阵G*/
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（边）:
\n",G.arcnum）;
for（i=0;i{
p=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[]）
{/*求顶点的入度，算法调用*/
inti;
ArcNode*p;
for（i=0;iindegree[i]=0;/*赋初值*/
for（i=0;i{
p=G.vertices[i].firstarc;
while（p）
{indegree[p->adjvex]++;
p=p->nextarc;
}
}
}
typedefintSElemType;/*栈类型*/
/*栈的顺序存储表示*/
#defineSTACK_INIT_SIZE10/*存储空间初始分配量*/
#defineSTACKINCREMENT2/*存储空间分配增量*/
typedefstructSqStack
{
SElemType*base;/*在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL*/
SElemType*top;/*栈顶指针*/
intstacksize;/*当前已分配的存储空间，以元素为单位*/
}SqStack;/*顺序栈*/
/*顺序栈的基本操作*/
StatusInitStack（SqStack*S）
{/*构造一个空栈S*/
（*S）.base=（SElemType*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（SElemType））;
if（!
（*S）.base）
exit（OVERFLOW）;/*存储分配失败*/
（*S）.top=（*S）.base;
（*S）.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
returnOK;
}
voidClearStack（SqStack*S）//清空栈的操作
{
S->top=S->base;
}
StatusStackEmpty（SqStackS）
{/*若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE*/
if（S.top==S.base）
returnTRUE;
else
returnFALSE;
}
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OK；否则返回ERROR*/
if（（*S）.top==（*S）.base）
returnERROR;
*e=*--（*S）.top;
returnOK;
}
StatusPush（SqStack*S,SElemTypee）
{/*插入元素e为新的栈顶元素*/
if（（*S）.top-（*S）.base>=（*S）.stacksize）/*栈满，追加存储空间*/
{
（*S）.base=（SElemType*）realloc（（*S）.base,（（*S）.stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof
（SElemType））;
if（!
（*S）.base）
exit（OVERFLOW）;/*存储分配失败*/
（*S）.top=（*S）.base+（*S）.stacksize;
（*S）.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*（（*S）.top）++=e;
returnOK;
}
typedefintpathone[MAXCLASS];
typedefintpathtwo[MAXCLASS];
StatusTopologicalSort（ALGraphG）
{/*有向图G采用邻接表存储结构。
若G无回路,则输出G的顶点的一个拓扑序列并返回OK,*/
/*否则返回ERROR。
*/
inti,k,j=0,count,indegree[MAX_VERTEX_NUM];
boolhas=false;
SqStackS;
pathonea;
pathtwob;
ArcNode*p;
FindInDegree（G,indegree）;/*对各顶点求入度indegree[0..vernum-1]*/
InitStack（&S）;/*初始化栈*/
for（i=0;iif（!
indegree[i]）
{Push（&S,i）;
//cout<<*G.vertices[i].data<}
/*入度为者进栈*/
count=0;/*对输出顶点计数*/
while（!
StackEmpty（S））
{/*栈不空*/
Pop（&S,&i）;
a[i]=*G.vertices[i].data;
b[i]=*G.verticestwo[i].data;
printf（"课程%s→学分%s",G.vertices[i].data,G.verticestwo[i].data）;
/*输出i号顶点并计数*/
++count;
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*/
k=p->adjvex;
if（!
（--indegree[k]））/*若入度减为,则入栈*/
{Push（&S,k）;
//cout<<*G.vertices[i].data<}
}
}
if（count{printf（"此有向图有回路\n"）;
returnERROR;
}
else
{printf（"为一个拓扑序列。
\n"）;
has=true;
}
FindInDegree（G,indegree）;/*对各顶点求入度indegree[0..vernum-1]*/
ClearStack（&S）;
cout<<"======================课程计划如下==============================="<intqq=1;//学期数
intxxf;
while（qq<=xqzs）
{
intresult[20];
intrtop=0;
intnn=0;
//intccount=0;
//学期学分计算
xxf=0;
for（i=0;i{if（0==indegree[i]）
{
Push（&S,i）;
}
}
while（!
StackEmpty（S））
{
intbb;
Pop（&S,&i）;
bb=atoi（G.verticestwo[i].data）;
xxf=xxf+bb;
if（xxf>xfsx）
{
break;
}
indegree[i]--;
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*/
k=p->adjvex;
indegree[k]--;
/*if（!
（--indegree[k]））若入度减为,则入栈
{
Push（&S,k）;
}*/
}
result[rtop]=i;
rtop++;
}
cout<<"第"<"<for（nn=0;nn{
cout<<"课程"<}
qq++;
}
returnOK;
}
voidmain（）
{ALGraphf;
printf（"教学计划编制问题的数据模型为拓扑排序AOV-网结构。
\n"）;
printf（"以下为教学计划编制问题的求解过程:
\n"）;
printf（"请输入学期总数:
"）;
scanf（"%
升级会员 