数据结构课设通讯录系统的设计与实现哈希表.docx

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数据结构课设通讯录系统的设计与实现哈希表

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数据结构课设-通讯录系统的设计与实现——哈希表（总18页）

课程设计（论文）任务书

软件学院学　　院　　软件工程专　　业　班

一、课程设计（论文）题目：

　通讯录管理系统的设计与实现——哈希表

二、课程设计（论文）工作自2016年1月4日起至2016年1月10日止

三、课程设计（论文）地点:

软件测试中心（北区测试二室）

四、课程设计（论文）内容要求：

1．本课程设计的目的

⑴训练学生灵活应用所学数据结构知识，独立完成问题分析，结合课程的理论知识，

编写程序求解指定问题；

⑵初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、编码、测试等基本方法和技能；

⑶提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力，巩固、深化学

生的理论知识，提升编程水平。

2．课程设计的任务及要求

1）基本要求：

⑴要求从分析题目的需求入手，按设计抽象数据类型、构思算法、通过设计实现抽

象数据类型、编写上机程序和上机调试等若干步骤完成题目，最终写出完整的报告；

⑵在程序设计阶段应尽量利用已有的标准函数，加大代码的重用率；

⑶程序设计语言推荐使用C/C++，程序书写规范，源程序需加必要的注释；

⑷每位同学需提交可独立运行的程序和规范的课程设计报告。

2）课程设计论文编写要求

⑴理论设计部分以课程设计论文的形式提交，格式必须按照课程设计论文标准格式

进行书写和装订；

⑵课程设计报告包括中文目录、设计任务、需求分析、概要设计、详细设计、编码

实现、调试分析、课设总结、谢辞、参考文献、附录等；

⑶设计部分应包含系统功能模块图，调试分析应包括运行截图等。

3）课程设计评分标准：

⑴学习态度：

10分；

⑵系统设计：

20分；

⑶编程调试：

20分；

⑷回答问题：

20分；

⑸论文撰写：

30分。

4）参考文献：

⑴严蔚敏李冬梅吴伟民著.数据结构（C语言版）[M].人民邮电出版社.2015.2

⑵李春葆.数据结构教程上机实验指导[M].清华大学出版社.2013.1

⑶何钦铭,冯燕等.数据结构课程设计[M].浙江大学出版社.2007.8

5）课程设计进度安排

⑴准备阶段（4学时）：

选择设计题目、了解设计目的要求、查阅相关资料；

⑵程序模块设计分析阶段（4学时）：

程序概要设计、详细设计；

⑶代码编写调试阶段（8学时）：

程序模块代码编写、调试、测试；

⑷撰写论文阶段（4学时）：

总结课程设计任务和设计内容，撰写课程设计论文。

学生签名：

2016年1月4日

6）课程设计题目具体要求：

任务：

利用哈希表完成通讯录的一般性管理工作：

（1）添加信息；

（2）显示信息：

可以按照手机或联系人的姓名拼音排序显示；

（3）查找：

用名字和手机号分别作为查找的依据，进行查找；

（4）编辑信息；

（5）删除信息；

（6）保存到文件；

要求：

（1）每条记录至少包括姓名、手机、QQ、电子邮箱、城市、邮编等信息。

（2）界面友好，演示程序以用户和计算机的对话方式进行，可反复操作。

课程设计（论文）评审意见

（1）学习态度（10分）：

优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；

（2）系统设计（20分）：

优（）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；

（3）编程调试（20分）：

优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；

（4）回答问题（20分）：

优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；

（5）论文撰写（30分）：

优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；

（6）格式规范性及考勤是否降等级：

是（　）、否（　）

评阅人：

　职称：

讲师

2016年1月12日

一.设计任务-------------------------------------------------------------------------------1

二.需求分析-------------------------------------------------------------------------------1

三.系统设计-------------------------------------------------------------------------------2

四.编码实现-------------------------------------------------------------------------------6

五.调试分析-------------------------------------------------------------------------------10

六.课设总结-------------------------------------------------------------------------------15

七.谢辞-------------------------------------------------------------------------------------15

八.参考文献--------------------------------------------------------------------------------15

一、设计任务

通讯录管理系统的设计与实现——哈希表

任务：

利用哈希表完成通讯录的一般性管理工作：

（1）添加信息；

（2）显示信息：

可以按照手机或联系人的姓名拼音排序显示；

（3）查找：

用名字和手机号分别作为查找的依据，进行查找；

（4）编辑信息；

（5）删除信息；

（6）保存到文件；

要求：

（1）每条记录至少包括姓名、手机、QQ、电子邮箱、城市、邮编等信息。

（2）界面友好，演示程序以用户和计算机的对话方式进行，可反复操作。

二、需求分析

本问题的关键和难点在于如何解决散列的问题。

由于结点的个数无法的知，并且如果采用线性探测法散列算法，删除结点会引起“信息丢失”的问题。

所以采用链地址法散列算法。

采用拉链法，当出现同义词冲突时，使用链表结构把同义词链接在一起，即同义词的存储地址不是散列表中其他的空地址。

首先，解决的是定义链表结点，在拉链法中，每个结点对应一个链表结点，它由三个域组成，而由于该程序需要分别用电话号码和用户名为关键字建立哈希表，所以该链表结点它是由四个域组成.name[16]、num[11]和address[20]都是char浮点型，输入输出都只能是浮点型的。

采用拉链法，其中的所有同义词构成一个单链表，再由一个表头结点指向这个单链表的第一个结点。

这些表头结点组成一个一维数组，即哈希表。

数组元素的下标对应由散列函数求出的散列地址。

其次，设计散列函数，本程序需要设计两个散列函数才能解决问题，程序需要分别为以电话号码和用户名为关键字建立哈希表。

所以要分别以用户名、号码为关键字建立两个散列函数，

对于以号码为关键字的散列函数，是将十一个数字全部相加，然后对20求余。

得到的数作为地址。

对于以用户名为关键字的散列函数，是将所有字母的ASCLL码值相加，然后对20求余。

再次，需要实现添加结点的功能，则其中必须包括一个输入结点信息、添加结点的函数；

需要实现查找函数，则必须包括一个查找结点的函数；需要对文件进行保存，则必需要包括

保存文件函数。

还需要包括一个主菜单和一个主函数。

三、系统设计

在拉链法中，每个结点对应一个链表结点，它由三个域组成，而由于该程序需要分别用电话号码和用户名为关键字建立哈希表，所以该链表结点它是由四个域组成，链地址法结点结构如图：

name[16]num[11]address[20]next

其中name[16]和num[11]是分别为以电话号码和用户名为关键字域，存放关键字；address[20]

为结点的数据域，用来存储用户的地址。

Next指针是用来指向下一个结点的地址。

主要算法的流程图如下：

初始化散列链表

（1）并为其动态分配内存空间

初始化散列链表

（2）并为其动态分配内存空间

Hash：

SASH2:

Apend（）

FIND:

首先定义结点结构体类型，在拉链法中，每个结点对应一个链表结点，它由三个域组成，而由于该程序需要分别用电话号码和用户名为关键字建立哈希表，所以该链表结点它是由四个域组成，链地址法结点结构如图：

name[16]num[11]address[20]next

其中name[16]和num[11]是分别为以电话号码和用户名为关键字域，存放关键字；address[20]

为结点的数据域，用来存储用户的地址。

next指针是用来指向下一个结点的地址。

#include用来输入/输出文件流类包含的文件是fstream。

unsignedint

key和unsignedintkey2由于题目要求分别以电话号码和用户名为关键字，所以在此设计两个关键字。

其次，设计两个hash（）函数，以电话号码为关键字建立哈希函数hash（charnum[11]）。

哈希函数的主旨是将电话号码的十一位数字全部加起来，然后在对20求余。

将计算出来的数作为该结点的地址赋给key。

以用户名为关键字建立哈希函数hash2（charname[8]）。

利用强制类型转换，将用户名的每一个字母的ASCLL码值相加并且除以20后的余数。

将计算出来的数作为该结点的地址赋给key2。

再次，建立结点，并添加结点，利用拉链法解决冲突。

建立结点应包括动态申请内存空间。

向结点中输入信息。

同时将结点中的next指针等于null。

添加结点，首先需要利用哈希函数计算出地址即关键字，其次将该结点插入以关键字为地址的链表后，当然由于分别以用户名和电话号码为关键字，所以分两种情况，如果以用户名为关键字则调用voidhash2（charname[8]）函数，并且将结点插入对应的散列链表中，如果以电话号码为关键字则调用voidhash（charnum[11]）函数，并且将结点插入对应的散列链表中。

并且，需要两个建立散列链表的函数，分别动态申请一定的空间，用于动态申请散列链表。

voidcreate（）用来动态创建以电话号码为关键字的链表数组，voidcreate2（）用来动态创建以用户名为关键字的链表数组。

同样，需要两个显示链表的函数，利用for循环和while语句将表中信息按要求输出来。

想要实现查找功能，同样需要两个查找函数，无论以用户名还是以电话号码为关键字，首先，都需要利用hash函数来计算出地址。

再依次对比，如果是以电话号码为关键字，比较其电话号码是否相同，如果相同则输出该结点的所有信息，如果以用户名为关键字，则比较用户名是否相同，如果相同则输出该结点的所有信息。

如果找不到与之对应相同的，则输出“无记录”。

同时需要一个保存文件的函数，利用一个for循环，当用hash函数计算的地址，在链表的动态申请的数组范围之内，则创建一个文件流对象，并将结点信息保存在该文件中。

最后，需要创建一个主菜单和一个主函数，主菜单便于用户的使用，主函数中，包括所有功能对应的数值，使之和主菜单相吻合。

四、编码实现

#include

#include

#include

usingnamespacestd;

#defineNULL0

unsignedintkey;//用来输入/输出文件流类

unsignedintkey2;//key和key2分别是用做了电话号码和姓名的关键字

int*p;

structnode//新建节点（用户姓名、地址、qq、邮箱、城市、邮编、电话号码、指向下一个结点的指针）

{

charname[16],address[20],qq[10],email[20],city[20],PC[6];

charnum[11];

node*next;

};

typedefnode*pnode;

typedefnode*mingzi;//声明了名字和电话两个指针

node**phone;

node**nam;

node*a;

voidhash（charnum[11]）//以电话号码为关键字建立哈希函数

{

inti=3;

key=（int）num[2];

while（num[i]!

=NULL）

{

key+=（int）num[i];

i++;

}

key=key%20;

}

voidhash2（charname[16]）//姓名为关键字建立哈希函数

{

inti=1;

key2=（int）name[0];

while（name[i]!

=NULL）

{

key2+=（int）name[i];

i++;

}

key2=key2%20;

}

//强制类型转换，将用户名的每一个字母的ASCLL码值相加并且除以20后的余数

node*input（）//输入节点信息，建立结点，并将结点的next指针指空

{

node*temp;

temp=newnode;

temp->next=NULL;

cout<<"输入姓名：

"<

cin>>temp->name;

cout<<"输入地址：

"<

cin>>temp->address;

cout<<"输入qq：

"<

cin>>temp->qq;

cout<<"输入城市：

"<

cin>>temp->city;

cout<<"输入邮箱：

"<

cin>>temp->email;

cout<<"输入邮编：

"<

cin>>temp->PC;

cout<<"输入电话：

"<

cin>>temp->num;

returntemp;

}//对于指针类型返回的是地址

intapend（）//添加节点

{

node*newphone;

node*newname;

newphone=input（）;

newname=newphone;

newphone->next=NULL;

newname->next=NULL;

hash（newphone->num）;//利用哈希函数计算出对应关键字的存储地址

hash2（newname->name）;

newphone->next=phone[key]->next;//利用电话号码为关键字插入

phone[key]->next=newphone;//是采用链地址法，拉链法处理冲突的散列表结构

newname->next=nam[key2]->next;//利用用户名为关键字插入

nam[key2]->next=newname;

return0;

}

voidcreate（）//新建节点

{

inti;

phone=newpnode[20];//动态创建对象数组，C++课本P188页

for（i=0;i<20;i++）

{

phone[i]=newnode;

phone[i]->next=NULL;

}

}

voidcreate2（）//新建节点

{

inti;

nam=newmingzi[20];

for（i=0;i<20;i++）

{

nam[i]=newnode;

nam[i]->next=NULL;

}

}

（此为部分代码）

五、调试分析

1、语法错误及修改：

由于本算法使用了链表结构和拉链法解决冲突的问题，所以程序可以相对来说得到简化，语句相对简洁。

并且冲突得到很好的解决。

所以出现的语法问题主要在于子函数和变量的定义，括号的配对，关键字和函数名称的书写，以及一些库函数的规范使用。

这些问题均可以根据编译器的警告提示，对应的将其解决。

2、逻辑问题修改和调整：

链表结构方法虽然方便了运行，但是增加了对算法过程的认识难度。

在本程序中每一个函数中都需要涉及到指针的操作。

所以需要仔细分析函数中的指针指向。

在插入结点，查找结点时尤为突出。

对于主菜单和主函数的对应，一定要一致，这样才能保证运行时不会出错。

3、时间，空间性能分析：

散列法本质上是一种通过关键字直接计算存储地址的方法。

在理想情况下，散列函数可以把结点均匀地分布到散列表中，不发生冲突，则查找过程无需比较，其时间复杂度O（n）=1。

但在实际使用过程中，为了将范围广泛的关键字映射到一组连续的存储空间，往往会发生同义词冲突，这时在查找过程中就需要进行关键字比较。

因此散列法的查找性能取决于3个因素：

散列函数、冲突处理方法和填充因子。

拉链法可以从根本上杜绝二次聚集，从而提高散列表的均匀度，提高查找性能。

当散列函数和冲突处理办法固定时，散列法的查找性能就取决于散列表的填充因子。

填充因子a=表中已有的结点数/表的长度。

填充因子a标志表的添满程度。

很显然，a越小则发生冲突的机会就越小；反之，a越大冲突的机会就越大，查找的性能也就越低。

哈希表链地址法查找成功的平均查找长度SNc=1+a/2。

链地址法查找不成功的平均查找长度Un满足：

Unc=a+e-a.由以上可以看出，散列表的平均查找长度是填充因子的函数，和散列表的长度没有关系，因此在实际应用中，我们应该选择一个适当的填充因子，以便把平均查找长度控制在一个尽量小的范围内。

六、课设总结

经验和体会：

最初拿到这个问题，因为以前在做C++语言课程设计的时候拿到的也是这个题目，所以很熟悉，但是数据结构课上多用的是C，所以用C++来设计并且参考了以前做的题目，联系了数据结构课本上和题目要求做出了设计。

刚开始想到的是电话号码的存储肯定不是固定的一成不变的，所以需要建立动态链表，并且如果采用线性探测法散列算法解决冲突问题，删除结点会引起“信息丢失”的问题。

因为在线性探测散列法中，我请教了同学，处理冲突的方式是把同义词放到散列表中的下一个空地址，而查找是沿着同一个路径进行的。

因此当删除了一个结点后，由于标志数组被更新，其后的同义词也将不再被查找到。

而采用拉链法，当出现同义词冲突时，使用链表结构把同义词链接在一起，即同义词的存储地址不是散列表中其他的空地址。

因此需要进行详细的分析来发现和解决这些情况。

这也是一个对问题从认识到建立模型，之后提出方法，修改方法，最终解决问题的过程。

七、谢辞

感谢华东交大软件学院与王英华老师给了我课程设计这个平台，让我有了这个磨砺自己与锻炼能力的机会，感谢同学们耐心帮我解决问题。

八、参考文献

⑴严蔚敏李冬梅吴伟民著.数据结构（C语言版）[M].人民邮电出版社.2015.2

⑵李春葆.数据结构教程上机实验指导[M].清华大学出版社.2013.1

⑶何钦铭,冯燕等.数据结构课程设计[M].浙江大学出版社.2007.8