数据结构课内大作业.docx

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数据结构课内大作业

数据结构课内大作业

《数据结构与算法》课程的课内大作业，可使学生深化理解书本知识，致力于用学过的理论知识和上机取得的实践经验，解决具体、复杂的实际问题，培养软件工作者所需的动手能力、独立解决问题的能力。

该课程设计侧重软件设计的综合训练，包括问题分析、总体结构设计、用户界面设计、程序设计基本技能和技巧、多人合作，以至一整套软件工作规范的训练和科学作风的培养。

一、课程大作业要求

学生必须仔细阅读《数据结构与算法分析》课内大作业设计方案，认真主动完成课程设计的要求。

有问题及时主动通过各种方式与教师联系沟通。

学生要发挥自主学习的能力，充分利用课外时间，安排好时间和计划，并在完成课程大作业过程中不断检测自己的计划完成情况。

课内大作业需要同学们在12月9日前完成，并提交相应的报告，对于完成确实有问题的同学，请及时和教师沟通。

二、数据结构课程课内大作业的具体内容

本次课内大作业完成如下模块（共4个题目，每个学生至少挑选1个题目完成，其中尾号为1，2的同学完成第1题，尾号为3，4的同学完成第2题，尾号为5，6的同学完成第3题，尾号为7，8的同学完成第4题，尾号为9，0的同学完成第5题，如果对于分配有任何意见，请email联系教师并说明情况）

（1）运动会分数统计

任务：

参加运动会有n个学校，学校编号为1……n。

比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。

项目编号为男子1……m，女子m+1……m+w。

不同的项目取前五名或前三名积分；取前五名的积分分别为：

7、5、3、2、1，前三名的积分分别为：

5、3、2；哪些取前五名或前三名由学生自己设定。

（m<=20,n<=20）

功能要求：

●可以输入各个项目的前三名或前五名的成绩；

●能统计各学校总分；

●可以按学校编号、学校总分、男女团体总分排序输出；

●可以按学校编号查询学校某个项目的情况；可以按项目编号查询取得前三或前五名的学校。

规定：

输入数据形式和范围：

20以内的整数（如果做得更好可以输入学校的名称，运动项目的名称）

输出形式：

有中文提示，各学校分数为整形

界面要求：

有合理的提示，每个功能可以设立菜单，根据提示，可以完成相关的功能要求。

存储结构：

学生自己根据系统功能要求自己设计，但是要求运动会的相关数据要存储在数据文件中。

（数据文件的数据读写方法等相关内容在c语言程序设计的书上，请自学解决）请在最后的上交资料中指明你用到的存储结构；

测试数据：

要求使用1、全部合法数据；2、整体非法数据；3、局部非法数据。

进行程序测试，以保证程序的稳定。

测试数据及测试结果请在上交的资料中写明；

（2）订票系统

任务：

通过此系统可以实现如下功能：

录入：

可以录入航班情况（数据可以存储在一个数据文件中，数据结构、具体数据自定）

查询：

可以查询某个航线的情况（如，输入航班号，查询起降时间，起飞抵达城市，航班票价，票价折扣，确定航班是否满仓）；可以输入起飞抵达城市，查询飞机航班情况；

订票：

可以订票（订票情况可以存在一个数据文件中，结构自己设定），如果该航班已经无票，可以提供相关可选择航班；

退票：

可退票，退票后修改相关数据文件；客户资料有姓名，证件号，订票数量及航班情况，订单要有编号。

修改航班信息：

当航班信息改变可以修改航班数据文件

要求：

根据以上功能说明，设计航班信息，订票信息的存储结构，设计程序完成功能；

（3）学生信息管理的数据检索

任务：

通过该程序实现如下功能

●建立学生信息管理的数据文件stud.dat;文件中至少包含15个学生的信息；每个学生至少包括：

学号、姓名、年龄等5项内容（另2项自定），当再次运行程序时从该文件中读取数据；

●可以添加（插入、追加）学生信息；

●可以修改某个学生的某项信息。

●为该数据信息建立一个索引：

每个学生信息记录在索引中有一个索引项，其包含该学生的学号、记录的位置（即记录在文件中的序号）；索引文件采用平衡二叉（AVL）树。

程序应能根据输入的学号通过索引进行查找；并且，你所建立的索引需要保存到文件中，以便重复使用。

要求：

根据以上功能说明，设计学生信息建立程序，学生信息索引系统，设计程序完成功能；

（4）文章编辑

任务：

通过该程序实现如下功能：

功能：

输入一页文字，程序可以统计出文字、数字、空格的个数。

静态存储一页文章，每行最多不超过80个字符，共N行；

相关要求：

●分别统计出其中英文字母数和空格数及整篇文章总字数；

●统计某一字符串在文章中出现的次数，并输出该次数；

●删除某一子串，并将后面的字符前移。

●存储结构使用线性表，分别用几个子函数实现相应的功能；

输入数据的形式和范围：

可以输入大写、小写的英文字母、任何数字及标点符号。

输出形式：

●分行输出用户输入的各行字符；

●分4行输出"全部字母数"、"数字个数"、"空格个数"、"文章总字数"输出删除某一字符串后的文章；

要求：

根据以上功能说明和输入/输出要求，设计程序完成相关的文字编辑功能和相应的输入输出功能。

（5）校园导游程序

任务：

用无向网表示你所在学校的校园建筑平面图，图中顶点表示主要景点，存放景点的编号、名称、简介等信息，图中的边表示景点间的通路，存放路径长度等信息。

要求实现以下功能：

●查询各建筑的相关信息；

●查询图中任意两个建筑间的最短路径；

●查询图中任意两个建筑间的所有路径。

要求：

根据以上功能说明，设计校园建筑平面图的建立、查询，任意两个建筑间的最短路径查询等功能，并设计程序完成功能。

三、报告格式

1．问题描述：

包括目标、任务、条件和约束的描述。

2．设计：

⑴数据结构设计和核心算法设计描述；

⑵各个程序模块必须要有相应的注释；

⑶主要程序模块的输入、处理（算法框架描述）和输出描述；

⑷主要程序之间的调用与被调用关系等。

3．测试：

测试范例，测试结果，测试结果的分析与讨论，测试过程中遇到的主要问题及所采用的解决措施.

4．使用说明和报告小结：

⑴使用说明主要描述如何使用你的程序以及使用时的主要事项；

⑵在小结中说明程序的改进思想、经验和体会，并回答教师布置的讨论题。

5．各个函数功能说，运行示例的结果。

6．将以上各项文字材料及程序清单等装订成册，形成一个完整的实验报告。

附录：

关于文件操作

C语言的文件操作主要有三个步骤：

Ø打开文件

打开文件使用函数fopen（“文件名”，”方式”）;

其中，”文件名”可以是字符串变量表示，它告诉系统要打开的文件的文件名，一般应为文件全名；“方式”为打开该文件欲进行什么操作，如“读”/r，或者“写”/w等。

该函数执行后返回所打开文件缓冲区指针。

所以，一般需要：

先定义一个文件类型的指针，如：

FILE*fp;

然后，fp=fopen（“D:

\mydata.dat”,”w”）;

若打开不成功，则指针值为NULL。

Ø文件读写

读/写文件主要有如下几组函数：

●fprintf（fp,”格式描述串”,<输出列表>），写数据到文件

●fscanf（fp,”格式描述串”,<变量列表>），从文件读数据

●fwrite（”数据缓冲区地址”,”记录字节数”,”记录数”,fp），写记录数据到文件（二进制）

●fread（”数据缓冲区地址”,”记录字节数”,”记录数”,fp），从二进制文件中读数据

●fputc（）和fgetc（），读/写数据为字符类型。

当把文件中的数据读到内存后，可以对其中的数据进行所需要的操作（如通过赋值语句等对先观数据进行修改等）。

这阶段看作是对文件数据进行实质性操作的阶段。

Ø关闭文件

关闭文件用函数：

close（fp）;

其中，fp为你所要关闭的文件指针，当一个程序中对多个文件进行操作时，特别注意不要关闭不希望关闭的文件。

此外，数据存储到文件中时，数据的存储格式也有不同，即通常所说的“文本文件”和“二进制文件”。

Ø文件读写示例：

例一．将0-14这15个整数存入文件file.dat

#include

#definemax15

/*以文本方式存储15个整数*/

voidsave_dat（）

{FILE*fp;

inti;

if（（fp=fopen（"d:

\\file.dat","w"））==NULL）

{printf（"cannotopenfile\n"）;

/*打开D盘根目录下的文件file.dat，注意：

因为\是C的转义字符，所以需要再加一个\。

*/

return;

}

for（i=0;i

fprintf（fp,"%d",i）;

printf（"Datahavebeensavedtoafile\n"）;

fclose（fp）;

}

main（）

{

save_dat（）;

}

当用记事本打开数据文件file.dat，可以看到0-14这15个数以字符（文本）格式存储在文件中，并且，这15个数据是紧挨着存储的。

当再用fscanf（“%d”,&i）从该文件中读取这些数据时、将不能正确读取、故需要注意数据存储格式。

可以修改fprintf（）为：

for（i=0;i

fprintf（fp,"%6d",i）;

这样，每个整数占6位宽度，存储时各数据之间就留有空格，再用fscanf（“%d”,&i）读取时，每个空格将成为数据的分界符；但是，如果将fscanf（“%d”,&i）修改为

fscanf（“%d,”,&i）/*多一个逗号*/

那么，在读取数据时，将按格式描述串中约定的逗号作各个数据之间的分隔符，此时，需要将存储文件是的fprintf（）对应地修改为：

for（i=0;i

fprintf（fp,"%d,",i）;

用该语句存储数据的结果（从记事本打开看），可以看到每个数据之间也存储了逗号（最后一个数据之后也有逗号）。

当然，这15个整数也可以以二进制格式存储到文件中，如下程序即是：

#include

#definemax15

/*用二进制方式存储0-14*/

voidsave_dat（）

{FILE*fp;

inti;

if（（fp=fopen（"d:

\\file.dat","wb"））==NULL）

{printf（"cannotopenfile\n"）;

return;

}

for（i=0;i

fwrite（&i,sizeof（int）,1,fp）;

printf（"Datahavebeensavedtoafile\n"）;

fclose（fp）;

}

main（）

{

save_dat（）;

}

运行该程序并用记事本打开文件file.dat，所看到的数据就不再是ASCII码格式，而是以整数的内码（二进制补码）存储的了。

因此，也只能采用对应的语句（fread）读取数据。

例二．存储记录（结构体）数据

以下程序是定义了学生信息结构体，然后输入4个学生信息、存入文件d:

\stud1.dat

#include

#definesize4

/*建立学生信息-结构体-数据文件*/

structstud_type

{charname[10];

intnum,age;

charaddr[15];

}stud[size];

voidsave_dat（）

{FILE*fp;

inti;

if（（fp=fopen（"d:

\\stud1.dat","wb"））==NULL）

{printf（"cannotopenfile\n"）;

return;

}

for（i=0;i

if（fwrite（&stud[i],sizeof（structstud_type）,1,fp）!

=1）

printf（"filewriteerror!

\n"）;

printf（"Datahavebeensavedtoafile\n"）;

fclose（fp）;

}

main（）

{inti;

printf（"PleaseentertheStudentInformation:

\n"）;

for（i=0;i

scanf（"%s%d%d%s",stud[i].name,&stud[i].num,&stud[i].age,stud[i].addr）;

save_dat（）;

}

用记事本打开数据文件stud1.dat，看到学生信息中的姓名、地址这两个字符串数据是按SACII码存储的，但学号和年龄（数值）却是按内码存储的。

对应的读取该数据文件中数据的程序如下：

#include

#definesize4

/*从记录数据文件中读取学生信息数据*/

structstud_type

{charname[10];

intnum,age;

charaddr[15];

}stud[size];

main（）

{inti;

FILE*fp;

fp=fopen（"d:

\\stud1.dat","rb"）;

if（fp==NULL）{printf（"fileopenerror!

\n"）;return;}

for（i=0;i

{fread（&stud[i],sizeof（structstud_type）,1,fp）;

printf（"%-10s%4d%4d%-15s\n",stud[i].name,stud[i].num,stud[i].age,stud[i].addr）;

}

fclose（fp）;

}

可以验证，存入的数据被正确地读取、显示。

当然，也可以将结构体（记录）采用文本格式存储到文件中，看入下程序：

#include

#definesize4

/*建立学生信息-结构体-数据文件,用文本格式存储*/

structstud_type

{charname[10];

intnum,age;

charaddr[15];

}stud[size];

voidsave_dat（）

{FILE*fp;

inti;

if（（fp=fopen（"d:

\\stud3.dat","w"））==NULL）

{printf（"cannotopenfile\n"）;

return;

}

for（i=0;i

fprintf（fp,"%-10s%5d%3d%-15s",stud[i].name,stud[i].num,stud[i].age,stud[i].addr）;

printf（"Datahavebeensavedtoafile\n"）;

fclose（fp）;

}

main（）

{inti;

printf（"PleaseentertheStudentInformation:

\n"）;

for（i=0;i

scanf（"%s%d%d%s",stud[i].name,&stud[i].num,&stud[i].age,stud[i].addr）;

save_dat（）;

}

用记事本打开文件stud3.dat，可以看到，记录（结构体）中的数值数据也以SACII码存储的（注意比较数据文件stud1.dat和stud3.dat在记事本中的显示区别）。

更多的知识和示例，可以参考C程序设计教程。

Ø其他相关知识

1）用户程序的文件读写，实际上是在文件缓冲区中进行，系统自动为文件的读写设置一个文件指针，每从文件中读、写一个数据单位（如文本文件则以字节为单位、如果是记录文件则以结构体大小为单位），指针自动移动一个数据单位。

所以，C还提供了函数rewind（）、fseek（）和ftell（），主要用来定位指针。

当用户程序对文件进行写操作时，数据并非立即写入磁盘文件，而是暂存于缓冲区中，当缓冲区满或执行关闭文件操作时，系统才将缓冲区中的数据写入文件。

这就说明程序在文件操作结束使用关闭文件语句关闭的重要性。

2）对于非流式文件（如文本文件、缓冲文件系统），如果要修改文件中某些数据（并写入文件），通常采用复制的方法（复制完成后再将原文件删除并将复制的文件改名），因为，这类文件是顺序文件。

3）部分目录操作函数参考

cddir（char*path）dir.h

改变当前目录（缺省目录）到path指定的路径。

Path参数为路径名的字符串（所以用指针类型）。

findfirst（char*filename,structffblk*fblk,intattrib）

在头文件dir.hdos.h

其中：

filename为文件全名（带路径）、可以使用通配符查找一类文件；structffblk为C定义的文件控制块的结构体，用户实参名为fblk，在打开文件时由系统自动建立该结构体并返回其位置（指针），用户可以访问其成员fblk.ff_name（所查到的文件名）等；attrib是告诉系统要查的文件的属性（如归档、只读、系统、目录等），C提供的参数常量有：

FA_RDONLY只读

FA_HIDDEN隐藏

FA_SYSTEM系统

FA_LABEL磁盘卷标

FA_DIREC目录

FA_ARCH归档

当查找成功返回0，否则返回-1等。

该函数在指定的路径下查找指定的文件，如果找到第一个则返回0，ffblk.ff_name返回文件名。

findnext（structffblk*fblk）dir.h

该函数与findfirst（）配合使用，当要查找一类文件的下一个文件时使用这个函数继续查找。

mkdir（char*pathname）dir.h

创建pathname指定的（子）目录。

rmdir（char*pathname）dir.h

删除pathname指定的目录。