教学计划编制问题课程设计报告.docx

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教学计划编制问题课程设计报告

课程设计（论文）

题目名称教学计划编制问题

课程名称数据结构课程设计

学生姓名

学号

系、专业信息工程系、通信工程类

指导教师

2012年12月23日

摘要

教学计划是学校保证教学质量和人才培养的关键，也是组织教学过程、安排教学过程、安排教学任务、确定教学编制的基本依据和课程安排的具体形式。

是稳定教学秩序、提高教学质量的重要保证。

从教学计划的设计、实施等方面，阐明了如何搞好教学管理，从而为提高教学质量提供保证。

随着教育改革的不断深入和社会发展的需要，原旧的教学计划在定位上的方向性偏差，已经不再适应社会的需求。

因此，应重视教学计划的改革和修订工作，以确保教育教学质量，提高教育教学水平。

教学计划编制中的思路:

一是明确培养目标;二是注重学科设置的整体性、统一性和灵活性、全面性;三是与学分制改革有机结合。

教学计划是高校实施常规教学活动的基本管理文档,由于传统的手工编制方式存在诸多弊端,开发基于Web应用程序形式的教学计划编制系统具有很好的应用价值。

使用C程序设计语言,研究开发教学计划编制系统Web应用系统。

关键词:

教学计划；编制；培养目标；管理

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。

[基本要求]

（1）输入参数包括：

学期总数，一学期的学分上限，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）、学分和直接先修课的课程号。

（2）允许用户指定下列两种编排策略之一：

一是使学生在各学期中的学习负担尽量均匀；二是使课程尽可能地集中在前几个学期中。

（3）若根据给定的条件问题无解，则报告适当的信息；否则将教学计划输出到用户指定的文件中。

计划的表格格式自行设计。

[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C01到C12，学分顺序为2,3,4,3,2,3,4,4,7,5,2,3。

先修关系如下：

课程编号

课程名称

先决条件

C1

程序设计基础

无

C2

离散数学

C1

C3

数据结构

C1，C2

C4

汇编语言

C1

C5

语言的设计和分析

C3，C4

C6

计算机原理

C11

C7

编译原理

C5，C3

C8

操作系统

C3，C6

C9

高等数学

无

C10

线性代数

C9

C11

普通物理

C9

C12

数值分析

C9，C10，C1

2需求分析

大学的每个专业都要编制教学计划。

假设任何专业都有固定的学习年限，每学年含两学期，每学期的时间长度和学分上限都相等。

每个专业开设的课程都是确定的，而且课程的开设时间的安排必须满足先修关系。

每个课程的先修关系都是确定的，可以有任意多门，也可以没有。

每一门课程恰好一个学期。

试在这样的情况下设置一个教学计划编制程序。

在大学的某个专业中选取几个课程作为顶点,通过各门课的先修关系来构建个图,该图用邻接表来存储,邻接表的头结点存储每门课的信息.

本程序的目的是为用户编排课程,根据用户输入的信息来编排出每学期要学的课程.

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,而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。

输入参数包括：

学期总数，一学期的学分上限，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）、学分和直接先修课的课程号。

3概要设计

3．1抽象数据类型定义

ADTGraph{

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={VR}

VR={（v,w）|v,w∈V,（v,w）表示v和w之间存在直接先修关系}

基本操作P:

voidCreatGraph（ALGraph*）;

voidFindInDegree（ALGraph,int*）;

voidTopologicalSort_1（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;

voidTopologicalSort_2（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;

}ADTGraph

栈的定义:

ADTStack{

数据对象:

D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…n,n>=0}

数据关系:

R1={﹤ai-1ai﹥|ai-1,ai∈D,i=2,…,n}

基本操作:

voidInitStack（SqStack*S）;

intStackEmpty（SqStackS）;

voidPush（SqStack*S,int）;

intPop（SqStack*S,int*e）;

}ADTStack

3．2模块划分

主程序模块

拓扑排序模块

4详细设计

4．1数据类型的定义

1．头结点，表结点，邻接表的定义

#defineMAX_VERTEX_NUM100//最大课程总数

typedefstructArcNode{

intadjvex;

structArcNode*nextarc;

}ArcNode;

typedefstructVNode{

charname[24];//课程名

intclassid;//课程号

intcredit;//课程的学分

intindegree;//该结点的入度

intstate;//该节点的状态

ArcNode*firstarc;//指向第一条依附该顶点的弧的指针

}VNode,AdjList[MAX_VEXTEX_NUM];

typedefstruct{

AdjListvertices;

intvexnum,arcnum;

}ALGraph;

邻接表的基本操作：

voidCreatGraph（ALGraph*）;

创建邻接表

voidFindInDegree（ALGraph,int*）;

求一个结点的入度

voidTopologicalSort_1（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;

拓扑排序来编排课程

voidTopologicalSort_2（ALGraphG,intnumterm,intmaxcredit）;

2．栈的定义：

#defineSTACk_INIT_SIZE100//存储空间的初时分配量

#defineSTACKINCREMENT10//存储空间的分配增量

typedefintElemType;

typedefstruct{

AdjListvertices;

intvexnum,arcnum;

}ALGraph;

基本操作：

voidInitStack（SqStack*S）;

栈的初始化

intStackEmpty（SqStackS）;

判断栈是否为空

voidPush（SqStack*S,int）;

入栈操作

intPop（SqStack*S,int*e）;

出栈操作

intSort（SqStack*S,int*t）;

4．2主要模块的算法描述

1.LocateVex（）：

图的邻接表存储的基本操作。

由初始条件:

图G存在,u和G中顶点有相同特征转而进行判断，若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1。

图4.1

2.CreateGraph（）：

构造生成图。

采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G（用一个函数构造种图）。

图4.2

3.Display（）：

输出图的邻接矩阵。

采用循环设置输出图的邻接矩阵。

图4.3

4.FindInDegree（）：

求顶点的入度。

图4.4

5.TopologicalSort（）：

输出G顶点的拓扑排序结果。

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ERROR。

图4.5

5测试分析

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。

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，可以算出有16种关系，分别输出。

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。

显示如下图：

6课程设计总结

6.1问题和解决方法及经验教训、心得体会

虽然在大一我们已经学习了C语言，但是，直到本期我们才开设了数据结构这一门课程。

这门课程让我从C语言那基础再深入的了解了软件开发的复杂性。

对以往模糊的经验，起了总结提升的作用。

在学习了这门课程后，我们进行了2个星期的课程设计，来实践我们所学这门课的内容。

这次实验，我进行了大量的资料查阅，包括向老师请求帮助解释题目要求，对所学知识进行复习。

通过这些努力，我对数据结构这门课程有了新的认识，对编程的步骤，有了具体的体会。

通过和同学的广泛交流，我体会到了合作的必要性及合作的优势。

更重要的是，这个课题完全脱离于只限于书本上的问题，多用在实际生活当中，让我对计算机行业，充满了信心和自豪。

以往我们学的计算机知识一般停留在理论上，这让我们不太理解计算机的应用和前景，而较少注重我们对算法的实践锻炼。

而这一次的实习既需要我们去联系理论，又需要我们去实践方法，很多东西看上去都学过，但是和实际联系才知道变通的艰难。

书上得来的并不是一切，大多还是需要在其它方面去吸收的，这是我这次实习的最大收获。

这次的实验让我们知道该如何跨过实际和理论之间的鸿沟。

由于程序十分的复杂，遇到了很多常见的语法错误，及逻辑错误。

这需要我们不

断的调试分析。

符号的格式之类，指针的用法，判断输入输出的条件都是十分容易出错的地方。

在逐条排除，向同学老师请教后，程序终于得以完成。

这让我明白了，解决问题，要细心认真，集思广益，这样才能把问题解决。

6.2致谢

本次的课程设计，并不是我自己一个人设计出来的。

首先，我要感谢我的数据结构老师——黄老师，本次课程设计黄老师帮助了我们不少，所以在这里我致以最诚挚的谢意，老师，谢谢您！

另外，我还要感谢在我这次课程设计中帮助过我的同学，谢谢你们一直以来对我的帮助，没有你们也没有我此次的成果，谢谢。

参考文献

[1]黄同成，黄俊民，董建寅．数据结构[M]．北京：

中国电力出版社，2008

[2]董建寅，黄俊民，黄同成．数据结构实验指导与题解[M]．北京：

中国电力出版社，2008

[3]严蔚敏，吴伟民.数据结构（C语言版）[M].北京：

清华大学出版社，2002

[4]刘振鹏，张晓莉，郝杰．数据结构[M]．北京：

中国铁道出版社，2003

附录（源程序清单）

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#defineTRUE1

#defineFALSE0

#defineOK1

#defineERROR0

#defineINFEASIBLE-1

typedefintStatus;

typedefintBoolean;

#defineMAX_NAME10

#defineMAXCLASS100

intZ=0;

intX=0;

intxqzs,q=1,xfsx;

typedefintInfoType;

typedefcharVertexType[MAX_NAME];

#defineMAX_VERTEX_NUM100

typedefenum{DG}GraphKind;

typedefstructArcNode

{

intadjvex;

structArcNode*nextarc;

InfoType*info;

}ArcNode;

typedefstruct

{

VertexTypedata;

ArcNode*firstarc;

}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM];

typedefstruct

{

AdjListvertices,verticestwo;

intvexnum,arcnum;

intkind;

}ALGraph;

intLocateVex（ALGraphG,VertexTypeu）

{

inti;

for（i=0;i

if（strcmp（u,G.vertices[i].data）==0）

returni;

return-1;

}

StatusCreateGraph（ALGraph*G）

{

inti,j,k;

VertexTypeva,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（"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）

{scanf（"%s",（*G）.vertices[i].data）;

（*G）.vertices[i].firstarc=NULL;

}

printf（"输入%d个课程的学分值（<%d个符）:

\n",（*G）.vexnum,MAX_NAME）;

for（i=0;i<（*G）.vexnum;++i）

{

scanf（"%s",（*G）.verticestwo[i].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;k<（*G）.arcnum;++k）

{

scanf（"%s%s",va,vb）;

i=LocateVex（*G,va）;

j=LocateVex（*G,vb）;

p=（ArcNode*）malloc（sizeof（ArcNode））;

p->adjvex=j;

p->info=NULL;

p->nextarc=（*G）.vertices[i].firstarc;

（*G）.vertices[i].firstarc=p;

}

returnOK;

}

voidDisplay（ALGraphG）

{

inti;

ArcNode*p;

switch（G.kind）

{

caseDG:

printf（"有向图\n"）;

}

printf（"%d个顶点：

\n",G.vexnum）;

for（i=0;i

printf（"%s",G.vertices[i].data）;

printf（"\n%d条弧（边）:

\n",G.arcnum）;

for（i=0;i

{

p=G.vertices[i].firstarc;

while（p）

{

printf（"%s→%s",G.vertices[i].data,G.vertices[p->adjvex].data）;

p=p->nextarc;

}

printf（"\n"）;

}

}

voidFindInDegree（ALGraphG,intindegree[]）

{

inti;

ArcNode*p;

for（i=0;i

indegree[i]=0;

for（i=0;i

{

p=G.vertices[i].firstarc;

while（p）

{

indegree[p->adjvex]++;

p=p->nextarc;

}

}

}

typedefintSElemType;

#defineSTACK_INIT_SIZE10

#defineSTACKINCREMENT2

typedefstructSqStack

{

SElemType*base;

SElemType*top;

intstacksize;

}SqStack;

StatusInitStack（SqStack*S）

{

（*S）.base=（SElemType*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（SElemType））;

if（!

（*S）.base）

exit（OVERFLOW）;

（*S）.top=（*S）.base;

（*S）.stacksize=STACK_INIT_SIZE;

returnOK;

}

StatusStackEmpty（SqStackS）

{

if（S.top==S.base）

returnTRUE;

else

returnFALSE;

}

StatusPop（SqStack*S,SElemType*e）

{

if（（*S）.top==（*S）.base）

returnERROR;

*e=*--（*S）.top;

returnOK;

}

StatusPush（SqStack*S,SElemTypee）

{

if（（*S）.top-（*S）.base>=（*S）.stacksize）

{

（*S）.base=（SElemType*）realloc（（*S）.base,（（*S）.stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（SElemType））;

if（!

（*S）.base）

exit（OVERFLOW）;

（*S）.top=（*S）.base+（*S）.stacksize;

（*S）.stacksize+=STACKINCREMENT;

}

*（（*S）.top）++=e;

returnOK;

}

typedefintpathone[MAXCLASS];

typedefintpathtwo[MAXCLASS];

StatusTopologicalSort（ALGraphG）

{

inti,k,q=1,j=0,count,indegree[MAX_VERTEX_NUM];

SqStackS;

pathonea;

pathtwob;

ArcNode*p;

FindInDegree（G,indegree）;

InitStack（&S）;

for（i=0;i

if（!

indegree[i]）

Push（&S,i）;

count=0;

while（!

StackEmpty（S））

{

Pop（&S,&i）;

a[i]=*G.vertices[i].data;

b[i]=*G.verticestwo[i].data;

if（q<=6）

{

printf（"第%d个学期应学课程：

课程%s→学分%s\n",q,G.vertices[i].data,G.verticestwo[i].data）;

q++;

}

else

{

printf（"***课程%s→学分%s\n",G.vertices[i].data,G.verticestwo[i].data）;

}

++count;

for（p=G.vertices[i].firstarc;p;p=p->nextarc）

{

k=p->adjvex;

if（!

（--indegree[k]））

Push（&S,k）;

}

}

if（count

{printf（"此有向图有回路\n"）;

returnERROR;

}

else

{

printf（"为一个拓扑序列。

\n"）;

printf（"教学编制计划已完成。

\n"）;

}

return0;

}

voidmain（）

{ALGraphf;

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）;

Display（f）;

TopologicalSort（f）;

}