湖大数据结构教学计划编制问题文档格式.docx

1、a01 a034. 请输入课程总数：4请输入第四门课程的课程号（占3位的字母数字串）：a04 a02请输入第二条边：请输入第三条边：请输入第四条边：a04 a01a04 a02 a03 a015. 请输入课程总数：-1 结束程序 二 概要设计抽象数据类型因为各个课程的修读之间的关系是非线性的，而且具有结构网状特性，并且课程修读关系是有向的，所以选择有向图来表示教学计划；由于邻接表的时间复杂度为（）,比邻接矩阵的时间代价要小，所以我选用邻接表来存储该有向图；有向图的ADT设计：数据对象：G=（V,E），其中V表示顶点集合，E表示边集合数据关系：VR| v,wV 且 P（v,w） 表示从 v 到

2、w 的一条弧， v 为弧头，w 为弧尾。基本操作：int n（）;/图中顶点个数int e（）;/图边数int first（int）;/该点的第一条临边int next（int,int）;/该点的第二条临边void setEdge（int,int,int）;/为边设置权值void setMark（int ,int）;/设置该顶点的标志值int getMark（int）;/获得该顶点的标志值 图的顶点ADT设计： 数据对象：课程的课程号（占3位的字母数字串）数据关系:vi|i=1,2,3n int position（）;/获取顶点位置算法基本思想1.建表：通过用户输入的课程个数初始化一个有向图的

3、临接矩阵，根据用户输入的课程修读的先后关系构建完整的临接矩阵，并完成图的构建。为了检验图中顶点是否经过拓扑排序，为每个顶点初始化一个标志值0，当一个顶点经过拓扑排序后更改该顶点标志值1。2.排序：从有向图中选取一个没有前驱 的顶点，将该顶点的数据入队列。然后从有向图中删去此顶点以及所 有以它为尾的弧，并把该顶点标志值改为1。重复上述步骤 ，直至所有点的标志值都为1（图空），或者图不空但找不到无前驱的顶点为止。若无标志值为0的顶点，则输出顶点序列并将其存入文件中，若还有1个或1个以上的标志值为0的顶点，则输出此问题无解程序基本流程此程序主要包括4个流程：1.输入流程：由用户输入各项参数：课程总数

4、，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）和直接先修课的课程号。当用户输入有误时，提示用户输入有误并重新输入；2.构建流程：根据用户构建相应的临接矩阵；3.排序流程：将该图的顶点依次进行拓扑排序，并将排序结果存入队列；4.输出流程：若最后所有顶点标志值都为1，则输出队列中的课程修读顺序，将其存入文件中。若最后有1个或1个以上顶点标志值为0，则输出该问题无解三 详细设计物理数据类型1. 图和边的相邻矩阵实现：边的实现：class Edgepublic:int vertex,weight;Edge（） vertex=-1;weight=-1; Edge（int v,intw） vertex=v;w

5、eight=w;图的相邻矩阵实现：class Graphmprivate:int numVertex,numEdge;int *matrix; int *mark;Graphm（int numVert） int i,j;numVertex = numVert; /顶点数 numEdge=0; mark=new intnumVert;for（i=0;inumVertex;i+） marki=0; /每一个顶点的标志值初始化为0 matrix =（int*） new int*numVertex; matrixi=newint*numVertex; for（i=0;for（j=0;jnext; de

6、lete rear;size=0; /队列的清空 bool enqueue（const Node& it） if（rear=NULL） front=rear=new Link（it NULL）; else rear-next=new Link size+; return true;/入队bool dequeue（ Node& if（size=0） return false; it=front-element;Node* ltemp=front;front=front-nextdelete ltemp;if（front=NULL） rear=NULL;siz-;return true;/出队in

7、t length（） const return size; /队列的长度Topological Sort的实现void topsort（Graph* G, Queue* Q） int CountG-n（）; int v, w; for （v=0; vn（）; v+） Countv = 0; v+） / Process edges for （w=G-first（v）; wnext（v,w） Countw+; / Add to v2s count v+） / Initialize Q if （Countv = 0） / No prereqs Q-enqueue（v）; while （Q-lengt

8、h（） != 0） dequeue（v）; printout（v）; / PreVisit for V w = G-next（v,w） Countw-; / One less prereq if （Countw = 0） / Now freeenqueue（w）;算法具体步骤1.输入：2.构建图：根据用户构建相应的临接表；3.拓扑排序：4.输出：input（classNu）;/课程总数Graphm G;Queue Q;for（int i=0;classNu;i+）input（classNamei）;/课程编号input（rearClass）;/该课程的先修课程if（rearClass!=N）G

9、.setEdge（rearClass,i）;G.setMark（i,1）;for（int j=0;n;j+） if（G.getMark（i）=0）output:”此问题无解。”;exit;/判断是否有解topsort（G,Q）;/排序及输出函数关系调用 输入 构建临接矩阵：G.setEdge（classNum1,classNum2,1）标记函数：G.Mark（I,1）拓扑排序：topsort（G,Q）判断是否有解：存在G.getMark（i）=0?输出：output算法时空分析构建一个临接矩阵的时间代价是（|V|2）,拓扑排序的时间代价是（|V|），所以该算法总的时间代价是（|V|2）输入输出

10、格式输入： input（classNu）;该课程的先修课是（若没有则输入N，有则输入课程号）：/topsort函数中的输出功能 此问题无解。四 调试分析程序需要用到较多指针，因而首次调试时出现了溢出的情况，后来通过设置断点的方法解决了这个问题五 测试结果六 用户使用说明1. 本程序可以通过构建一个有向图来实现教学计划的编排；2. 用户需输入每门课的课程号（固定占输入参数：课程总数，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）和边的总数以及各条边。3在边的输入中，请勿输入之前未经输入的课程名字，否则程序会出错！七 实验心得通过该实验，我掌握了通过构建邻接表来存储图的方法以及拓扑排序的使用方法。#in

11、cludestringusing namespace std;int judge（） /对输入的合法性进行判断并返回有效的输入 int temp; cin.sync（）; /清空输入流缓冲区 cin temp; while （1） if （cin.fail（） | cin.bad（） | cin.get（） != n） /验证输入是否合法，其中cin.fail（）和cin.bad（）解决输入字符串和溢出的问题 cout return temp;/结点类 string className; int position; /位置 Node* next; bool visit; /是否被访问 Node

12、（） visit = false; next = NULL; position = 0; className = ;class List /线性表类 int num; Node* head; Node* rear; Node* fence; List（） num = 0; head = fence = rear = new Node（）; List（） deletehead; deletefence; void insert（int v, string ch） /插入元素 Node* current = new Node（）; current-className = ch;position =

13、 v; fence-next = current; fence = current; num+;class Graph /图类 int numVertex; int numEdge; List* list; Graph（int v, int e） numVertex = v; numEdge = e; list = new Listv; Graph（） deletelist; void pushVertex（） /读入点 string ch; for （int i = 0; i i+） 请输入课程 i + 1 ch; listi.head-position = i; void pushEdge

14、（） /读入边 string ch1,ch2; int pos1,pos2; for （int i = 0;numEdge; cout 请输入第i+1 ch1 ch2; for （int j = 0; jclassName = ch1） pos1 = j; /找到该字母对应的位置 if （listj.head-className = ch2） pos2 = listj.head-position; break; listpos1.insert（pos2, ch2）; void topsort（） /拓扑排序 int i; int *count = new intnumVertex; for （

15、i = 0; counti = 0; /数组初始化 Node* p = listi.head; while （p-next != NULL） countp-next-position+; /计算每个点的入度 p = p- int top = -1, m = 0, j, k; i+） if （counti = 0） counti = top; /找到第一个入度为0的点 top=i; while （top != -1） j = top; top = counttop; listj.head-className = NULL） k = p- countk-; /当起点被删除，时后面的点的入度-1 if（countk=0） countk = top; top = k; p = p- if （mnumVertex） /输出点的个数小于输入点的个数，不能完全遍历此问题无解 deletecount;int main（） int classAmo, sideAmo; cout NUL）; return 0;