数据结构课程报告书.docx
- 文档编号:11272766
- 上传时间:2023-02-26
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:115.80KB
数据结构课程报告书.docx
《数据结构课程报告书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数据结构课程报告书.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数据结构课程报告书
《数据结构》
课程设计报告书
设计题目:
安排教学计划
专业:
计算机科学与技术(师范)
班级:
10级1班
姓名:
关莹(李瑞男)
******
1、问题描述
学校每个学期开设的课程是有先后顺序的,如计算机专业:
开设《数据结构》课程之前,必须先开设《C语言程序设计》和《离散数学》课程,这种课程开设的先后顺序关系称为先行、后继课程关系。
现在需要根据给定的课程信息及课程之间的先行、后继关系,合理安排出开设各门课程的先后顺序。
2、基本要求
1)对输入的课程先行、后继关系如果存在回路关系时应提示出现错误。
2)根据读入的课程信息及其先行、后继关系,计算出安排教学计划的序列。
3)输出教学计划的安排顺序或给出错误提示信息。
3、测试数据
正确结果:
输入:
顶点数6,弧数7。
顶点为A、B、C、D、E、F。
顶点关系为AB、AC、BC、CD、CE、DE、EF。
输出:
A->B->C->D->E->F
错误结果
1)输入:
顶点数1,弧数5。
输出:
顶点数或弧数不正确,有向图建立失败!
2)输入:
顶点数6,弧数8。
顶点为A、B、C、D、E、F。
顶点关系为AB、AG。
输出:
顶点G不存在,有向图建立失败!
3)输入:
顶点数6,弧数8。
顶点为A、B、C、D、E、F。
顶点关系为AB、AC、BC、CD、CE、DE、EF、FD。
输出:
该有向图有回路,无法完成拓扑排序。
4、算法思想
1、采用邻接表存储结构实现有向图;有向图需通过顶点数、弧数、顶点以及弧等信息建立。
2、拓扑排序算法voidTopologicalSort(ALGraphG)中,先输出入度为零的顶点,然后输出新的入度为零的顶点,此操作利用栈实现。
3、拓扑排序算法voidTopologicalSort(ALGraphG),大体思想为:
1)遍历有向图各顶点的入度,将所有入度为零的顶点入栈;
2)栈非空时,输出一个顶点,并对输出的顶点数计数;
3)该顶点的所有邻接点入度减一,若减一后入度为零则入栈;
4)重复2)、3),直到栈空,若输出的顶点数与图的顶点数相等则该图可拓扑排序,否则图中有环;
5、模块划分
1、顺序栈操作
1)voidInitstack(ssqstack*S)
功能:
初始化顺序栈
2)intemptystack(sqstackS)
功能:
判断栈空。
栈空返回1;栈非空返回0
3)intpush(sqstack*S,ElemTypee)
功能:
元素入栈
4)intpop(sqstack*S,ElemType*e)
功能:
元素出栈
2、有向图(DAG)邻接表存储结构(ALG)的操作
1)intLocateVex(ALGraphG,VertexTypev)
功能:
顶点在头结点数组中的定位
2)intCreateGraph(ALGraph*G)
功能:
建立图。
函数内包含了由用户输入顶点数、弧数、顶点以及弧的操作
错误判断:
包含顶点数、弧数是否正确的判断;包含用户输入的弧的顶点是否存在的判断
3)voidPrintGraph(ALGraphG)
功能:
输出有向图
4)intCreateGraph2(ALGraph*G)
功能:
建立预置课程图(输出函数内预置课程信息,并自动建立有向图)图建立成功返回1;图建立失败返回0
错误判断:
包含顶点数、弧数是否正确的判断。
包含弧的顶点是否存在的判断
3、拓扑排序
1)voidTopologicalSort(ALGraphG)
功能:
实现拓扑排序
错误判断:
包含有向图是否有回路的判断
4、主函数
voidmain()
功能:
主函数。
利用while语句和switch语句实现菜单化调用函数
各模块之间的调用关系图:
6、数据结构
1、顺序栈的存储类型为:
typedefintElemType;
typedefstructQNode
{inttop;
ElemType*base;
Intstacksize;
}QNode,sqstack;
理由:
用栈来存储入度为0的顶点,符合栈先进后出的特点。
2、图的类型(邻接表存储结构)为:
typedefcharVertexType[20];//顶点信息(名称)
typedefstructArcNode//链表结点
{intvexpos;//该弧所指向的顶点在数组中的位置
structArcNode*next;//指向当前起点的下一条弧的指针
}ArcNode;
typedefstructVNode//头结点
{VertexTypename;//顶点信息(名称)
intindegree;//顶点入度
ArcNode*firstarc;//指向当前顶点的第一条弧的指针
}VNode,AdjList[MAXVEX];
typedefstruct
{AdjListvexhead;//邻接表头结点数组
intvexnum,arcnum;//图的顶点数和弧数
}ALGraph;
理由:
此程序的有向图为稀疏图,符合邻接表的特点。
7、源程序
(1)程序中包括的文件清单:
1.c
(2)文件中包括的函数清单:
1)顺序栈:
voidInitstack(ssqstack*S)
2)有向图邻接表:
voidPrintGraph(ALGraphG)
intCreateGraph2(ALGraph*G)
3)拓扑排序:
voidTopologicalSort(ALGraphG)
(3)源程序
#include"stdlib.h"
#include"stdio.h"
#include"string.h"//字符数组
/*******************************************/
/*以下为顺序栈操作*/
/*******************************************/
/*定义顺序栈类型*/
#defineMAXNUM30
#defineINITSIZE100
typedefintElemType;
typedefstructQNode
{inttop;
ElemType*base;
intstacksize;
}QNode,sqstack;
/*1.初始化*/
voidInitstack(sqstack*S)
{S->base=(ElemType*)malloc(INITSIZE*sizeof(ElemType));
S->top=0;
S->stacksize=INITSIZE;
}
/*2.判断栈空*/
intemptystack(sqstackS)
{if(S.top==0)
return1;
else
return0;}
/*3.入栈*/
intpush(sqstack*S,ElemTypee)
{
if(S->top>=S->stacksize);
{S->base=(ElemType*)realloc(S->base,(S->stacksize+1)*sizeof(ElemType));
if(!
S->base)return0;
S->stacksize++;
}
S->base[S->top++]=e;
return1;
}
/*4.出栈*/
intpop(sqstack*S,ElemType*e)//*e记录出栈元素的变量
{//inti;
if(S->top==0)return0;
*e=S->base[--S->top];
return1;
}
/****************************************************/
/*以下为有向图(DAG)邻接表存储结构(ALG)的操作*/
/****************************************************/
#defineMAXVEX30//最大顶点个数
#defineMAXNAME20
typedefcharVertexType[20];//顶点信息(名称)
/*图的类型定义(邻接表存储结构)*/
typedefstructArcNode//链表结点
{intvexpos;//该弧所指向的顶点在数组中的位置
structArcNode*next;//指向当前起点的下一条弧的指针
}ArcNode;
typedefstructVNode//头结点
{VertexTypename;//顶点信息(名称)
intindegree;//顶点入度
ArcNode*firstarc;//指向当前顶点的第一条弧的指针
}VNode,AdjList[MAXVEX];
typedefstruct
{AdjListvexhead;//邻接表头结点数组
intvexnum,arcnum;//图的顶点数和弧数
}ALGraph;
/*5.顶点在头结点数组中的定位*/
intLocateVex(ALGraphG,VertexTypev)//G带操作的图;v要在图中定位的顶点
{inti;
for(i=0;i if(strcmp(v,G.vexhead[i].name)==0)break; returni;}//顶点存在则返回在头结点数组中的下标;否则返回图的定点数 /*6.建立图(邻接表)*/ intCreateGraph(ALGraph*G)//成功建立返回1,不成功则返回0 {inti,j,k;VertexTypev1,v2;ArcNode*newarc; printf("\n输入有向图顶点数和弧数vexnum,arcnum: ");//输入顶点数和弧数 scanf("%d,%d",&(*G).vexnum,&(*G).arcnum);//输入并判断顶点数和弧数是否正确 if((*G).vexnum<0||(*G).arcnum<0||(*G).arcnum>(*G).vexnum*((*G).vexnum-1)) {printf("\n顶点数或弧数不正确,有向图建立失败! \n");return0;} printf("\n输入%d个顶点: ",(*G).vexnum);//输入顶点名称 for(i=0;i<(*G).vexnum;i++) {scanf("%s",(*G).vexhead[i].name);} printf("\n顶点列表: \n共有%d个顶点: ",(*G).vexnum);//输出顶点名称 for(i=0;i<(*G).vexnum;i++) printf("%s",(*G).vexhead[i].name); for(i=0;i<(*G).vexnum;i++)//邻接表初始化 {(*G).vexhead[i].firstarc=NULL; (*G).vexhead[i].indegree=0;} printf("\n\n输入%d条边: vivj\n",(*G).arcnum);//输入有向图的边 for(k=0;k<(*G).arcnum;k++) {scanf("%s%s",v1,v2);//v1是弧的起点(先决条件),v2是弧的终点 i=LocateVex(*G,v1);j=LocateVex(*G,v2);//定位顶点并判断顶点是否存在 if(i>=(*G).vexnum) {printf("顶点%s不存在,有向图建立失败! \n",v1);return0;}if(j>=(*G).vexnum) {printf("顶点%s不存在,有向图建立失败! \n",v2);return0;} newarc=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));//前插法建顶点链表 newarc->vexpos=j; if((*G).vexhead[i].firstarc==NULL) {newarc->next=NULL; (*G).vexhead[i].firstarc=newarc;} else {newarc->next=(*G).vexhead[i].firstarc->next; (*G).vexhead[i].firstarc->next=newarc;} (*G).vexhead[j].indegree++;//对应顶点入度计数加1 } printf("\n有向图建立成功! \n"); return1; } /*7.按邻接表方式输出有向图*/ voidPrintGraph(ALGraphG) {inti;ArcNode*p; printf("\n输出有向图: \n"); for(i=0;i {printf("\n顶点: %s",G.vexhead[i].name); printf("入度: %3d\n",G.vexhead[i].indegree); p=G.vexhead[i].firstarc; printf("邻接点: "); while(p! =NULL) {printf("%s",G.vexhead[p->vexpos].name); p=p->next;} printf("\n"); } } //为避免演示时要输入过多数据,以下函数将课程编号、课程间的先后关系通过数组预置 /*8.建立预置课程图(邻接表)*/ intCreateGraph2(ALGraph*G)//成功建立返回1,不成功则返回0 {inti,j,k;VertexTypev1,v2;ArcNode*newarc; VertexTypeSubjectName[12]={"C1","C2","C3","C4",//课程名称 "C5","C6","C7","C8", "C9","C10","C11","C12"}, RelationV1[16]={"C1","C1","C2","C1",//基础课 "C3","C4","C11","C5", "C3","C3","C6","C9", "C9","C9","C10","C11"}, RelationV2[16]={"C2","C3","C3","C4",//以上面课程为基础的课 "C5","C5","C6","C7", "C7","C8","C8","C10", "C11","C12","C12","C12",}; //******************************************************************** //system("PAUSE"); (*G).vexnum=12;(*G).arcnum=16; if((*G).vexnum<0||(*G).arcnum<0||(*G).arcnum>(*G).vexnum*((*G).vexnum-1)) {printf("\n课程数或先后关系不正确,有向图建立失败! \n"); return0;}//判断课程数和弧数是否正确 for(i=0;i<(*G).vexnum;i++) {strcpy((*G).vexhead[i].name,SubjectName[i]);} for(i=0;i<(*G).vexnum;i++)//邻接表初始化 {(*G).vexhead[i].firstarc=NULL; (*G).vexhead[i].indegree=0;} for(k=0;k<(*G).arcnum;k++) {strcpy(v1,RelationV1[k]);strcpy(v2,RelationV2[k]); i=LocateVex(*G,v1);j=LocateVex(*G,v2);//定位课程并判断课程是否存在 if(i>=(*G).vexnum) {printf("课程%s不存在,有向图建立失败! \n",v1);return0;} if(j>=(*G).vexnum) {printf("课程%s不存在,有向图建立失败! \n",v2);return0;} newarc=(ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode));//前插法建课程链表 newarc->vexpos=j; if((*G).vexhead[i].firstarc==NULL) {newarc->next=NULL; (*G).vexhead[i].firstarc=newarc;} else {newarc->next=(*G).vexhead[i].firstarc->next; (*G).vexhead[i].firstarc->next=newarc;} (*G).vexhead[j].indegree++;//对应课程入度计数加1 } printf("\n有向图建立成功! \n"); return1; } /**********************************/ /*以下为拓扑排序算法*/ /**********************************/ /*9.拓扑排序*/ voidTopologicalSort(ALGraphG) {inti,k,count;ElemTypee;ArcNode*p;//弧结点,指向边表结点的指针 sqstackS;/*定义栈*/ Initstack(&S); for(i=0;i if(! G.vexhead[i].indegree)push(&S,i); count=0;//对输出课程计数变量初始化 printf("\n\n\n以上课程的一个拓扑排序序列为: \n"); while(! emptystack(S)) {pop(&S,&e);//先将入度为零的课程输出 printf("%s->",G.vexhead[e].name); count++;//对输出的顶点计数 for(p=G.vexhead[e].firstarc;p;p=p->next)//遍历当前课程的邻接点 {k=p->vexpos;//邻接点位置 if(! (--G.vexhead[k].indegree))//每个邻接点入度减1后若为零则入栈 push(&S,k); } } printf("\n"); if(count {printf("\n该有向图有回路,无法完成拓扑排序! \n");} } voidmain() {ALGraphG;intmenu; while (1){ printf("\n**********************************************\n"); printf("*1.建立有向图并求一个拓扑排序序列*\n"); printf("*2.清屏*\n"); printf("*3.退出*\n"); printf("**********************************************\n"); printf("请输入你的选择: "); scanf("%d",&menu); switch(menu){ case1: if(CreateGraph(&G))//有向图建成则执操作 {system("PAUSE");//暂停,等待用户按键 PrintGraph(G);system("PAUSE");//按邻接表方式输出有向图 TopologicalSort(G);}//拓扑排序 break; case2: system("CLS");//清屏 break; case3: return;//退出当前函数,返回调用点 } } } 8、界面设计 运行程序后显示菜单,选择1建立有向图并求出一个拓扑排序序列。 根据提示输入有向图定点数和弧数vexnum,arcnum。 输入顶点,然后再输入边。 程序会根据用户所输入的数据输出每个定点的入度、邻接点及拓扑排序结果。 选择2为清屏,选择3为退出程序。 9、运行与测试 1.主界面 2.选择1建立有向图并求一个拓扑排序序列,输入顶点并输出。 3.输入有向图的弧,有向图建立成功。 4.输出各顶点的入度及邻接点 5.根据用户的输入信息输出一个拓扑排序序列 6.若输入错误的顶点和弧数信息 7.若输入弧的顶点不存在 8.若存在回路 10、总结 (1)邻接表: 占用空间少,节省空间。 有向图容易求顶点出度。 求入度不容易,要遍历整个表。 拓扑排序: 可以让许多混乱无序的点变得容易扩展。 (2)邻接表: T(n)=O(e)S(n)=O(n+e) (3)还可以用队列来存储入度为0的点,利用邻接矩阵存储邻接点; (4)功能拓展: 可以输出有向图各个顶点及其入度数与邻接点,让用户一目了然。 (5)帮助: 让用户自己输入一个拓扑序列,程序对其正确与否进行检测。 11、思考与感悟 刚开始不知道从哪里入手,后来根据老师给的提示,自己也查阅了一些有关拓扑排序的资料,渐渐地理出了头绪。 有时候错误很多,但只要改对一个地方就没有错误了。 通过课程设计,我们对图的概念、拓扑排序有了新的认识。 无论是从学习上还是从自身角度,都得到了很大的提高。 发现了许多在理论学习中无法发现的问题。 同时,通过自己的努力,顺利的解决了这些问题,这也是一种磨砺。 这次课程设计,为我们提供了与众不同的学习方法和学习机会。 通过c语言完成课程设计,让我们从传统上的被动授学,转变为主动求学。 形成了在实践中学习的能力,增强了领悟能力和解决问题能力。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数据结构 课程 报告书