数据结构课程设计报告3440130.docx

1、数据结构课程设计报告3440130(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 第15小组课程设计报告 题目：全国铁路运输网最佳经由问题 组员： 幸慧(）、彭西（）、 韩向檀（）、夏权（）、杨洁（)、张磊() 班 级： 指导教师： 高永平 2015年 01 月 08 日 目录 一、需求分析1.问题描述2.基本要求二、总体设计 1. 程序流程图2. 数据结构设计三、详细设计1.程序设计思想2.软件模块结构图3.源程序四、调试分析1.测试数据2.时间复杂度分析3.上机遇到的问题及解决方案4.算法的改进设想五、用户使用手册六、心得体会一、需求分析1.问题描述该题目采用我国铁路运输网的数据进行编

2、程和运行验证。详细可在网上搜索全国铁路局管辖线路示意图，只要全国的主干线就可以了。铁路运输网络中由铁路线和火车站的两个主要概念，譬如：1号铁路线表示京广线，2号铁路线表示京沪线等。铁路线对象包括铁路线编号,铁路线名称，起始站编号,终点站编号,该铁路线长度，通行标志(00B客货运禁行,01B货运通行专线，10B客运通行专线，11B客货运通行)。火车站对象包括所属铁路线编号，车站代码，车站名，车站简称，离该铁路线起点站路程及终点站路程。2.基本要求（1）查询某站所属的铁路线（2）要求具备新增铁路线的管理功能(3)要求具备新增车站的管理功能(4)针对客运，货运情况能计算任何一个起始车站到任何一个终点

3、站之间的最短路径。并且要求能够显示出该最短路径的各个火车站的经由顺序二、总体设计1. 程序流程图2.数据结构设计存储结构：本程序部分函数采用的是文件进行数据的存储，所以采用的是顺序存储结构，如要添加数据，直接在文件里面进行操作就行了。弗洛伊德算法中采用的存储结构是图的邻接矩阵。A.如下为抽象数据类型定义的模板以及抽象数据类型线性表的定义： ADT List数据对象：D=ai| ai ElemSet,i=1,2,3,n,n0数据关系：R1=| ai-1,ai D,i=1,2,3,n基本操作：void readways()初始条件:views.txt已经存在。操作结果:将 views.txt里面的

4、数据一次存入数组viewsSIZE_view里，并将数组里面的存储数据的个数赋值给全局变量view_count；void readways()初始条件:ways.txt已经存在。操作结果:将 ways.txt里面的数据一次存入数组waysSIZE_way里，并将数组里面的存储数据的个数赋值给全局变量way_count；void readlines()初始条件：lines.txt已经存在。操作结果:将 lines.txt里面的数据一次存入数组linesSIZE_line里，并将数组里面的存储数据的个数赋值给全局变量line_count；void search();初始条件：viewsSIZE_v

5、iew存在，且里面放有相关信息。操作结果：根据用户输入的车站名查找该车站的相关信息并输出；void addview()初始条件:views.txt已经存在。操作结果:将 views.txt里面的数据一次存入数组viewsSIZE_view里，并将数组里面的存储数据的个数赋值给全局变量view_count；void addway()初始条件:ways.txt已经存在。操作结果:将 ways.txt里面的数据一次存入数组waysSIZE_way里，并将数组里面的存储数据的个数赋值给全局变量way_count；void addline()初始条件：lines.txt已经存在。操作结果:将 lines

6、.txt里面的数据一次存入数组linesSIZE_line里，并将数组里面的存储数据的个数赋值给全局变量line_count；void floyed()初始条件: viewsSIZE_view、waysSIZE_way、linesSIZE_line已经存在并且存有相关信息。操作结果：把每个车站到各个车站的最短经由路径及此路径的距离存储在path_info、path_listSIZE_viewSIZE_view数组里；void shortest_path()初始条件：path_info、path_listSIZE_viewSIZE_view存储相关的数据； 操作结果：输出输入的两个站的最短距离及

7、经过的所有站；void addadta(int menu)初始条件：views.txt、ways.txt、lines.txt已经存在。操作结果：如果menu=1，则添加车站数据，如果menu=2，则添加路线数据；B.弗洛伊德算法中，数据结构所用到的思想为图的思想，所以数据结构的设计主要的目的为便于图的操作的设计。因此我们用了下面这些数据定义。 struct view_info *城市信息结构*int id; char name20; int code; char shortname20; char LName100;经过此站的铁路线名称viewsSIZE_view;struct line_in

8、fo铁路线信息结构int Lid; char LName20; int start_id; 始发站 int end_id; 终点站 int dist; 铁路线长 char sign5; 通行标志linesSIZE_line;struct way_info 铁路度的信息结构int station1; int station2; int dist;waysSIZE_way;struct path_info 用于最短路径的查询;三、详细设计1.程序设计思想设计思路:核心问题：求最短路径(弗洛伊德算法)数据模型(逻辑结构)：带权有向图输入输出：初始数据是从views.txt、lines.txt、way

9、.txt三个文件中读入，在读入数据后，用户可以根据选项选择相应的功能，不同的功能有不同的数据输入输出，比如：查询的功能是要求输入要查询的站的名称，然后输出是该站的相关信息；查询最int count; int pathSIZE_view;短路径的功能则是输入起点站、终点站的名称，输出则是该段路线距离和经由站等。程序的输入：(1)铁路线信息的输入：依次输入“铁路线代码,铁路线名称，起始站代码, 终点站代码，该铁路线长度、通行标志” ，并且中间以空格隔开。（2）火车站信息的输入：依次输入“车站代码，车站名，车站编号、车站简称，所属铁路线编号” ，并且中间以空格隔开。程序的输出格式： （1）当显示铁路

10、线或者火车站的信息时，与输入时的格式完全一致 ； （2）输出最短路径的长度，以及最短路径的经由顺序；按照程序功能要求，设计了一下各个功能模块：（1）、文件读取模块文件读取模块包括读取车站信息模块readviews、路段权值信息读取模块readlines、铁路线信息读取模块readlines。这些模块的主要功能为从文件中读取所需的信息。（2）、添加信息模块adddata添加信息模块又包括以下子功能模块：A、添加站点信息模块addview。B、添加路段权值模块addway。C、添加铁路线信息模块addline。（3）查询模块根据用户需求，查询站点信息（4）最短路径查询模块该模块为本软件设计的核心部

11、分。根据该模块可以很方便的找出两个城市的最短路径。该最短路径的算法为常用的弗洛伊德算法。（5）操作菜单模块该模块主要用于与用户的交互，一个界面友好的菜单可以提高软件的人机交互体验。2. 软件模块结构图(1)主程序模块，其中主函数为：void main() 新增火车站；新增铁路线；查询火车站的信息；针对客运、货运情况，求两站之间的最短路径及其经由顺寻；退出界面 (2) 文件模块为:void readways()； void readviews()； void readlines() (3)图模块为：Void short_path()；void floyed() (4)查询函数和添加函数void

12、search()；void adddata(in menu)； void addway()； void addline()；void addview() 函数的调用：进入主函数，调用文件模块各函数以读取数据；选择1或2，则调用void adddata(in menu),其中若选择1，则调用void addview()函数，若选择2，则调用void addline()和void addway()函数；选择3，调用void search()函数进行查询；选择4，调用void short_path()和void floyed()函数以得到最短路径。3.源程序(见附录) 四、调试分析1.测试数据数据读

13、取如下：功能测试截图：输入1，增加车站信息如下： 输入2，增加铁路线信息如下：输入3，查询车站信息如下：输入4，查询最短路径如下：输入5，退出界面如下;2.时间复杂度分析程序中图的存储结构为带权邻接矩阵， 其中对邻接矩阵的初始化的时间复杂度为O(n*n); 在求最短路径的时候，用的是弗洛伊德算法，时间复杂度主要在于求每一站到任意站的最短路径由是的for循环，那有三个for循环，所以时间复杂度为O(n3)。3.上机过程中出现的问题及其解决方案（1）刚刚看到题目要求的时候就想到了弗洛伊德算法，但是不知道如何去做，在网站搜索到类似代码，经过修改后，最终得出了源程序。（2）源程序可以运行的时候，忘记添

14、加相关文本文件，所以运行文件的时候会提示文件打开失败，无法进行接下来的功能使用，这时候才想起来要自行添加相关的文本文档，接着问题就解决了。（3）在way.text文本文档中添加各站权值的时候，一开始不知道如何添加，经过思考和查询课本后，明白了添加权值时是以各站编码代表各站，由于是有向图，所以需要添加两站往返权值。（4）在输入信息时，由于是输入汉字，系统不稳定，容易出现刷屏，这个问题，我是向学长寻求帮助并得以解决的。4.算法的改进设想1.程序界面不够美观，需要改进，作为人机交互的界面，应尽量美观舒适，提高人机交互体验。2.铁路交通网的管理还有很多方面，例如删除某些铁路线或火车站五、用户使用手册首

15、先运行可执行文件，执行文件为：test.exe。根据需要选择相应的数字代码：【1】 选择1，增加车站信息。首先输入新车站的id，输入为数字（必须大于所给提示信息），其次输入新车站名称，输入为文字，接着输入新车站的编号，输入为数字（必须大于所给信息），然后输入新车站的简称，输入为英文字母（一般为新车站拼音首字母），接着输入新车站经过的路线，输入为文字。最后选择是否继续，输入为n（不）或y（是）。【2】 选择2，增加铁路线信息。首先输入新铁路线信息的Lid，输入为数字（必须大于所给提示信息），其次输入新铁路线名称，输入为文字，接着分别输入新铁路线的起始站id和终点站id，输入为数字，然后输入距离，

16、输入为数字，通行标志：00B客货运禁行,01B货运通行专线，10B客运通行专线，11B客货运通行，接着输入权值信息,前一站和后一站的编码，输入为数字，两站的距离，输入为数字。最后选择是否继续，输入为n（不）或y（是）。【3】 选择3，查询车站信息。输入需要查询的车站名称，输入为文字。最后选择是否继续，输入为n（不）或y（是）。【4】 选择4，查询最短路径。分别输入需要查询最短路径的起始站和终点站的名称。最后选择是否继续，输入为n（不）或y（是）。【5】选择5，退出程序。六、心得体会本次课程设计我们做的是全国铁路网最经经由问题，功能都实现了，运行顺畅。对于这次的数据结构设计我觉得我们还是挺成功的

17、。以下是我在这次数据结构中的体会。我觉得相比大一做的C语言程序设计而言，这次的程序难了很多，但同时教会了我更多的知识，最重要的就是让我明白了数据结构这门课程的使用价值。以前，在课堂上老师一遍遍的讲到数据结构和编程语言的关系，自从完成了课程设计以后我突然恍然大悟，明白了数据结构和C语言等编程语言的关系。简单的说，它就是一个程序所采用的逻辑结构（有集合，线性表，树和图等）和存储结构（顺序和链表）。只有确定了这些，再加上算法才能写出一个程序。在写本次程序时，遇到了不少的问题。主要还是对编程语言的不熟悉，虽然总体思路可以明确，但是真的写起来却漏洞百出。因此，我们上网搜索相关资料，找到了类似的源程序，参

18、考源程序之后，我们进行了一系列的改错和完善。遇到不明白的部分，马上询问学长或者优秀的同学，让他们为我们指点迷津。最终把他们都解决了。虽然这次花的时间比较多，但是收获也是很大啊。最重要的收获就是：当遇到问题时，要很高兴的面对它。相信自己一定能解决这个问题。接下来，要沉住气，不断地尝试，不断地调试，最终会把问题给解决的。我认为编程遇到问题是一件很高兴的事情。只有遇到问题，才能有问题解决。解决问题也是一件很开心的事情。 通过本次课程设计，增强了我的调试程序的能力，以及分析程序，分析算法的能力。巩固了我数据结构的知识，对与去年学习的一门学科的温习，让我更了解了弗洛伊德算法，熟练掌握了函数的定义，函数的

19、调用等编程能力。我相信只有自己的能力不断地提高，才能编写出高质量的程序来。课程设计期间，不得不提的是合作。因为合作我们才能又快又好的完成任务。当今社会，需要一个会思考会设计的人，但是更需要的是一个懂合作，会合作的搭档。只有两个人默契配合，合理分工才能顺利的完成任务。我很开心能和我的搭档一组，我们分工合作，在整个课程设计中遇到问题一起商量，一起解决，让我感受到了合作的快乐。最后我想说，数据结构是一门很复杂的学科，难懂。但是只要你利用学习到的理论知识去实践，结合实践去分析和理解它，最终你会发现它也不过如此。 在实践的过程中互相帮助很重要，它能让你在困境中体会到快乐，在苦涩的学习中体会友情带来的快乐

20、！附录：#include #include #include #include #include #include #define SIZE_view 50#define SIZE_line 100#define SIZE_way 300#define MAXNODE 30 定义最多节点数 #define MAXCOST 10000using namespace std;struct view_info *城市信息结构* int id;int code;char name20;char shortname20;char LName100;经过此站的铁路线名称viewsSIZE_view;str

21、uct line_info铁路线信息结构int Lid;char LName20;int start_id; 始发站int end_id; 终点站int dist;铁路线长char sign5; 通行标志linesSIZE_line;struct way_info 铁路度的信息结构int station1;int station2;int dist;waysSIZE_way;struct path_info 用于最短路径的查询int count;int pathSIZE_view;int view_count,line_count,way_count; 用来存储文件中有多少条记录int dis

22、t_listSIZE_viewSIZE_view; 定义一个数组struct path_info path_listSIZE_viewSIZE_view; 定义一个path_info结构体变量.void readviews();彭西void readways();彭西void readlines();幸慧void search();幸慧void addview();韩向檀void addway();韩向檀void addline();杨洁void shortest_path();杨洁void floyed();夏权void adddata(int menu);夏权void main()张磊外加

23、敲代码readviews();coutendlendl;readlines();coutendlendl;readways();while(1)int menu;coutendlendl;cout 全国铁路运输网经由系统endl;cout*endl; cout 1、增加车站信息endl;cout 2、增加铁路线信息endl;cout 3、查询车站信息endl;cout 4、查询最短路径endl;cout 5、退出界面endl;cout*endl; cout请选择你要的操作代码.1-5):menu;while(menu5)couterror!please enter again:; coutme

24、nu;switch(menu)case 1:case 2:adddata(menu);break;case 3:while(1)search();coutdo you want to continue?(yn)endl; coutendl你是否要继续?(yn)con;if(con=y);elsebreak;break;case 4:while(1)shortest_path();coutdo you want to continue?(yn)endl;coutendl你是否要继续?(yn)con;if(con=y);* addline();*elsebreak;break;case 5:cou

25、t谢谢使用.再会.view_count; *if(!infile) 打开文件失败cerrcant open views.txt!endl;cerr不能打开 views.txt!view_count;先读入文件个数for(i=0;i+)infileviewsi.idviewsi.nameviewsi.codeviewsi.shortnameviewsi.LName;if(i!=0&viewsi.id=0)break;view_count=i;view_count=i;给出源文件中车站的个数infile.close();下面是测试用的代码coutsetiosflags(ios:left);cout

26、城市信息结构endlendl;coutsetw(8)idsetw(9)namesetw(8)codesetw(12)shortnamesetw(10)LNameendl;coutsetw(8)序号setw(9)名称setw(8)codesetw(12)简称setw(10)经过此站的铁路线名称endl;for(i=0;iview_count;i+)coutsetw(8)viewsi.idsetw(9)viewsi.namesetw(8)viewsi.codesetw(12);coutviewsi.shortnameviewsi.LNameendl;coutway_count;* 把文件中的记录付

27、给way_countif(!infile) 打开文件失败cerrcant open ways.txt!endl;cerr不能打开 ways.txt!waysi.station1waysi.station2waysi.dist;if(i!=0&waysi.station1=0)break;way_count=i;infile.close();测试用.输入路段的信息coutsetiosflags(ios:left);coutsetw(12)station1setw(12)station2distendl; for(i=0;iway_count;i+) coutsetw(12)waysi.station1setw(12)waysi.station2; coutwaysi.distendl; coutresetiosflags(ios:left);幸慧void readlines()读文件lines.txtint i;ifstream infile(lines