武汉理工大学数据结构及算法综合实验图及景区信息管理系统.docx

1、武汉理工大学数据结构及算法综合实验图及景区信息管理系统学生学号Xxxx实验课成绩学生实验报告书实验课程名称数据结构与算法综合实验开课学院计算机科学与技术学院指导教师xxx学生xxx学生专业班级xxxx2015-2016学年第2学期实验课程名称： 数据结构与算法综合实验 实验项目名称图与景区信息管理系统实践报告成绩实验者xxx专业班级xxxx组别同组者完成日期2016年5月23日第一部分：实验分析与设计（可加页）一、实验目的和要求1.目的 掌握图的定义和图的存储结构。 掌握图的创建方法和图的应用 使用C+语言，定义图的数据结构，结合迭代开发思路实现“景区信息管理系统”。 掌握图的两种遍历方法和应

2、用。 使用C+语言和深度优先算法实现“旅游景点导航”功能开发。 掌握迪杰斯特拉算法和应用。 使用C+语言和迪杰斯特拉算法实现“搜索最短路径”功能开发。 理解最小生成树的概念，掌握普里姆算法和应用。 使用C+语言和最小生成树算法实现“铺设电路规划”功能开发。2.要求 开发景区信息管理系统，对景区的信息进行管理。 使用图的数据结构来保存景区景点信息，为用户提供创建图、查询景点信息、旅 游景点导航、搜索最短路径、铺设电路规划等功能。二、分析与设计(1)创建工程读取文件信息，创建图，输出周边景点信息读取景区信息文件，采用图的存储结构，创建景区景点图，查询景点信息。(2)迭代开发，进行深度优先搜索，实现

3、旅游景点导航。(3)继续迭代，采用迪杰斯特拉算法、普里姆算法，实现搜索最短路径和电路铺 设，开发景区信息管理系统。1.数据结构的设计 记录顶点信息的结构体struct Vexint num;/景点编号char name20;/景点名字char desc1024;/景点介绍; 记录边的信息的结构体struct Edgeint vex1;/边的第一个顶点int vex2;/边的第二个顶点int weight;/权值; 用来保存路径的链表的结构体typedefstruct Pathint vexs20;/保存一条路径 Path *next;*PathList; CGraph类用来实现相应功能的方法c

4、lass CGraphprivate:int m_aAdjMatrix2020;/邻接矩阵 Vex m_aVexs20;/顶点信息数组int m_nVexNum;/当前图的顶点个数public:void Init(void);bool InsertVex(Vex sVex);bool InsertEdge(Edge sEdge); Vex GetVex(int nVex);int GetVexnum(void);int FindEdge(int nVex,Edge aEdge);void DFS(int nVex,bool aVisited,int &nIndex,PathList &pLis

5、t);void DFSTraverse(int nVex,PathList &pList);int FindShortPath(int nVexStart,int nVexEnd,Edge aPath);void FindMinTree(Edge aPath);2.核心算法设计（1）输出周边景点信息Input:操作表号与景点编号Output:输入景点的周边景点信息Process:int CGraph:FindEdge(int nVex,Edge aEdge)int k=0;for(int i=0;ivexsnIndex+=nVex;/访问顶点/判断是否所有节点都已访问过int nVexNum=

6、0;for(int i=0;inext=(PathList)malloc(sizeof(Path);for(int i=0;inext-vexsi=pList-vexsi; pList=pList-next; pList-next=NULL; else /按顶点的存储顺序，查找当前顶点相连的的顶点for(int i=0;i0) /以该顶点为起点遍历剩下的顶点 DFS(i,aVisited,nIndex,pList); aVisitedi=false;/访问状态置空 nIndex-;/回溯 void CGraph:DFSTraverse(int nVex,PathList &pList)int

7、nIndex=0;bool aVisitedMAX_VERTEX_NUM=false; DFS(nVex,aVisited,nIndex,pList); （3）Dijkstra算法搜索最短路径Input: 操作表号与起始景点编号Output: 从起始顶点到终点的最短路径Process:int CGraph:FindShortPath(int nVexStart,int nVexEnd,Edge aPath)int nShortPathMAX_VERTEX_NUMMAX_VERTEX_NUM;/保存最短路径int nShortDistanceMAX_VERTEX_NUM;/保存最短距离bool

8、aVisitedMAX_VERTEX_NUM;/判断某顶点是否已经加入到最短路径/初始化int v;for(v=0;vm_nVexNum;v+) aVisitedv=false;if(m_aAdjMatrixnVexStartv!=0)/初始化该顶点到其他顶点的最短距离，默认为两点间的距离 nShortDistancev=m_aAdjMatrixnVexStartv;else/如果顶点i和nVexStart不相连，则最短距离设为最大值 nShortDistancev=0x7FFFFFFF; nShortPathv0=nVexStart;/起始点为nVexStartfor(int j=1;jm_

9、nVexNum;j+) nShortPathvj=-1;/初始化最短路径 /初始化，nVexStart顶点加入到集合中 aVisitednVexStart=true;int min;for(int i=1;im_nVexNum;i+) min=0x7FFFFFFF;bool bAdd=false;/判断是否还有顶点可以加入到集合中for(int j=0;jm_nVexNum;j+) if(aVisitedj=false) if(nShortDistancejmin) v=j;/j顶点离nVexStart顶点最近 min=nShortDistancej;/j到nVexStart的最短距离为min

10、 bAdd=true; /如果没有顶点可以加入到集合，则跳出循环if(bAdd=false) break; aVisitedv=true;/将顶点j加入到集合 nShortPathvi=v;/将顶点j保存到nVexStart到j的最短路径里for(int w=0;wm_nVexNum;w+) /将w作为过度顶点计算nVexStart通过w到每个顶点的距离if(aVisitedw=false&(min+m_aAdjMatrixvwnShortDistancew)&m_aAdjMatrixvw!=0) /更新当前最短路径及距离 nShortDistancew=min+m_aAdjMatrixvw;

11、for(int i=0;im_nVexNum;i+) /如果通过w到达顶点i的距离比较短，则将w的最短路径复制给i nShortPathwi=nShortPathvi; int nIndex=0; int nVex1=nVexStart;/将最短路径保存为边的结构体数组for(int i=1;im_nVexNum;i+) if(nShortPathnVexEndi!=-1) aPathnIndex.vex1=nVex1; aPathnIndex.vex2=nShortPathnVexEndi; aPathnIndex.weight=m_aAdjMatrixaPathnIndex.vex1aPa

12、thnIndex.vex2; nVex1=nShortPathnVexEndi; nIndex+; return nIndex;（4）普里姆算法构建最小生成树Input:输入操作编号Output:得到最小生成树的路径Process:void CGraph:FindMinTree(Edge aPath)bool aVisitedMAX_VERTEX_NUM;/判断某顶点是否在最小生成树顶点集合里for(int i=0;iMAX_VERTEX_NUM;i+) aVisitedi=false; aVisited0=true;/0顶点加入到集合中int min;int nVex1,nVex2;for(

13、int k=0;km_nVexNum-1;k+) min=0x7FFFFFFF;for(int i=0;im_nVexNum;i+) if(aVisitedi)/从集合中取一个顶点 for(int j=0;jm_nVexNum;j+) if(!aVisitedj)/从不在集合的顶点中取出一个顶点 if(m_aAdjMatrixijmin)&(m_aAdjMatrixij!=0) nVex1=i; nVex2=j; min=m_aAdjMatrixij;/找出最短的边 /保存最短边的两个顶点 aPathk.vex1=nVex1; aPathk.vex2=nVex2; aPathk.weight=

14、m_aAdjMatrixnVex1nVex2;/将两个顶点加入到集合 aVisitednVex1=true; aVisitednVex2=true; 3.测试用例设计 使用实验所要求的图创建两个文本文件，对文件进行读取，观察其相关功能的实现。三、主要仪器设备及耗材1.安装了Windows 10或其它版本的Windows操作系统的PC机1台2.PC机系统上安装了Microsoft Visual Studio 2010开发环境第二部分：实验过程和结果（可加页）一、实现说明使用Mircosoft Visual Studio 2010开发工具，创建一个空的控制台工程。利用图的存储结构来保存景区景点图，

15、使用C+语言开发景区信息管理系统，工程名为GraphCPro。（1）添加Graph.h文件，用来定义图的数据结构，实现图的相关操作。（2）添加Tourism.h文件，用来实现景区信息管理系统的相关功能。Tourism.h存放与Tourism.cpp相关函数的数据类型的定义，函数原型的声明等。 （3）添加Main.cpp文件，在文件中创建程序入口函数int main（void）。调用Tourism.h中的相关函数实现相应功能。二、调试说明（调试手段、过程及结果分析）调试的主要容为编写程序的语确性与否，程序逻辑的正确性与否。调试手段主要采用了Mircosoft Visual Studio 2010

16、集成开发环境中的“开始执行（Ctrl+F5）”运行并测试，和F11“逐语句调试”、F12“逐过程调试”、F9“切换断点”、ctrl+B“新建断点”等。三、软件测试（测试效果.界面、综合分析和结论）1测试效果界面2综合分析和结论由于上一次的哈夫曼树没有写成功所以我回去以后有好好学习了一下数据结构，本次实验也比第一次有了经验了，通过和视频的学习我本次把实验全都做出来了。但在实现的过程中对算法的理解还不够透彻，有待提高。第三部分：实验小结、收获与体会通过本次试验，我进一步掌握了有关图的相关算法，也对数据结构在实际编程的应用中有了进一步的了解，也对深度优先搜索、迪杰斯特拉、普里姆算法有了进一步的了解。同时，我也发现自己对于图的有关知识掌握的还远远不够，对于一些算法还不能熟练应用于编程中，所以，在以后的学习中，要多编程，以提高自己的动手编程能力。