数据结构报告.docx

1、数据结构报告计算机科学与技术学院课程设计报告课程名称：数据结构专业：软 件 工 程班级：2010级1001班学号：201013138026 姓名：邓仕军指导老师：袁嵩仓库管理系统【问题描述】使用链表实现一个仓库管理系统，仓库商品的属性包括(商品编号，商品名称，商品数量)，借助计算机来完成如下功能：（1）入库：可以录入商品信息，包括：商品编号，商品名称，商品数量，商品价格；（2）出库：可以删除一定数量的指定商品名称的商品，商品不够给出提示；（3）修改：修改指定商品编号或者商品名称的价格；（4）删除：可以删除指定商品编号、商品名称的商品记录；（5）查询：可以查询所有商品信息；或指定商品编号、商品名

2、称的商品信息；（6）排序：可以根据价格或数量对商品进行排序，并显示排序结果；【基本要求】1、 实现问题描述中所有需求；2、 从文件中读取数据；【设计方案】设计方案方案编号内容优点缺点一程序启动读文件关闭写文件1)文件读写只一次,减少对存储设备的访问（空间复杂度）；2)没有频繁的堆存数设备访问，加快了需求实现响应速度（时间复杂度）；1）整个数据加载在内存中,对内存要求高；2）一次读入，整个程序一直用在开始指定的存储结构，整个数据在内存中，就不能适时的选择算法，对对应的要求可能无法选择最优的算法，如果要在内存中临时转变存储结构，要么费时（一次转换少量），要么费内存（空间复杂度）3）突发的程序终止，

3、丢失数据问题；二随时读取文件1）可以对相应的要求可以选择最适合的算法；2）对内存要求较低；1）频繁的访问存储设备；2）响应慢；三定位在文件中实现需求对内存要求很低，只需加载少量的数据更频繁的访问存储设备，响应更慢 分析：1）多用户同时访问，需要响应速度快，能够及时的完成请求(时间复杂度)；2）频繁的读取存储设备，缩短使用周期，要维护和修补其造成的不良后果难度更大；3）较高的内存要求，在一定程度容易满足(空间复杂度)；结果：选择方案一,以双向链表作存储结构并附折中处理办法：a.哈希表存指针，弥补查询效率（时间复杂度）不足，与链表结合，又可以提高删除效率(双向链表删除效率低主要是要先查找)；b.在

4、有更新后立即写入文件；系统架构图【实现】整体规划设计思路1、使用双向链表存储所有结点，哈希表仅仅存储结点指针：双向链表可以快速增、删、改、排序，哈希表的查新效率高，可以结合二中节后的优点，同时一定顶程度上减少对内存的开销；2、表层应用由java完成，数据操作由CPP完成； 说明 a.底层数据结构：执行数据的增删改查操作和存储；b.用户图形界面：将用户的请求转化分解为对底层的基本操作的组合，将处理结果显示在图形界面上；c.由于项目的出发点是数据结构，故而本程序中不使用java中“屏蔽数据结构”的集合,只使用数组；逻辑结构typedefstruct Commodity IdType id; Nam

5、eType name; AmountType amount; PriceType price; Commodity *prior,*next; CommNode,*CommLinkList;typedef Commodity ElemType;structHashTable CommLinkList *elem; / ElemType* int count; / 当前数据元素个数 int size;/当前HashTable的大小 doubleloadFactor;/负载因子，以此可以控制查询效率 ;存储结构XML文档存储结构步骤搭建开发环境 a.导入开发包： dom4j beanUtils 相

6、关文档资源包 b.创建组织程序的包 cn.xiaodeng.domain :javabean cn.xiaodeng.dao cn.xiaodeng.dao.impl: 数据访问对象(Data Acess Object) cn.xiaodeng.app.controller :处理请求 cn.xiaodeng.app.UI : 给用户提供界面 cn.xiaodeng.utils :工具 cn.xiaodeng.exception :异常处理 junit.test c.创建代表数据库的 xml 文件编程实现 1、读取数据，建双向链表、哈希表：ElemType&InsertAscend(CommL

7、inkList&L,ElemType e) 按非降序排列的线性表L已存在，在L中按非降序插入新的数据元e，返回其引用，取地址插入hashTable /产生一个字符串哈希码值，算法来自网上收录资料jintHashCode(char* key) unsignedint hash = 1315423911; while (*key) hash = (hash 2); return (hash & 0x7FFFFFFF); /根据hashCode，确定该插入元素的位置intindexFor(inthashCode, int length) returnhashCode& (length-1); int

8、 collision(intp,intd,int size) / 线性探测再散列 / 开放定址法处理冲突 return p=(p+d)%size; Status InsertHash(HashTable&H,ElemType&e,int tag) if(/*e已经存在*/) /返回重复elseif(/*探测次数next; exchange=0; while (p-next!=tail) if(p-amountp-next-amount) /交换两结点指针，涉及6条链 temp=p-next; exchange=1;/有交换 p-next=temp-next; temp-next-prior=p

9、; /先将结点从链表上摘下 temp-next=p; p-prior-next=temp;/将temp插到p结点前 temp-prior=p-prior; p-prior=temp; else p=p-next; /无交换，指针后移 tail=p;p=tail-prior;/准备向上起泡 while (exchange & p-prior!=head) /向上（左）起泡，一趟有一最小元素冒出 if(p-amountprior-amount)/ temp=p-prior; exchange=1; /有交换 p-prior=temp-prior;temp-prior-next=p; temp-pr

10、ior=p; p-next-prior=temp; temp-next=p-next; p-next=temp; else p=p-prior; head=p; /准备向下起泡 / while (exchange)3、 删除：/以按id删除为例Commodity STATU_VAR;Commodity * DELKEY =&STATU_VAR;/标志该位置被删除过元素哈希表中的删除CommLinkList&DeleteHash(HashTable&H,KeyType K)/删除Hash表中的元素e，并返回其指针的引用，不具通用性,前提/是已有函数确定e必定在Hash表中存在 int p; Fi

11、nd(H,K,p);/寻找/前提是e必定存在，故在这里不作判断 ElemType *s=H.elemp; H.elemp=DELKEY; /设置数量标志为DELKEY（-1），表明该元素已被删除,但是删除/点的释放工作并不在这里进行，而是由链表去做 H.count-; /哈希表当前长度减一 return s; jobjectArrayDeleteById(jstring id) if(!Search(hashTable,id) return NULL;/在哈希表中查找，没找到，说明删除的元素不存在，返回空 CommLinkListdete_com=DeleteHash(hashTable,id

12、); ListDelete(dataL,dete_com); /双向链表中删除 /其它处理4、 查找：/以按id查找为例ElemType* Search(HashTableH,KeyType K) / 在开放定址哈希表H中查找关键码为K的元素,若查找成功,以p指/示待查数据元素在表中位置,并返回SUCCESS;否则,返回UNSUCCESS int c=0; int p=indexFor(Hash(K),H.size); / 求得哈希地址while(H.elemp|H.elemp=DELKEY)&!Equals(K,H.elemp- id)/H.elemp=DELKEY 标志的被删除过 / 该位

13、置中填有记录并且关键字不相等 c+; if(cid) returnH.elemp; / 查找成功，p返回待查数据元素位置 else return NULL; / 查找不成功(H.elemp.id=NULLKEY) 5、 增加、修改：/以按id查找为例/*增加：现在哈希表中查找，如果要增加元素不存在，探测，插入，否则插入失败修改：现在哈希表中查找，再进行修改，涉及到的主要函数代码在前面已经给出，不在重复给出*/6、 数据交互（java C+）：/以其中一个函数为例java本地方法： public static native Object deleteById(String id); /C+实现方

14、法JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_cn_xiaodeng_dao_utils_DataProcessUtils_deleteById (JNIEnv *env, jclass _j_class, jstring id) /实现代码注：在java与C+交互中涉及到数据转换，相关函数不在此处给出【运行结果展示】1. 主界面2. 排序（以数量从高到低为例）3.按范围查找：（以价格为例）4.查找：（按名称、编号查找）5.按名称、编号删除，添加6.修改：【算法评估】 增：直接插在表头或尾O(1)，指定位置或者按顺序（升、降）表O（n）；删：改进后(建立在查的基础上

15、) 改(建立在查的基础上)：按id：按名称：O(n)查(建立在查的基础上)：按id：按名称：O(n) 排序：最好n，（实质就是快速排序）【总结及提升】1.处理装填因子的时候抛出异常更好；2.因为存的是地址的地址，故而先检验该地址是否为空；3.是否正负或者整数，不应该有底部CPP空值，CPP需要做的只是操作安全上的维护，管理数据即可，因为它可能服务的的对象并不仅仅是这个系统，而其他系统对数据的现实意义的要求可能又不一样，如果在底层处理数据的现实意义（用户自定义约束）会极大限制程序的灵活性，故而用户自定义的约束留到表层去处理；4.各个函数之间的“耦合性”；5.题目最底层的抽象就是增删改查，没有其它

16、的，用户的一切要求都可以有这些操作组合而成，因而不能将“表层”的要求影响到底层，底层应该追求最合理的的分离和抽象，这样程序上层组合的灵活性就越大；6.本地方法虽是CPP实现，但它并不是最底层，最分离的方法，它介于表层和底层之间，有分离和组合的共同特征，可以涉及少数的自定义约束，最底层的就是：数据结构，数据操作，约束条件（不带与需求相关色彩的抽象约束条件）；7.为了在局部提高程序的执行效率，在底层采用了几个“分离度低”、“耦合度高”、“不择手段”的方法，主要表现在：返回、传入相关指针引用（不安全）如：ElemType* DeleteHash(HashTable&H,ElemType e)；简单的

17、增加int参数区分重载，如：CommLinkList&DeleteHash(HashTable&H,ElemTypee,int tag)(代码复用性低、耦合度高、针对性太强)；教学计划安排【问题描述】学校每学期开设的课程是有先后顺序的，如开设数据结构课程之前，必须开设离散数学和程序设计基础。给定课程先后顺序如下图所示，选择物理存储方式，存储该课程关系图。编程实现拓扑排序算法，合理安排开设各门课程的先后顺序。【基本要求】1、 实现问题描述中所有需求；2、 从文件中读取数据；【设计方案】点信息用一条单向链表储存，每个顶点又是一个“头结点”，依附于每个顶点的是它的先修课：依附于该顶点的众多结点中，如

18、果某个结点的入度变为零，则该顶点的入度减一，直至该顶点的入度为零，它所依附的结点入度也减一.直至判定完毕。系统架构图【实现】整体规划设计思路在顶点信息链表中，每个顶点又是一个“头结点”，依附于每个顶点的是它的先修课，那么就应该注意到在逻辑上是：依附于该顶点的众多结点中，如果某个结点的入度变为零，则该顶点的入度减一，直至该顶点的入度为零，它所依附的结点入度也减一.直至判定完毕。现实意义就是：一门课的先修课都被选修了，这门课也就可以选修了，而同时它也可能作为其它课程的先修课，因而它的选修也进一步影响到以它作为先修课的课程。单从数据结构和时间复杂度上看，完全没必要这么做，但是，在现实中，一个老师往往

19、更了解选修自己教授的这门课需要哪些预备知识（先修课），而不是这门课会作为哪些课程的先修课。 说明 a.底层数据结构：执行拓扑排序；b.用户图形界面：将用户的请求转化分解为对底层的基本操作的组合，将处理结果显示在图形界面上；逻辑结构/课程结构体typedefstructVertexType jstringnum; jstring name; jstringpnum;/先修课程号VertexType;structVNode;/前向声明typedefstructArcNode VNode* adjvex; / 该弧所指向的顶点的指针 ArcNode *nextarc; / 指向下一条弧的指针 Arc

20、Node; / 表结点 typedefstructVNode VertexType data; / 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 *next; intindegree; *AdjList; / 头结点 typedefstruct ALG AdjList vertices; jintvexnum,arcnum; / 图的当前顶点数和弧数 ALGraph;存储结构步骤搭建开发环境 a.导入开发包： dom4j beanUtils 相关文档资源包 b.创建组织程序的包 cn.xiaodeng.domain :java

21、bean cn.xiaodeng.dao cn.xiaodeng.dao.impl: 数据访问对象(Data Acess Object) cn.xiaodeng.app.controller :处理请求 cn.xiaodeng.app.UI : 给用户提供界面 cn.xiaodeng.utils :工具 cn.xiaodeng.exception :异常处理 junit.test c.创建代表数据库的 xml 文件编程实现1、读取数据，建双顶点信息表、建有向图将”#C1012#C5652#”形式的记录中课程编号提取出来，建有向图说明：除处理”#”外，其它算法思想来源于教材voidCreateA

22、LG(ALGraph&G) G.vexnum=ListLength(G.vertices); AdjList p=G.vertices-next; while(p) ArcNode *q=NULL;/必须显式的置NULL boolisFisrt=true; char *pnums=JstringToCharP(p-data.pnum); char *pnum =newcharNUMLENGTH; int index=0; while(*pnums) if(*pnums=#) if(index0) pnumindex=0; jstringjsnum=CharPToJstring(pnum); A

23、rcNode* arc=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode); arc-adjvex= LocateElem(G.vertices,jsnum); if(isFisrt=true) p-firstarc=arc; q=arc; isFisrt=false; else q-nextarc=arc; q=arc; G.arcnum+; index=0; deletepnum; pnum =newcharNUMLENGTH; else pnumindex+=*pnums; pnums+; if(q=NULL)/假如#q就不会被实例化，这是q是空的 p-firstarc=N

24、ULL; else q-nextarc=NULL; p=p-next; deletepnum; 2、求入度voidFindInDegree(ALGraph G) AdjList p=G.vertices-next; while(p) p-indegree=0; p=p-next; p=G.vertices-next; while(p) ArcNode *q=p-firstarc; while(q) p-indegree+; q=q-nextarc; p=p-next; p=G.vertices-next; 3、拓扑排序Status TopologicalSort(ALGraphG,jobjectArray&arrayObjectData) /初始化 FindInDegree(G); /入度为零的顶点的地址入栈 while(S.empty()=false) /弹栈，假设其课程编号为NUM +count; /遍历，所有先修课程包含NUM的课程入度减一 if(countG.vexnum) /图有会路 return ERROR;