数据结构设计报告.docx
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数据结构设计报告
课程设计任务书
题目校园导游程序
专业、班级
学号姓名
主要内容、基本要求、主要参考资料等：
课程设计按照教学要求需要一周时间完成，总共至少要上机调试程序10小时。
对每个题目要有需求分析， 在需求分析中，将题目中要求的功能进行叙述分析，并且设计解决此问题的数据存储结构，设计或叙述解决此问题的算法，描述算法建议使用流程图，进行算法分析指明关键语句的时间复杂度。
给出实现功能的一组或多组测试数据，程序调试后，将按照此测试数据进行测试的结果列出来。
对有些题目提出算法改进方案，比较不同算法的优缺点。
如果程序不能正常运行，写出实现此算法中遇到的问题，和改进方法；2对每个题目要有相应的源程序（可以是一组源程序，即详细设计部分）：
源程序要按照写程序的规则来编写。
要结构清晰，重点函数的重点变量，重点功能部分要加上清晰的程序注释。
程序能够运行，要有基本的容错功能。
尽量避免出现操作错误时出现死循环；3最后提供的主程序可以象一个应用系统一样有主窗口，通过主菜单和分级菜单调用课程设计中要求完成的各个功能模块，调用后可以返回到主菜单，继续选择其他功能进行其他功能的选择。
完成期限：
指导教师签名：
课程负责人签名：
年月日
目录
一、设计题目（任选其一）3
二、运行环境（软、硬件环境）3
三、算法设计的思想3
四、算法的流程图4
五、算法设计分析5
六、源代码6
七、运行结果分析7
八、收获及体会13
一、设计题目：
校园导游程序
[问题描述]
用无向网表示你所在学校的校园景点平面图，图中顶点表示主要景点，存放景点的编号、名称、简介等信息，图中的边表示景点间的道路，存放路径长度等信息。
要求能够回答有关景点介绍、游览路径等问题。
[基本要求]
（1）查询各景点的相关信息；
（2）查询图中任意两个景点间的最短路径。
（3）查询图中任意两个景点间的所有路径。
（4）增加、删除、更新有关景点和道路的信息。
二、运行环境：
vc6.0
三、算法设计的思想
看到这道题目就知道是有关图的存储和操作，尽管图论的算法有点难但是感觉具有实用价值，能借着实习的机会亲手写个使用的程序很划算，所以就挑了这个题目！
首先开始就感觉要求
（1）和（4）没有难度，就是基本的查找，修改，更新这类的操作，上学期c++实训就是做同学录之类的程序，里面都是这种操作，很熟悉；
接着是
（2）最短路书上有现成的算法Dijkstra算法，Bellman-ford算法和可以求各个顶点间最短路的Floyd-Warshall算法；总的来说
（2）也好实现；
最后是要求（3）求两个景点间的所有路径？
没有搞错吧！
开始的迷茫过后我开始查资料，和同学讨论向老师请教。
终于小有收获，这属于搜索类的题目，具体到本题可以用bfs（）广搜，和dfs（）深搜，但是刚开始我一直没想好怎么用bfs（）控制结束，所有就用dfs（）回溯法实现了！
后来想想广搜也可以控制只要想到，最多的长度是n-1就可以了（没有重复走一条路，否则将是无穷种可能）！
四、算法的流程图
五、算法设计分析
上面算法都想好了，可以开始实现了！
用什么存储图呢？
考虑到这是校园景点，所以v肯定不多，而校园中的路肯定多，所以是个v少的稠密图，当然用邻接矩阵了！
再加上最近对c++的容器感兴趣，就用了vector代替数组来实现可变容量的数组！
上面虽然把每个要求都想好了，可是到具体实现是又遇到很多的难题：
比如要求
（2）求最短路我该用那个算法呢，是单源最短路的Dijkstra还是一劳永逸的Floyd-Warshall呢！
从实际出发，考虑到这个导游程序查询最多的就是某两点间的最短了，而且顶点间的道路很少变化，就选了Floyd-Washall了。
（但是后来实现顶点的删除和增加时又感觉这样也不是很妥当，不过实际上道路的修改肯定不会频繁的！
）
还有一个想法就是不行写菜单了，显得程序很笨拙！
就想模拟以前dos下当然现在linux下流行的程序都是这样的，就是命令式的操作：
下面是我定义的一些操作！
输入格式：
第一行两个整数nm；分别表示景点的个数和道路的个数；
接着n行每行包含三个数据：
顶点编号x，景点名称xxx，景点简介xxxxxxxx;其中x为整型,xxx及xxxxxx为字符串
再接下来m行每行包含三个整型数据:
abcosta,b表示顶点标号,cost为道路的长度
之后的是对这个无向网的操作:
目前暂时只定义三种操作
checkall//查看所有的节点信息
checkid//察看顶点id的信息
minab//察看景点ab之间的最短路径
allab//察看ab之间的所有路径
updatea顶点编号a，景点名称xxx，景点简介xxxxxxxx//更新a景点的信息
deleteida//删除a节点
end//终止操作
输出格式:
对于checkall要求输出所有景点的名称简介
对于checkid要求输出id景点的名称简介
对于minab要求输出路径的长度和途径的顶点;
对于allab要求输出路径的长度和途径的顶点;每个路径独占一行
对于deleteida输出id景点的名称简介deletesuccessfully!
!
对于updateaaxxxxxxxxxxxx输出aupdatesuccessfully!
!
对于end结束操作
六、源代码
#include
#include
#include
#defineMax_Vex100
#defineMaxNum0x7ffffff
usingnamespacestd;
structnode{
intid;
charname[20];
charinfo[50];
};
vectorvex;
intmap[Max_Vex][Max_Vex];
intpath[Max_Vex][Max_Vex];
inteach_cost[Max_Vex][Max_Vex];
intn,m;//顶点个数和边的个数；
intvexnum;//实际的大小
intmin（inta,intb,intcost）;//ab的最短路径
intcheck（inta）;//返回a顶点的信息
voiddfs（intx,intcost,intb）;//深搜
intall（inta,intb）;//输出ab间的所有路径
voidFloyd_Washall（）;//求各个点最短路径
intupdate（inta）;//更新节点信息
intvalidnum（）;//检测输入的是否为数字
intdeleteid（inta）;//删除顶点a
inthelp（）;//帮助命令
intmain（）
{
intj,i,a,b,cost;
nodet;
system（"cls"）;
system（"modecon:
cols=40lines=20"）;
system（"color4f"）;
scanf（"%d%d",&n,&m）;
for（i=0;i<=n;i++）{//初始化map，使得任意点间没有路
for（j=0;j<=n;j++）{//初始化each_cost
each_cost[i][j]=map[i][j]=MaxNum;
}
}
vexnum=n;//
vex.push_back（t）;
for（i=0;iscanf（"%d%s%s",&t.id,t.name,t.info）;
vex.push_back（t）;
}
for（i=0;iscanf（"%d%d%d",&a,&b,&cost）;//利用邻接矩阵存储
map[a][b]=map[b][a]=cost;
//each_cost[a][b]=each_cost[b][a]=cost;
}
//floyd求各个点之间的最短路径保存在each_cost中
Floyd_Washall（）;
//路径保存在path中
charstr[20];
do{//功能菜单
scanf（"%s",str）;
if（strcmp（str,"check"）==0）{a=validnum（）;if（a!
=-1）check（a）;}
elseif（strcmp（str,"cls"）==0）{system（"cls"）;}
elseif（strcmp（str,"help"）==0）{help（）;}
elseif（strcmp（str,"update"）==0）{a=validnum（）;if（a!
=-1）update（a）;}
elseif（strcmp（str,"deleteid"）==0）
{a=validnum（）;if（a!
=-1）deleteid（a）;}
elseif（strcmp（str,"checkall"）==0）{for（i=1;i<=n;i++）check（i）;}
elseif（strcmp（str,"min"）==0）
{scanf（"%d%d",&a,&b）;min（a,b,each_cost[a][b]）;}
elseif（strcmp（str,"all"）==0）{scanf（"%d%d",&a,&b）;all（a,b）;}
elseif（strcmp（str,"end"）==0）{break;}
else{printf（"errorinput!
!
!
\nyoucantype'help'fordetail!
!
\n"）;}
}while
（1）;
return0;
}
inthelp（）
{
cout<<"checkall输出所有景点的名称简介"<<<"checkid输出id景点的名称简介"<<<"minab输出路径的长度和途径的顶点;"<<<"allab输出路径的长度和途径的顶点"<<<"deleteida删除a节点"<<<"updatea更新a节点信息"<<<"help查看帮助"<<<"cls清屏操作"<<<"color修改背景颜色"<<<"end结束操作"<<return0;
}
intvalidnum（）
{//若输入的是数字则返回数字，其他为非法输入，返回-1；
charstr[10];
scanf（"%s",str）;
if（isdigit（str[0]））returnatoi（str）;
elseprintf（"errorinput!
!
\n"）;
return-1;
}
intdeleteid（inta）
{
for（inti=1;i<=n;i++）map[a][i]=MaxNum;
for（i=1;i<=n;i++）map[i][a]=MaxNum;
//n--;
Floyd_Washall（）;
vexnum--;
check（a）;
printf（"deletesuccessfully!
!
!
\n"）;
vex[a].id=-1;
//vex.erase（vex.begin（）+a）;
return0;
}
intupdate（inta）
{
nodet;
scanf（"%d%s%s",&t.id,t.name,t.info）;
vex[a]=t;
return0;
}
intmin（inta,intb,intcost）
{
inti=path[b][a];
printf（"%d-->",a）;
while（i!
=b）{
printf（"%d-->",i）;
i=path[b][i];
}
printf（"%dcost%d\n",b,cost）;
return0;
}
intcheck（inta）
{
if（vex[a].id!
=-1）{
printf（"%d%s%s\n",vex[a].id,vex[a].name,vex[a].info）;
return1;
}
//elseprintf（"%disn'tin!
\n",a）;
return-1;
}
intp[Max_Vex];
intused[Max_Vex];
voiddfs（intx,intcost,intb）
{
p[p[0]++]=x;//x加入路径；
if（x==b）{//找到一条路径则输出
for（inti=1;iprintf（"%d-->",p[i]）;
printf（"%dcost%d\n",p[i],cost）;
return;
}
for（intj=1;j<=n;j++）{
if（map[x][j]!
=MaxNum&&!
used[x]）{//x到j有路，并且x到j没走过
cost+=map[x][j];//记录总的花费
used[x]=1;//标记已走
dfs（j,cost,b）;
p[0]--;//去掉j
cost-=map[x][j];//恢复
used[x]=0;//恢复
}
}
}
intall（inta,intb）
{
p[0]=1;
memset（used,0,sizeof（used））;
dfs（a,0,b）;//利用深搜找所有路径；
return0;
}
voidFloyd_Washall（）
{
inti,j,k;
for（i=1;i<=n;i++）{
for（j=1;j<=n;j++）{
each_cost[i][j]=map[i][j];
path[i][j]=i;
}
}
for（i=1;i<=n;i++）{
each_cost[i][i]=0;
path[i][i]=0;
}
for（k=1;k<=n;k++）
for（i=1;i<=n;i++）
for（j=1;j<=n;j++）
if（each_cost[i][j]>each_cost[i][k]+each_cost[k][j]）
{
each_cost[i][j]=each_cost[i][k]+each_cost[k][j];
path[i][j]=path[k][j];
}
}
七、运行结果分析
举个具体的例子：
上图所示为：
顶点2到5的所有路径
删除顶点3后2，5点间的最短路和所有路径
八、收获及体会
经过将近一周的课程设计总的来说收获还是很大的！
首先代码能力明显提高，有了想法基本都能顺利表达出来；再者就是数据结构的选择使用能力也有了很大的提高!
所说平时的实验课我们也有用各种数据做题，但那些都是很明确的该做什么操作，存什么，我们的发挥空间不大一般照做就行，然而这次实习我们却是在自主的选择判断，这本身就是一个很大的提高！
例如就拿我做的这个程序，是关于图的，我们都知道图有很多的存储结构，平时也听老师在课堂上讲过，但是具体到本道题，到底是用邻接表还是邻接矩阵呢，十字链表还是多重链表，这些都是我写程序前就考虑的东西！
还有就是算法方面的学习有了初步的进阶，最小生成树，最短路径，所有路径，这样比较简单的图论算法都能比较熟练的写出来！
但是还是很多的知识不了解，比如可选项目中有个求给多个点求连接这几个点的最优路径，比较陌生；还有就是我自己想添加的操作：
从一点开始游完所有点再回到原来的点的最小花费；开始也是没有什么头绪，后来查了相关资料后才得知这其实就是著名的中国邮递员问题！
收获真的很多，但是最大的收获可能就是对编程的兴趣吧，在一次次的改掉错误，一次次的完成想要的效果后，越写越有感觉！
当然还收获了无知，更确切的说是自知，原来我们现在什么也不算，还有很多有用的知识等着我们去学习！
路漫漫其修远兮，我将上下而求索！
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