数据结构课程设计教学计划编制资料.docx

1、数据结构课程设计教学计划编制资料摘 要教学计划（课程计划）是课程设置的整体规划，它规定不同课程类型相互结构的方式，也规定了不同课程在管理学习方式的要求及其所占比例，同时，对学校的教学、生产劳动、课外活动等作出全面安排，具体规定了学校应设置的学科、课程开设的顺序及课时分配，并对学期、学年、假期进行划分。根据一定的教育目的和培养目标制定的教学和教育工作的指导文件。它决定着教学内容总的方向和总的结构，并对有关学校的教学、教育活动，生产劳动和课外活动校外活动等各方面作出全面安排，具体规定一定学校的学科设置、各门学科的教学顺序、教学时数以及各种活动等。教学计划、教学大纲和教科书互相联系，共同反映教学内容

2、。近代以来，特别是在实行学科课程的条件下，教学计划主要是学科的计划，或只是学科表。随着社会经济和科学技术的新发展，教育结构不断发生变革，现代教育和教学理论主张对教学计划的结构实行改革。除了教学以外，生产劳动、科技活动、发展体力和增进健康的活动、艺术活动和社会活动等也应列入教学计划。下面就利用对此进行程序设计，已达到预期的目的。关键字：数据结构，教学计划编制，抽象数据类型，程序设计 1. 需求分析根据课程之间的依赖关系制定课程安排计划，输入课程数及课程之间的关系。需要利用代码实现排序，以及对各个学期课程安排进行排序并输出。1.1问题描述大学的每个专业都要制定教学计划。假设任何专业都有固定的学习年

3、限，每学年含两学期，每学期的时间长度和学分上限值均相等，每个专业开设的课程都是确定的，而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。每门课程有哪些先修课程是确定的，可以有任意多门，也可以没有。每门课恰好占一个学期。试在这样的前提下设计一个教学计划编制程序。1.2设计思路首先利用拓扑排序对课程先后顺序进行分析，邻接表位主要存储结构，栈为主要辅助结构，给出课程之间的先后关系比如AOV网，然后进行拓扑排序，但当又向图中存在环时，无法查找该图的一个拓扑排序，当图中的所有顶点全部输出，表示对该图排序成功，实现拓扑排序算法时，相应的建立邻接表存储AOV网，为了避免重复检测入度为零的顶点，建立一个栈来对入度为零

4、的顶点进行存放。根据课程的先后关系，对个学期的课程进行排序，输出。1.3设计环境、原理设计环境和器材： 硬件：计算机；软件：Microsoft Visula C+。设计原理说明：运用图的拓扑排序对课程先修排列的实现，并调用递归完成拓扑排序。1.4实验目的培养学生用学到的书本知识解决实际问题的能力；培养实际工作所需要的动手能力；培养学生以科学理论和工程上能力的技术，规范地开发大型、复杂、高质量的应用软件和系统软件具有关键性作用。通过课程设计的实践，学生可以在程序设计方法、上机操作等基本技能和科学作风方面受到比较系统和严格的训练。1.5实验内容针对计算机系本科课程，根据课程之间的依赖关系（如离散数

5、学应在数据结构之前开设）制定课程安排计划，并满足各学期课程数目大致相同。2.概要设计：2.1流程图void FindInDegree(ALGraph G, int indegree)/求图中各节点的入度（如下左图）void CreatGraph(ALGraph *G)/构件图（如下右图）。 void TopologicalSort_1(ALGraph G,int numterm,int uplcredit) /有向图G采用邻接表存储结构(如下左图)；void TopologicalSort_2(ALGraph G,int numterm,int uplcredit) /有向图G采用邻接表存储结

6、构（如下右图）。主函数：void main()2.2抽象数据类型图的定义ADT Graph数据对象V:V是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集.数据关系R:R=VRVR=(v,w)|v,wV,(v,w)表示v和w之间存在直接先修关系基本操作P:void CreatGraph(ALGraph *);void FindInDegree(ALGraph , int * );void TopologicalSort_1(ALGraph G,int numterm,int maxcredit);void TopologicalSort_2(ALGraph G,int numterm,int maxc

7、redit);ADT Graph栈的定义:ADT Stack数据对象:D=ai|aiElemSet,i=1,2,n,n=0数据关系:R1=ai-1 ai|ai-1,aiD,i=2,n基本操作:void InitStack (SqStack *S);int StackEmpty(SqStack S);void Push(SqStack *S, int );int Pop(SqStack *S, int *e);ADT Stack2.3主程序int main()/主函数int numterm; /学期总数int uplcredit; /一个学期的学分上限int selectway;ALGraph

8、G;printf(请输入学期总数:n);scanf(%d,&numterm);printf(请输入一个学期的学分上限:n);scanf(%d,&uplcredit);CreatGraph(&G);printf(请选择编排策略:1.课程尽可能集中到前几个学期；2.课程尽量均匀分布n);scanf(%d,&selectway);if(selectway=1)TopologicalSort_1(G,numterm,uplcredit);if(selectway=2)TopologicalSort_2(G,numterm,uplcredit);system(pause);return 0;2.4本程序

9、只有两个模块,调用关系简单主程序模块拓扑排序模块4.详细设计4.1头结点、表结点、邻接表的定义#define MAX_VERTEX_NUM 100 /最大课程总数typedef struct ArcNodeint adjvex;struct ArcNode *nextarc;ArcNode;typedef struct VNodechar name24; /课程名 int classid; /课程号int credit; /课程的学分int indegree; /该结点的入度int state; /该节点的状态ArcNode *firstarc; /指向第一条依附该顶点的弧的指针VNode,A

10、djListMAX_VEXTEX_NUM;typedef structAdjList vertices;int vexnum, arcnum;ALGraph;邻接表的基本操作：void CreatGraph(ALGraph *);创建邻接表void FindInDegree(ALGraph , int * );求一个结点的入度void TopologicalSort_1(ALGraph G,int numterm,int maxcredit);拓扑排序来编排课程void TopologicalSort_2(ALGraph G,int numterm,int maxcredit);拓扑排序来编排

11、课程4.2栈的定义#define STACk_INIT_SIZE 100 /存储空间的初时分配量#define STACKINCREMENT 10 /存储空间的分配增量typedef int ElemType;typedef structAdjList vertices;int vexnum, arcnum;ALGraph;基本操作：void InitStack (SqStack *S);栈的初始化int StackEmpty(SqStack S);判断栈是否为空void Push(SqStack *S, int );入栈操作int Pop(SqStack *S, int *e);出栈操作4.

12、3主程序和其他算法：#include#include#include / malloc()等#include / INT_MAX等#include / EOF(=Z或F6),NULL#include / atoi()52#include / eof()#include / floor(),ceil(),abs()#include / exit()#include / cout,cin/ 函数结果状态代码#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define INFEASIBLE -1 typedef int Status;

13、 / Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等typedef int Boolean; / Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE#define MAX_NAME 10 /* 顶点字符串的最大长度 */#define MAXCLASS 100int Z=0;int X=0;int xqzs,q=1,xfsx;typedef int InfoType;typedef char VertexTypeMAX_NAME; /* 字符串类型 */* 图的邻接表存储表示 */#define MAX_VERTEX_NUM 100typedef enumDGGraphKind;

14、 /* 有向图,有向网,无向图,无向网 */typedef struct ArcNodeint adjvex; /* 该弧所指向的顶点的位置 */struct ArcNode *nextarc; /* 指向下一条弧的指针 */InfoType *info; /* 网的权值指针） */ArcNode; /* 表结点 */typedef struct 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,AdjListMAX_VERTEX_NUM; /* 头结点 */typedef s

15、tructAdjList vertices,verticestwo;int vexnum,arcnum; /* 图的当前顶点数和弧数 */int kind; /* 图的种类标志 */ALGraph;/* 图的邻接表存储的基本操作 */int LocateVex(ALGraph G,VertexType u) /* 初始条件: 图G存在,u和G中顶点有相同特征 */ /* 操作结果: 若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1 */int i;for(i=0;iG.vexnum;+i)if(strcmp(u,G.verticesi.data)=0)return i;return -1

16、;Status CreateGraph(ALGraph *G) /* 采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G(用一个函数构造4种图) */int i,j,k;VertexType va,vb;ArcNode *p;printf(请输入教学计划的课程数: );scanf(%d,&(*G).vexnum);printf(请输入拓扑排序所形成的课程先修关系的边数: );scanf(%d,&(*G).arcnum);printf(请输入%d个课程的代表值(%d个字符):n,(*G).vexnum,MAX_NAME);for(i=0;i(*G).vexnum;+i) /* 构造顶点向量 */ sca

17、nf(%s,(*G).verticesi.data);(*G).verticesi.firstarc=NULL;printf(请输入%d个课程的学分值(%d个字符):n,(*G).vexnum,MAX_NAME);for(i=0;i(*G).vexnum;+i) /* 构造顶点向量 */scanf(%s,(*G).verticestwoi.data);printf(请顺序输入每条弧(边)的弧尾和弧头(以空格作为间隔):n);for(k=0;kadjvex=j;p-info=NULL; /* 图 */p-nextarc=(*G).verticesi.firstarc; /* 插在表头 */(*G

18、).verticesi.firstarc=p;return OK;void Display(ALGraph G) /* 输出图的邻接矩阵G */int i;ArcNode *p;switch(G.kind)case DG: printf(有向图n);printf(%d个顶点：n,G.vexnum);for(i=0;iG.vexnum;+i)printf(%s ,G.verticesi.data);printf(n%d条弧(边):n,G.arcnum);for(i=0;iadjvex.data);p=p-nextarc;printf(n);void FindInDegree(ALGraph G,

19、int indegree) /* 求顶点的入度，算法调用 */int i;ArcNode *p;for(i=0;iG.vexnum;i+)indegreei=0; /* 赋初值 */for(i=0;iadjvex+; p=p-nextarc; typedef int SElemType; /* 栈类型 */ /*栈的顺序存储表示 */ #define STACK_INIT_SIZE 10 /* 存储空间初始分配量 */ #define STACKINCREMENT 2 /* 存储空间分配增量 */ typedef struct SqStack SElemType *base; /* 在栈构造之

20、前和销毁之后，base的值为NULL */ SElemType *top; /* 栈顶指针 */ int stacksize; /* 当前已分配的存储空间，以元素为单位 */ SqStack; /* 顺序栈 */ /* 顺序栈的基本操作 */ Status InitStack(SqStack *S) /* 构造一个空栈S */ (*S).base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType); if(!(*S).base) exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */ (*S).top=(*S).base; (*S).s

21、tacksize=STACK_INIT_SIZE; return OK;Status StackEmpty(SqStack S) /* 若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE */ if(S.top=S.base) return TRUE; else return FALSE; Status Pop(SqStack *S,SElemType *e) /* 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR */ if(*S).top=(*S).base) return ERROR; *e=*-(*S).top; return OK; Status Push(S

22、qStack *S,SElemType e) /* 插入元素e为新的栈顶元素 */ if(*S).top-(*S).base=(*S).stacksize) /* 栈满，追加存储空间 */ (*S).base=(SElemType *)realloc(*S).base,(*S).stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType); if(!(*S).base) exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */ (*S).top=(*S).base+(*S).stacksize; (*S).stacksize+=STACKINCREMENT; *(*S

23、).top)+=e; return OK; typedef int pathoneMAXCLASS;typedef int pathtwoMAXCLASS;Status TopologicalSort(ALGraph G) /* 有向图G采用邻接表存储结构。若G无回路,则输出G的顶点的一个拓扑序列并返回OK, */ /* 否则返回ERROR。 */ int i,k,j=0,count,indegreeMAX_VERTEX_NUM; SqStack S; pathone a; pathtwo b; ArcNode *p; FindInDegree(G,indegree); /* 对各顶点求入度i

24、ndegree0.vernum-1 */ InitStack(&S); /* 初始化栈 */ for(i=0;inextarc) /* 对i号顶点的每个邻接点的入度减1 */ k=p-adjvex; if(!(-indegreek) /* 若入度减为0,则入栈 */ Push(&S,k); if(countG.vexnum) printf(此有向图有回路n); return ERROR; else printf(为一个拓扑序列。n); while(q=xqzs) int C=0; if(X=G.arcnum) while(C=xfsx) C+=*G.verticestwoZ.data; +Z;

25、 printf(第%d个学期应学课程:,q); while(X=Z) cout*G.verticesX.data ; +X; coutendl; q+; else cout课程编制已经完成！endl; return OK; return OK;void main() ALGraph f; printf(教学计划编制问题的数据模型为拓扑排序AOV-网结构。n); printf(以下为教学计划编制问题的求解过程:n); printf(请输入学期总数:); scanf(%d,&xqzs); printf(请输入学期的学分上限:); scanf(%d,&xfsx); CreateGraph(&f);

26、Display(f); TopologicalSort(f);5.用户使用和说明使用VC+，打开教学计划编制问题.cpp文件，接着编译，无错误，然后重建也没有错误，最后执行该文件。显示如下图：要求输入学期总数、一个学期的学分上限、需要编排课程总数、课程名、课程号、该课程的学分，按照出现的每一步来输入该课程设计所提供的相关数据。然后还要输入课程先修课程总数，依据教科书图726，可以算出有16种关系，分别输出如下图所示。接着程序会根据这些数据，自动生成建立好的邻接表，用户可以根据系统显示的选择编排策略进行选择，有两种编排策略，最后结果体现在实验的正确测试结果里（如上图）。6.调试分析6.1实验过程中出现的问题及解决方法 我们在实验过程中遇到的最大难题是两个课程排序算法的编写。刚开始的时候没有任何的思路，网上也只有拓扑排序的算法，对于课程设计要求的排序算法没有任何头绪。经过请教老师和同学以及翻阅了一些相关书籍，并在网上的搜索有了排序算法的大体思路。经过三天的修改，终于写出了符合要求的排序算法。6.2测试数据学期总数：6；学分上限：10；该专业共开设12门课，课程号从01到12，学分顺序为2，3，4，3，2，3，4，4，7，5，2，3。6.3测试结果（包含正确和错误的）正确测试结果：错误测试结果：6.4测试数据及程序运行情况输入的内容如下:课程编号课程名称 学分