数据结构课程设计实验1城市链表.docx

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数据结构课程设计实验1城市链表

数据结构课程设计实验报告

实验一链表部分选题为：

2.4.3—城市链表

1、需求分析

（1）创建一个带有头结点的单链表。

（2）结点中应包含城市名和城市的位置坐标。

（3）对城市链表能够利用城市名和位置坐标进行有关查找、插入、删除、更新等操作。

（4）能够对每次操作后的链表动态显示。

2、概要设计

为了实现以上功能，可以从以下3个方面着手设计。

（1）主界面设计

为了实现城市链表相关操作功能的管理，设计一个含有多个菜单项的主控菜单子程序以系统的各项子功能，方便用户使用本程序。

本系统主控菜单运行界面如下所示。

（2）存储结构设计

本系统主要采用链表结构类型来表示存储在“城市链表”中的信息。

其中链表结点由4个分量组成：

城市名name、城市的横坐标posx、城市的纵坐标posy、指向下一个结点的指针next。

（3）系统功能设计

本程序设计了9个功能子菜单，其描述如下：

1建立城市链表。

由函数creatLink（）实现。

该功能实现城市结点的输入以及连接。

2插入链表记录。

由函数insert（）实现。

该功能实现按坐标由小到大的顺序将结点插入到链表中。

3查询链表记录。

由searchName（）函数和searchPos（）函数实现。

其中searchName（）实现按照城市名查询的操作，searchPos（）实现按照城市坐标查询的操作。

4删除链表记录。

由delName（）函数和delPos（）函数实现。

其中delName（）函数实现按照城市名删除的操作，delPos（）函数实现按照城市坐标删除的操作。

5显示链表记录。

由printList（）函数实现。

该功能实现格式化的链表输出操作，可以显示修改后的链表状态。

6更新链表信息。

由update（）函数实现。

该功能实现按照城市名更新城市的坐标信息。

7返回城市坐标。

由getPos（）函数实现。

该功能实现给定一个已存储的城市，返回其坐标信息的操作。

8查看与坐标P距离小于等于D的城市。

由getCity（）函数实现。

该功能实现返回与给定坐标P距离小于等于D的城市名称。

9退出链表系统。

由exit（0）实现。

3、模块设计

（1）模块设计

本程序包含两个模块：

主程序模块和链表操作模块。

其调用关系如下图所示：

（2）系统子程序及功能设计

本系统共设置3个子程序，各程序的函数名及功能说明如下：

①LinklistcreatLink（）//创建一个城市链表，返回头结点地址

②printList（LinklistL）//打印头结点地址为L的城市链表

③intsearchName（LinklistL,charname[20]）//以城市名查找

④intsearchPos（LinklistL,intpx,intpy）//以城市坐标查找

⑤intinsert（LinklistL,Linklistcity）//插入

⑥intdelName（LinklistL,charname[20]）//利用城市名称删除

⑦intdelPos（LinklistL,intpx,intpy）//利用坐标删除

⑧intupdate（LinklistL,charname[20]）//更新

⑨intgetPos（LinklistL,charname[20]）//给定一个城市名,返回城市坐标

⑩intgetCity（LinklistL,intpx,intpy,intd）//给定一个城市坐标P,返回距离小于等于d的城市

⑪voidmain（）//主函数，实现链表各项操作的选择

（3）函数主要调用关系图

本系统3个子程序之间的主要调用关系如图所示。

4、详细设计

（1）数据类型定义

typedefstructLNode{//城市结点

charname[20];

intposx;//横坐标

intposy;//纵坐标

structLNode*next;

}LNode,*Linklist;

（2）系统主要子程序详细设计

①建立城市链表

LinklistcreatLink（）//创建一个城市链表，返回头结点地址

{

LinklistL=（Linklist）malloc（LEN）;//头结点

L->next=NULL;

Linklistp;

charname[20];

intpx;

intpy;

charend[4]="end";

printf（"请输入城市名称、横坐标和纵坐标，建立城市链表，以'end'为输入结束标志\n"）;

printf（"请输入城市名称：

"）;

scanf（"%s",name）;

while（strcmp（name,end））

{

printf（"请输入横坐标x:

"）;

scanf（"%d",&px）;

printf（"请输入纵坐标y：

"）;

scanf（"%d",&py）;

p=（Linklist）malloc（LEN）;//新结点

strcpy（p->name,name）;

p->posx=px;

p->posy=py;

insert（L,p）;//插入新结点

printf（"请输入城市名称：

"）;

scanf（"%s",name）;

}

return（L）;

}

②插入链表记录

intinsert（LinklistL,Linklistcity）{//插入

Linklistp=L->next;

Linklistp_prior=L;

while（p!

=NULL&&city->posx>=p->posx）

{

if（p->posx==city->posx&&p->posy==city->posy）

{

printf（"重复输入！

\n"）;return0;

}

p=p->next;

}//确定city插入的位置

while（p_prior->next!

=p）

{

p_prior=p_prior->next;

}

if（p==NULL）

{

p=p_prior;

city->next=NULL;

p->next=city;

}

else//若为空表，插到头结点之后

{

p=p_prior;

city->next=p->next;

p->next=city;

}

return1;

}

③按名称删除链表记录

intdelName（LinklistL,charname[20]）{//利用城市名称删除

intflag=0;

intseat=1;

Linklistp=L;

if（p->next==NULL）

printf（"该链表中没有元素,删除失败\n"）;

else

{

while（p->next!

=NULL）

{

if（!

strcmp（p->next->name,name））

{

flag=1;

printf（"城市%s被删除\n",name）;

Linklistq=p->next;

p->next=q->next;

free（q）;

}

else{p=p->next;}

}

}

returnflag;

}

5、测试分析

（1）实验中遇到的问题以及对设计与实现的回顾讨论和分析

1城市链表在开始的建立时，由于头结点指针的判断错误，导致链表头结点中存有信息，而在后面的插入和删除操作中并未考虑到，导致链表记录出错，指针错位。

2在链表的删除过程中，由于删除的时判断的结点，故应找到起前驱指针，一开始并未考虑到这些，在无法删除的时候才想起来改进方法，后来设置了一个prior指针，专门找到对应结点的前驱，方便删除操作。

3课题拓展训练为为城市加入其他信息，如人口数等。

考虑到此项添加仅是在数据定义中再加入一个数据项，为了方便实验进行与演示，就没有进行扩展。

如需实现，可在Lnode的定义中，加入intnum等语句。

4链表建立初期，个人的想法是按照新增结点插入按顺序插入到链表中，删除时可以按照城市名称和城市坐标进行删除。

在具体的实现过程中，使用了菜单选择的方法，方便用户使用系统。

（2）算法的时空分析

算法使用动态分配空间的方式执行，故其执行时间与链表记录个数有关，如果有n个城市结点，其时间复杂度为O（n）。

（3）经验和体会

通过本次实验，对于链表部分的相关功能，如插入、删除、排序等相关算法进一步熟悉了。

能够利用所学知识，解决相关问题，并能够正确解决实验过程中出现的差错。

（4）测试功能展示

1城市链表的建立

在主菜单下，用户输入1并回车，然后按照提示建立城市链表，运行结果如下所示：

2插入链表记录

3查询链表记录：

4删除链表记录

5显示链表记录

6更新链表信息

7返回城市坐标

8查看与坐标P距离小于等于D的城市

6、源程序清单

#include

#include

#include

#include

#defineLENsizeof（LNode）

typedefstructLNode{

charname[20];

intposx;//横坐标

intposy;//纵坐标

structLNode*next;

}LNode,*Linklist;

//用于城市结点

intinsert（LinklistL,Linklistcity）;

LinklistcreatLink（）//创建一个城市链表，返回头结点地址

{

LinklistL=（Linklist）malloc（LEN）;//头结点

L->next=NULL;

Linklistp;

charname[20];

intpx;

intpy;

charend[4]="end";

printf（"请输入城市名称、横坐标和纵坐标，建立城市链表，以'end'为输入结束标志\n"）;

printf（"请输入城市名称：

"）;

scanf（"%s",name）;

while（strcmp（name,end））

{

printf（"请输入横坐标x:

"）;

scanf（"%d",&px）;

printf（"请输入纵坐标y：

"）;

scanf（"%d",&py）;

p=（Linklist）malloc（LEN）;//新结点

strcpy（p->name,name）;

p->posx=px;

p->posy=py;

insert（L,p）;//插入新结点

printf（"请输入城市名称：

"）;

scanf（"%s",name）;

}

return（L）;

}

voidprintList（LinklistL）

{//打印头结点地址为L的城市链表

printf（"\n------------------------\n"）;

printf（"城市\t坐标\n"）;

printf（"-------------------------\n"）;

Linklistp=L->next;

intn=1;

if（L->next==NULL）printf（"该链表中没有元素\n"）;

else

while（p!

=NULL）

{

printf（"%s",p->name）;

printf（"\t（%d,%d）\n",p->posx,p->posy）;

p=p->next;

}

printf（"-------------------------\n"）;

return;

}

intsearchName（LinklistL,charname[20]）{//以城市名查找

intflag=0;

Linklistp=L->next;

if（L->next==NULL）printf（"该链表中没有元素,查找失败\n"）;

else

{

while（p!

=NULL）{

if（!

strcmp（p->name,name））

{

flag=1;

printf（"您要查找的是%s城市\n",p->name）;

printf（"该城市坐标为（%d,%d）\n",p->posx,p->posy）;

}

p=p->next;

}

}

returnflag;

}

intsearchPos（LinklistL,intpx,intpy）{//以城市坐标查找

intflag=0;

Linklistp=L->next;

if（L->next==NULL）printf（"该链表中没有元素,查找失败\n"）;

else

{

while（p!

=NULL）{

if（p->posx==px&&p->posy==py）

{

flag=1;

printf（"您要查找城市坐标为（%d,%d）\n",p->posx,p->posy）;

printf（"该城市是%s\n",p->name）;

}

p=p->next;

}

}

returnflag;

}

intinsert（LinklistL,Linklistcity）{//插入

Linklistp=L->next;

Linklistp_prior=L;

while（p!

=NULL&&city->posx>=p->posx）

{

if（p->posx==city->posx&&p->posy==city->posy）

{

printf（"重复输入！

\n"）;return0;

}

p=p->next;

}//确定city插入的位置

while（p_prior->next!

=p）

{

p_prior=p_prior->next;

}

if（p==NULL）

{

p=p_prior;

city->next=NULL;

p->next=city;

}

else//若为空表，插到头结点之后

{

p=p_prior;

city->next=p->next;

p->next=city;

}

return1;

}

intdelName（LinklistL,charname[20]）{//利用城市名称删除

intflag=0;

intseat=1;

Linklistp=L;

if（p->next==NULL）

printf（"该链表中没有元素,删除失败\n"）;

else

{

while（p->next!

=NULL）

{

if（!

strcmp（p->next->name,name））

{

flag=1;

printf（"城市%s被删除\n",name）;

Linklistq=p->next;

p->next=q->next;

free（q）;

}

else{p=p->next;}

}

}

returnflag;

}

intdelPos（LinklistL,intpx,intpy）{//利用坐标删除

intflag=0;

Linklistp=L;

if（p->next==NULL）

printf（"该链表中没有元素,删除失败\n"）;

else

{

while（p->next!

=NULL）

{

if（p->next->posx==px&&p->next->posy==py）

{

Linklistq=p->next;

p->next=q->next;

free（q）;

flag=1;

printf（"坐标为（%d,%d）的城市被删除\n",px,py）;

}

else{p=p->next;}

}

}

returnflag;

}

intupdate（LinklistL,charname[20]）{//更新

intflag=0;

Linklistp=L->next;

if（L->next==NULL||L==NULL）printf（"该链表中没有元素,更新失败\n"）;

else

{

while（p!

=NULL）{

if（!

strcmp（p->name,name））

{

flag=1;

printf（"您要更新的是%s城市\n",p->name）;

printf（"请输入横坐标x:

"）;

scanf（"%d",&p->posx）;

printf（"请输入纵坐标y:

"）;

scanf（"%d",&p->posy）;

}

p=p->next;

}

}

returnflag;

}

intgetPos（LinklistL,charname[20]）{//给定一个城市名,返回城市坐标

intflag=0;

Linklistp=L->next;

if（L->next==NULL||L==NULL）printf（"该链表中没有元素,返回坐标失败\n"）;

else

{

while（p!

=NULL）{

if（!

strcmp（p->name,name））

{

flag=1;

printf（"您要查看的是%s城市\n",p->name）;

printf（"该城市坐标为:

（%d,%d）\n",p->posx,p->posy）;

}

p=p->next;

}

}

returnflag;

}

intgetCity（LinklistL,intpx,intpy,intd）{//给定一个城市坐标P,返回距离小于等于d的城市

intflag=0;

doubledistance;

Linklistp=L->next;

if（L->next==NULL||L==NULL）printf（"该链表中没有元素,返回坐标失败\n"）;

else

{

while（p!

=NULL）{

distance=sqrt（（p->posx-px）^2+（p->posy-py）^2）;

if（distance<=d）

{

flag=1;

printf（"该城市为:

%s",p->name）;

}

p=p->next;

}

}

printf（"\n"）;

returnflag;

}

voidmain（）

{

LinklistL=NULL;

printf（"\n**************欢迎使用城市链表系统***************\n"）;

printf（"*1建立城市链表*\n"）;

printf（"*2插入链表记录*\n"）;

printf（"*3查询链表记录*\n"）;

printf（"*4删除链表记录*\n"）;

printf（"*5显示链表记录*\n"）;

printf（"*6更新链表信息*\n"）;

printf（"*7返回城市坐标*\n"）;

printf（"*8查看与坐标P距离小于等于D的城市*\n"）;

printf（"*9退出链表系统*\n"）;

printf（"*************欢迎使用城市链表系统****************\n"）;

intmain_flag=0;

intflag;

intmenu;

printf（"请选择1-9：

"）;

scanf（"%d",&menu）;

while（menu）

{

switch（menu）

{

case1:

//建立城市链表

{

L=creatLink（）;

printf（"建立城市链表：

"）;

printList（L）;

main_flag=1;

break;

}

case2:

//插入链表记录

{

if（main_flag==1）

{

charname[20];

intpx,py;

printf（"请输入城市名称：

"）;

scanf（"%s",name）;

printf（"请输入横坐标x:

"）;

scanf（"%d",&px）;

printf（"请输入纵坐标y:

"）;

scanf（"%d",&py）;

Linklistp=（Linklist）malloc（LEN）;//新结点

strcpy（p->name,name）;

p->posx=px;

p->posy=py;

insert（L,p）;//有序的插入新结点

printf（"插入后的城市链表为：

"）;

printList（L）;

}

elseprintf（"\nERROR:

链表还没有建立，请先建立链表\n"）;

break;

}

case3:

//查询链表记录

{

intway;

charname[20];

intpx,py;

if（L!

=NULL）

{

if（main_flag）

{

printf（"选择查找方式：

1.按城市名2.按城市坐标\t选择:

"）;

scanf（"%d",&way）;

if（way==1）

{

printf（"\n请输入城市名:

"）;

scanf（"%s",name）;

flag=searchName（L,name）;

if（flag==0）printf（"无此城市记录，查找失败！

\n"）;

}

elseif（way==2）

{

printf（"请输入横坐标x:

"）;

scanf（"%d",&px）;