数据结构实验图.docx

1、数据结构实验图实验7：图的应用一、实验目的图是应用极为广泛的数据结构，也是这门课程的重点，继续使学生更了解数据结构加操作的程序设计观点。二、问题描述给出一张某公园的导游图，游客通过终端询问可知：a) 从某一景点到另一个景点的最短路径。b) 游客从公园大门进入，选一条最佳路线，使游客可以不重复的游览各景点，最后回到出口。三、实验要求1、将导游图看作一张带权无向图，顶点表示公园的各个景点，边表示各景点之间的道路，边上的权值表示距离，选择适当的数据结构。2、为游客提供图中任意景点相关信息的查询；1、 为游客提供任意两个景点之间的一条最短的简单路径。2、 为游客选择最佳游览路径。 四、实验环境PC微机

2、DOS操作系统或 Windows 操作系统Turbo C 程序集成环境或 Visual C+ 程序集成环境 五、实验步骤1、设计公园平面图，图中顶点表示公园的各个景点，存放名称、代号、简介等信息；边表示各景点之间的道路，边上的权值表示距离，选择适当的数据结构；2、设计图的最短路径算法，如果有几条路径长度相同，选择途径景点较少的路径给游客；3、设计图的深度优先搜索算法，如果有多种路径可选，则选带权路径最短的路线给游客；4、选择适当语言实现算法；3、 调试程序。 六、测试数据 可根据实际情况指定。 测试数据见南昌大学平面示意图。七、实验报告要求1、 问题描述； 该程序包扩以下内容： （1）设计学校

3、的校园平面图，所含景点为9个。（2）以图中顶点表示校内各景点，存放景点名称、代号、间介等信息；以边表示路径，存放路径长度等相关信息。（3）为来访客人提供图中任意景点相关信息的查询。（4）提供途中任意景点问路查询，即求任意两个景点间的一条最短的简单路径。（5）提供途中任意景点问路查询，即求任意两个景点间的所有路径。（6）提供校园图中多个景点的最佳访问路线查询，即求途经这多个景点的最佳（短）路径。设计思路：对系统功能抽象，分析问题描述。首先，平面图用输出模拟；存储景点信息采用结构体；对各景点用字母代替，字母组成图，通过对图的操作，狄克斯特拉算法求出指定最短路径及一点到其它所有点的最短路径，递归进行

4、图的遍历求两点所有路径。由此可实现以上所有功能。2、 图的建立图的建立：这是一个无向带权图，实际上无向带权图与有向带权图相似，采用邻接矩阵存储比较方便。邻接矩阵的结点结构体如下：其赋值如下：3、 图的最短路径算法算法思想：设置两个结点集合S和T，集合S中存放已找到的最短路径的结点，集合T中存放当前还没找到的最短路径的结点。初始状态时，集合S中只包含源点，没为v0，然后不断的从集合T中选择到源点v0的路径长度最短的结点u加入到集合S中，集合S中每加入一新的结点u，都要修改源点v0到集合T中剩余结点的当前最短路径长度值，集合T中各点的新的当前最短路径长度值为原来的当前最短路径长度值，与结点u的最短

5、路径长度值加上结点u到该结点的路径长度值（即为从源点结点u到达该结点的路径长度）中的较小者。此过程不断重复，直到集合T中的对号点全部加到集合S中为止。算法实现如下： void Dijkstra(MGraph g,int v, int to) /Dijkstra g图中v为起点求出到所有点的最短路径 int distMAXV,pathMAXV; /dist存路径 path存顶点 int sMAXV; /标记 int mindis,i,j,u; for(i=0;ig.n;i+) disti=g.edgesvi; si=0; if(g.edgesviINF) pathi=v; else pathi=

6、-1; sv=1;pathv=0; for(i=0;ig.n;i+) mindis=INF; for(j=0;jg.n;j+) if(sj=0&distjmindis) u=j; mindis=distj; su=1; for(j=0;jg.n;j+) if(sj=0) if(g.edgesujINF&distu+g.edgesujdistj) distj=distu+g.edgesuj; pathj=u; Dispath(dist,path,s,g.n,v,to); 4、 公园平面图； 5、 程序的测试结果和问题（1） 进入系统（2） 浏览学校景点（3） 查找单个景点（4） 查看学校平面示意

7、图（5） 推荐路线（6） 景点最短路线（7） 两点所有路径（8） 退出6、 实验总结。 身是数据结构中最复杂的一种，所以其有关操作的算法自然也就相对于其他数据结构更为复杂，也更为巧妙，最充分体现了数据结构对算法的描述作用。实验中，图的存储是以邻接矩阵来表示的，邻接矩阵存储易于理解，方便存储，但是修改起来就有问题了，所以我没能将思考题1给做出来。实验中的一个重要算法，Dijkstra算法是图在日常应用中最突出的例子，基于此，我加深了对该算法的认知，虽然现在自己写出来仍热有难度，但是理解了思想就离成功不远了。最后，声明一下，这个程序的大部分出于网上，自己只是做到了，理解、修改、整理再创作的过程。八

8、、思考题1、 扩充景点数和道路。2、 试着提供图的多个景点的最佳访问路线查询。九、附录 本部分包含三个文件，sight.h主要是对景区的构建，描述和展示。graph.h则主要对景区的操作算法。main.cpp为程序主程序，简单地调用graph.h中的操作，程序力求交互性好，界面友好，但是是基于DOS，所以再美化也是不尽如人意的。以下为程序源码，可能由于粘贴过程中，可能会导致部分源码出现不整齐。sight.h/景点及景点的相关函数#ifndef Sighth#define Sighth#include#include#include#include#includeconio.h#includev

9、oid stcpy(char str1,char str2 )/定义定符串赋值 int i,len; len=strlen(str2); for(i=0;ilen;i+) str1i=str2i; str1len=0; /字符串1结束class Sight/定义景点类public: char SN; char pl_name20; /景点名称 char pl_sy1000; /景点简介 Sight(char s,char pl,char ps) SN=s; stcpy(pl_name,pl); stcpy(pl_sy,ps); friend void browse(); /浏览友元函数;/定义

10、景点 Sight A(A,学校大门,大门由集散广场、大门、游廊、门卫室、门前广场、清水平台及水景区组成。学校大门是亚洲最大的校门。); Sight B(B,和平女神像,世界和平自由女神像位于大门前的集散广场,作品由著名艺术家南昌大学遥远教授设计，以纪念诺曼底登陆60周年，现已成为世界和平的象征。); Sight C(C,体育馆,南昌大学前湖校区体育馆内部主要分为比赛馆、训练馆和功能设施用房，宛如伏在南昌大学美丽校园山丘上的一块巨石。); Sight D(D,游泳馆,又称钱红游泳俱乐部，以服务广大昌大学子及教职员工为主旨，同时对外开放经营，集教学、健身、休闲、娱乐为一体的服务机构。); Sigh

11、t E(E,商业街,我们学校最繁华的商业街，是大家主要的消费场所,从生活用品到小吃零食,各色风味,商业街连着后街构成了我们最好的消费园地。); Sight F(F,教学主楼,这是红黄色相间雄伟的建筑,由南昌大学建筑设计院设计，位于前湖校区北部，占地面积2.5公顷，东西两面为天然的润溪湖，西北两面为校园道路。); Sight G(G,正气广场,正气广场是一座半径为92米，占地3万平方米的圆形下沉式（深六米）万人广场，依临正气龙。); Sight H(H,图书馆,南昌大学图书馆现有馆舍面积6万余平方米， 我们的图书馆集借、藏、阅多功能服务为一体。); Sight I(I,天健园,天健园在校车的终点

12、站，这里是理工科学生的宿舍楼，服务大楼则主要提供各种服务，包括购物、打印、理发、各色小吃之类，但倘若你要极致的享受，还是去商业街吧!); void Gprint()/地图 cout*南昌大学前湖校区平面示意图(单位：M)*endl; coutendl; cout D游泳馆 C体育馆 endl; cout 150 endl; cout endl; cout 250 endl; cout E商业街 F教学主楼 endl; cout 200 A B endl; cout G正气广场 学 和 endl; cout 校 平 endl; cout 800 400 200 100 女 endl; cout

13、400 大 神 endl; cout 门 像 endl; cout I天健园 H图书馆 endl; cout 300 endl; cout endl; coutendl;void S_print(Sight item)/单个景点输出函数 cout item.SN. item.pl_namen 简介：item.pl_syendlendl;void browse()/输出所有景点信息 system(cls); cout -南昌大学景点介绍-endl; S_print(A); S_print(B); S_print(C); S_print(D); S_print(E); S_print(F); S_

14、print(G); S_print(H); S_print(I); system(pause); system(cls);void FunMenue()/功能菜单 cout endl; cout -欢迎使用南昌大学导游帮助小程序- endl; cout endl; cout 1.浏览学校景点 2.查找单个景点信息 endl; cout 3.学校地图平面示意图 4.路线推荐 endl; cout 5.景点最短线路 6.两景点所有路径 endl; cout 7.退出系统 endl; cout endl;void FunMenue2()/景点菜单 cout -南昌大学大学景点-endl; cout

15、A. 学校大门 B. 和平女神像endl; cout C. 体 育 馆 D. 游 泳 馆 endl; cout E. 商 业 街 F. 教 学 主 楼endl; cout G. 正 气 广 场 H. 图 书 馆endl; cout I. 天 健 园 key; switch(key) case A:return A;break; case B:return B;break; case C:return C;break; case D:return D;break; case E:return E;break; case F:return F;break; case G:return G;brea

16、k; case H:return H;break; case I:return I;break; default:cout您的输入有误！请选择AI！n;system(pause);system(cls);FunMenue2();C_IN2(); int Sprint(char item)/对字母表示的景点输出 switch(item) case A:coutA.SNA.pl_name;break; case B:coutB.SNB.pl_name;break; case C:coutC.SNC.pl_name;break; case D:coutD.SND.pl_name;break; cas

17、e E:coutE.SNE.pl_name;break; case F:coutF.SNF.pl_name;break; case G:coutG.SNG.pl_name;break; case H:coutH.SNH.pl_name;break; case I:coutI.SNI.pl_name;break; default:cout无此景点n;return 1;break; return 0;#endifgraph.h/构造图 及图的相关操作，由狄克斯拉算法改成。#include Sight.h#define MAXV 100 #define INF 32767 typedef int I

18、nfoType; /邻接矩阵存储方法 typedef struct int edgesMAXVMAXV; int n; MGraph; /狄克斯特拉算法 void Ppath(int path,int i,int v) int k; k=pathi; if(k=v) return; Ppath(path,k,v); Sprint(k+A); coutchar(k+A); void Dispath(int dist,int path,int s,int n,int v,int i) /对最短路径输出 if(si=1) cout ; Sprint(v+A); coutchar(v+A)到; Spr

19、int(i+A); coutchar(i+A)n 最短路径：disti米 n 途经： ; Sprint(v+A); coutchar(v+A); Ppath(path,i,v); Sprint(i+A); coutchar(i+A)endl; else cout从char(v+A)到char(i+A)不存在的路径endl; cout; void Dijkstra(MGraph g,int v, int to) /Dijkstra g图中v为起点求出到所有点的最短路径 int distMAXV,pathMAXV; /dist存路径 path存顶点 int sMAXV; /标记 int mindi

20、s,i,j,u; for(i=0;ig.n;i+) disti=g.edgesvi; si=0; if(g.edgesviINF) pathi=v; else pathi=-1; sv=1;pathv=0; for(i=0;ig.n;i+) mindis=INF; for(j=0;jg.n;j+) if(sj=0&distjmindis) u=j; mindis=distj; su=1; for(j=0;jg.n;j+) if(sj=0) if(g.edgesujINF&distu+g.edgesujdistj) distj=distu+g.edgesuj; pathj=u; Dispath(

21、dist,path,s,g.n,v,to); void Dijkstra(MGraph g,int v)/重载，当只有一点求最短路径时，用到 int to; for(to=0;tog.n;to+) if(to=v)continue; Dijkstra(g,v,to); /int path10;int pathF10=0;int BPsize=0;int EofV(MGraph g,int start) int con=0; for(int j=0;jg.n;j+) if(g.edgesstartj!=0&g.edgesstartjINF) con+; return con;int Nest(M

22、Graph g,int start,int i) int con=0; for(int j=0;jg.n;j+) if(g.edgesstartj!=0&g.edgesstartjINF) con+; if(con=i) return j; return 0;void Print(MGraph g) /打印找到路径 int TVal=0; for(int j=0;jBPsize-1;j+) TVal=TVal+g.edgespathjpathj+1; Sprint(pathj+A); cout; Sprint(pathj+A); coutn总 长：TVal 米endl;void FindAll

23、Way(MGraph g,int start,int end,int n) /寻找所有路径 int i; if(start=end) pathn=start; BPsize=n+1; Print(g); return ; int num=EofV(g,start); pathn=start; for(i=1;i=num;i+) if(pathFNest(g,start,i)!=1) pathFstart=1; FindAllWay(g,Nest(g,start,i),end,n+1); pathFstart=0; /Shortest函数 int Shortest(int choice) /最短路径函数 char from,to; int i,j,n; MGraph g; n=9;/图信息 for(i=0;in;i+) for(j=0;jn;j+) if(i!=j) g.edgesij=32767; else g.edgesij=0; g.edges01=g.edges10=100; g.edges02=g.edges20=500; g.edges06=g.edges60=200; g.edges07=g.edges70=350; g.edges23=g.edges32=150; g.edges35=g.edges53=250; g.edges45=g.edges