数据结构实验图.docx
- 文档编号:24095396
- 上传时间:2023-05-24
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:228.07KB
数据结构实验图.docx
《数据结构实验图.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数据结构实验图.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数据结构实验图
实验7:
图的应用
一、实验目的
图是应用极为广泛的数据结构,也是这门课程的重点,继续使学生更了解数据结构加操作的程序设计观点。
二、问题描述
给出一张某公园的导游图,游客通过终端询问可知:
a)从某一景点到另一个景点的最短路径。
b)游客从公园大门进入,选一条最佳路线,使游客可以不重复的游览各景点,最后回到出口。
三、实验要求
1、将导游图看作一张带权无向图,顶点表示公园的各个景点,边表示各景点之间的道路,边上的权值表示距离,选择适当的数据结构。
2、为游客提供图中任意景点相关信息的查询;
1、为游客提供任意两个景点之间的一条最短的简单路径。
2、为游客选择最佳游览路径。
四、实验环境
PC微机
DOS操作系统或Windows操作系统
TurboC程序集成环境或VisualC++程序集成环境
五、实验步骤
1、设计公园平面图,图中顶点表示公园的各个景点,存放名称、代号、简介等信息;边表示各景点之间的道路,边上的权值表示距离,选择适当的数据结构;
2、设计图的最短路径算法,如果有几条路径长度相同,选择途径景点较少的路径给游客;
3、设计图的深度优先搜索算法,如果有多种路径可选,则选带权路径最短的路线给游客;
4、选择适当语言实现算法;
3、调试程序。
六、测试数据
可根据实际情况指定。
测试数据见南昌大学平面示意图。
七、实验报告要求
1、问题描述;
该程序包扩以下内容:
(1)设计学校的校园平面图,所含景点为9个。
(2)以图中顶点表示校内各景点,存放景点名称、代号、间介等信息;以边表示路径,存放路径长度等相关信息。
(3)为来访客人提供图中任意景点相关信息的查询。
(4)提供途中任意景点问路查询,即求任意两个景点间的一条最短的简单路径。
(5)提供途中任意景点问路查询,即求任意两个景点间的所有路径。
(6)提供校园图中多个景点的最佳访问路线查询,即求途经这多个景点的最佳(短)路径。
设计思路:
对系统功能抽象,分析问题描述。
首先,平面图用输出模拟;存储景点信息采用结构体;对各景点用字母代替,字母组成图,通过对图的操作,狄克斯特拉算法求出指定最短路径及一点到其它所有点的最短路径,递归进行图的遍历求两点所有路径。
由此可实现以上所有功能。
2、图的建立
图的建立:
这是一个无向带权图,实际上无向带权图与有向带权图相似,采用邻接矩阵存储比较方便。
邻接矩阵的结点结构体如下:
其赋值如下:
3、图的最短路径算法
算法思想:
设置两个结点集合S和T,集合S中存放已找到的最短路径的结点,集合T中存放当前还没找到的最短路径的结点。
初始状态时,集合S中只包含源点,没为v0,然后不断的从集合T中选择到源点v0的路径长度最短的结点u加入到集合S中,集合S中每加入一新的结点u,都要修改源点v0到集合T中剩余结点的当前最短路径长度值,集合T中各点的新的当前最短路径长度值为原来的当前最短路径长度值,与结点u的最短路径长度值加上结点u到该结点的路径长度值(即为从源点结点u到达该结点的路径长度)中的较小者。
此过程不断重复,直到集合T中的对号点全部加到集合S中为止。
算法实现如下:
voidDijkstra(MGraphg,intv,intto)//Dijkstrag图中v为起点求出到所有点的最短路径
{
intdist[MAXV],path[MAXV];//dist存路径path存顶点
ints[MAXV];//标记
intmindis,i,j,u;
for(i=0;i { dist[i]=g.edges[v][i]; s[i]=0; if(g.edges[v][i] elsepath[i]=-1; } s[v]=1;path[v]=0; for(i=0;i { mindis=INF; for(j=0;j { if(s[j]==0&&dist[j] { u=j; mindis=dist[j]; } } s[u]=1; for(j=0;j { if(s[j]==0) { if(g.edges[u][j] { dist[j]=dist[u]+g.edges[u][j]; path[j]=u; } } } } Dispath(dist,path,s,g.n,v,to); } 4、公园平面图; 5、程序的测试结果和问题 (1)进入系统 (2)浏览学校景点 (3)查找单个景点 (4)查看学校平面示意图 (5)推荐路线 (6)景点最短路线 (7)两点所有路径 (8)退出 6、实验总结。 身是数据结构中最复杂的一种,所以其有关操作的算法自然也就相对于其他数据结构更为复杂,也更为巧妙,最充分体现了数据结构对算法的描述作用。 实验中,图的存储是以邻接矩阵来表示的,邻接矩阵存储易于理解,方便存储,但是修改起来就有问题了,所以我没能将思考题1给做出来。 实验中的一个重要算法,Dijkstra算法是图在日常应用中最突出的例子,基于此,我加深了对该算法的认知,虽然现在自己写出来仍热有难度,但是理解了思想就离成功不远了。 最后,声明一下,这个程序的大部分出于网上,自己只是做到了,理解、修改、整理再创作的过程。 八、思考题 1、扩充景点数和道路。 2、试着提供图的多个景点的最佳访问路线查询。 九、附录 本部分包含三个文件,sight.h主要是对景区的构建,描述和展示。 graph.h则主要对景区的操作算法。 main.cpp为程序主程序,简单地调用graph.h中的操作,程序力求交互性好,界面友好,但是是基于DOS,所以再美化也是不尽如人意的。 以下为程序源码,可能由于粘贴过程中,可能会导致部分源码出现不整齐。 sight.h //景点及景点的相关函数 #ifndefSighth #defineSighth #include #include #include #include #include"conio.h" #include voidstcpy(charstr1[],charstr2[])//定义定符串赋值 { inti,len; len=strlen(str2); for(i=0;i str1[i]=str2[i]; str1[len]='\0';//字符串1结束 } classSight//定义景点类 { public: charSN; charpl_name[20];//景点名称 charpl_sy[1000];//景点简介 Sight(chars,charpl[],charps[]) { SN=s; stcpy(pl_name,pl); stcpy(pl_sy,ps); } friendvoidbrowse();//"浏览"友元函数 }; //定义景点 SightA('A',"学校大门","大门由集散广场、大门、游廊、门卫室、门前广场、清水平台及水景区组成。 学校大门是亚洲最大的校门。 "); SightB('B',"和平女神像","世界和平自由女神像位于大门前的集散广场,作品由著名艺术家南昌大学遥远教授设计,以纪念诺曼底登陆60周年,现已成为世界和平的象征。 "); SightC('C',"体育馆","南昌大学前湖校区体育馆内部主要分为比赛馆、训练馆和功能设施用房,宛如伏在南昌大学美丽校园山丘上的一块巨石。 "); SightD('D',"游泳馆","又称钱红游泳俱乐部,以服务广大昌大学子及教职员工为主旨,同时对外开放经营,集教学、健身、休闲、娱乐为一体的服务机构。 "); SightE('E',"商业街","我们学校最繁华的商业街,是大家主要的消费场所,从生活用品到小吃零食,各色风味,商业街连着后街构成了我们最好的消费园地。 "); SightF('F',"教学主楼","这是红黄色相间雄伟的建筑,由南昌大学建筑设计院设计,位于前湖校区北部,占地面积2.5公顷,东西两面为天然的润溪湖,西北两面为校园道路。 "); SightG('G',"正气广场","正气广场是一座半径为92米,占地3万平方米的圆形下沉式(深六米)万人广场,依临正气龙。 "); SightH('H',"图书馆","南昌大学图书馆现有馆舍面积6万余平方米,我们的图书馆集借、藏、阅多功能服务为一体。 "); SightI('I',"天健园","天健园在校车的终点站,这里是理工科学生的宿舍楼,服务大楼则主要提供各种服务,包括购物、打印、理发、各色小吃之类,但倘若你要极致的享受,还是去商业街吧! "); voidGprint()//地图 { cout<<"**************南昌大学前湖校区平面示意图(单位: M)*********************"< cout<<"┌────────────────────────────────────┐"< cout<<"│D游泳馆C体育馆│"< cout<<"│┏━━━━━━━━┳━⊙┅┅┅150┅┅┅⊙━━━━━━━┫│"< cout<<"│┃┃╲╲┃│"< cout<<"│┃┃250╲┃│"< cout<<"│┃E商业街┃╲F教学主楼╲┃│"< cout<<"│┣━━━━⊙┅┅┅┫200┅┅⊙╲┃AB│"< cout<<"│┃┇┃┇G正气广场╲┃学和│"< cout<<"│┃┇┃┇⊙╲┃校平│"< cout<<"│┃800┃400╱╰┉200┅┅╰⊙┅100┅⊙女│"< cout<<"│┃┇┃┇400┃大神│"< cout<<"│┃┇┃┇╱┃门像│"< cout<<"│┃I天健园┃⊙H图书馆┃│"< cout<<"│┣━━━⊙┉┉300┻┉┅┉┅╯━━━━━━━━━━━━┫│"< cout<<"││"< cout<<"└────────────────────────────────────┘"< } voidS_print(Sightitem)//单个景点输出函数 { cout<<""< "< } voidbrowse()//输出所有景点信息 { system("cls"); cout<<"----------------南昌大学景点介绍----------------"< S_print(A); S_print(B); S_print(C); S_print(D); S_print(E); S_print(F); S_print(G); S_print(H); S_print(I); system("pause"); system("cls"); } voidFunMenue()//功能菜单 {cout<<"┌────────────────────────────────┐"< cout<<"│--------------欢迎使用南昌大学导游帮助小程序--------------│"< cout<<"││"< cout<<"│1.浏览学校景点2.查找单个景点信息│"< cout<<"│3.学校地图平面示意图4.路线推荐│"< cout<<"│5.景点最短线路6.两景点所有路径│"< cout<<"│7.退出系统│"< cout<<"└────────────────────────────────┘"< } voidFunMenue2()//景点菜单 { cout<<"----------------南昌大学大学景点----------------"< cout<<"A.学校大门B.和平女神像"< cout<<"C.体育馆D.游泳馆"< cout<<"E.商业街F.教学主楼"< cout<<"G.正气广场H.图书馆"< cout<<"I.天健园"< } SightC_IN2()//字母转换为景点 { charkey; cin>>key; switch(key) { case'A': returnA;break; case'B': returnB;break; case'C': returnC;break; case'D': returnD;break; case'E': returnE;break; case'F': returnF;break; case'G': returnG;break; case'H': returnH;break; case'I': returnI;break; default: cout<<"您的输入有误! 请选择A~I! \n";system("pause");system("cls");FunMenue2();C_IN2(); } } intSprint(charitem)//对字母表示的景点输出 { switch(item) { case'A': cout< case'B': cout< case'C': cout< case'D': cout< case'E': cout< case'F': cout< case'G': cout< case'H': cout< case'I': cout< default: cout<<"无此景点\n";return1;break; } return0; } #endif graph.h //构造图及图的相关操作,由狄克斯拉算法改成。 #include"Sight.h" #defineMAXV100 #defineINF32767 typedefintInfoType; //邻接矩阵存储方法 typedefstruct { intedges[MAXV][MAXV]; intn; }MGraph; //狄克斯特拉算法 voidPpath(intpath[],inti,intv) { intk; k=path[i]; if(k==v)return; Ppath(path,k,v); Sprint(k+'A'); cout< } voidDispath(intdist[],intpath[],ints[],intn,intv,inti)//对最短路径输出 { if(s[i]==1) { cout<<""; Sprint(v+'A'); cout< Sprint(i+'A'); cout< "< "; Sprint(v+'A'); cout< Ppath(path,i,v); Sprint(i+'A'); cout< } else cout<<"从"< cout<<"────────────────────────────────────"; } voidDijkstra(MGraphg,intv,intto)//Dijkstrag图中v为起点求出到所有点的最短路径 { intdist[MAXV],path[MAXV];//dist存路径path存顶点 ints[MAXV];//标记 intmindis,i,j,u; for(i=0;i { dist[i]=g.edges[v][i]; s[i]=0; if(g.edges[v][i] elsepath[i]=-1; } s[v]=1;path[v]=0; for(i=0;i { mindis=INF; for(j=0;j { if(s[j]==0&&dist[j] { u=j; mindis=dist[j]; } } s[u]=1; for(j=0;j { if(s[j]==0) { if(g.edges[u][j] { dist[j]=dist[u]+g.edges[u][j]; path[j]=u; } } } } Dispath(dist,path,s,g.n,v,to); } voidDijkstra(MGraphg,intv)//重载,当只有一点求最短路径时,用到 { intto; for(to=0;to { if(to==v)continue; Dijkstra(g,v,to); } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// intpath[10]; intpathF[10]={0}; intBPsize=0; intEofV(MGraphg,intstart) { intcon=0; for(intj=0;j if(g.edges[start][j]! =0&&g.edges[start][j] con++; returncon; } intNest(MGraphg,intstart,inti) { intcon=0; for(intj=0;j { if(g.edges[start][j]! =0&&g.edges[start][j] con++; if(con==i) returnj; } return0; } voidPrint(MGraphg)//打印找到路径 { intTVal=0; for(intj=0;j { TVal=TVal+g.edges[path[j]][path[j+1]]; Sprint(path[j]+'A'); cout<<"---->"; } Sprint(path[j]+'A'); cout<<"\n总长: "< } voidFindAllWay(MGraphg,intstart,intend,intn)//寻找所有路径 { inti; if(start==end) { path[n]=start; BPsize=n+1; Print(g); return; } intnum=EofV(g,start); path[n]=start; for(i=1;i<=num;i++) { if(pathF[Nest(g,start,i)]! =1) { pathF[start]=1; FindAllWay(g,Nest(g,start,i),end,n+1); pathF[start]=0; } } } ////////////////////////////// //Shortest函数 intShortest(intchoice)//最短路径函数 { charfrom,to; inti,j,n; MGraphg;n=9;//图信息 for(i=0;i for(j=0;j if(i! =j) g.edges[i][j]=32767; else g.edges[i][j]=0; g.edges[0][1]=g.edges[1][0]=100; g.edges[0][2]=g.edges[2][0]=500; g.edges[0][6]=g.edges[6][0]=200; g.edges[0][7]=g.edges[7][0]=350; g.edges[2][3]=g.edges[3][2]=150; g.edges[3][5]=g.edges[5][3]=250; g.edges[4][5]=g.edges
- 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 实验