数据结构课程设计猴子吃桃问题DOC.docx
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数据结构课程设计猴子吃桃问题DOC
数学与计算机学院
课程设计说明书
课程名称:
课程代码:
6015059
题目:
年级/专业/班:
学生姓名:
学 号:
***************
开始时间:
2014年5月14日
完成时间:
2014年5月28日
课程设计成绩:
学习态度及平时成绩(20)
技术水平与实际能力(20)
完成情况(20)
创新(5)
说明书(计算书、图纸、分析报告)撰写质量(35)
总分(100)
指导教师签名:
年月日
1需求分析……………………………………………………………………3
2概要设计……………………………………………………………………3
3详细设计……………………………………………………………………4
4调试分析……………………………………………………………………11
5用户使用说明………………………………………………………………12
6测试结果……………………………………………………………………12
7 结论………………………………………………………………………14
致谢……………………………………………………………………………15
参考文献………………………………………………………………………15
摘要
本课程设计主要解决猴子吃桃子的问题。
一群猴子摘了一堆桃子,他们每天都吃当前桃子的一半且再多吃一个,到了第10天就只余下一个桃子。
用多种方法实现求出原来这群猴子共摘了多少个桃子。
在课程设计中,系统开发平台为Windows2000,程序设计设计语言采用VisualC++,数据库采用MSSQL2000,程序运行平台为Windows98/2000/XP。
在整个程序中分别采用数组数据结构、链数据结构、递归等结构形式实现此问题的求解。
程序通过调试运行,初步实现了设计目标。
关键词:
程序设计;C++;数组;链;递归;猴子吃桃
引言
在日常生活中经常遇到一些与数据计算有关的问题,许多与猴子吃桃问题类似的问题要求用计算机程序语言来解决,用这个程序算法可以解决一些类似问题,以便利于生活实际。
1需求分析
1.1任务与分析
任务功能:
有一群猴子摘了一堆桃子,他们每天都吃当前桃子的一半且再多吃一个,到了第10天就只余下一个桃子。
用多种方法实现求出原来这群猴子共摘了多少个桃子
要求:
采用数组数据结构实现上述求解
采用链数据结构实现上述求解
采用递归实现上述求解
如果采用4种方法者,适当加分
分析:
这个课程设计分为三个部分,即分别用三种不同的方法解决猴子吃桃子问题。
每个部分都有不同的算法思想。
用数组结构实现的算法,通过构造求桃子数的数组,然后输出要求的项来实现。
用链结构实现的算法,则是建立链表,将每天的桃子数目存入链表,然后输出第一天的桃子数。
用递归结构实现的算法,是通过函数本身的特点,反复调用自身,最后找到递归的出口,求得算法的解。
1.2测试数据
输入任意一篇文章,按要求输入功能序号与字符串。
测试是否能按要求输出正确结果。
2概要设计
C是结构式语言。
结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化,即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。
这种结构化方式可使程序层次清晰,便于使用、维护以及调试。
C语言是以函数形式提供给用户的,这些函数可方便的调用,并具有多种循环、条件语句控制程序流向,从而使程序完全结构化。
如果用数组结构解决这个问题,把猴子吃桃的天数倒过来看的话,以天数作为数组的下标i,剩下桃子的个数a[i]的递推公式为a[i]=(a[i-1]+1)*2。
a[i]实际代表了倒数第i天剩下的桃子数。
所以可以求得此数组的通项公式为a[i]=3*2e(i-1)-2(i>=2)。
如果用链结构解决这个问题,建立一个链表,根据每天桃子数与后一天桃子数的关系n=2*n+2,依次将每天的桃子数存进链表中,最后输出第一天的桃子数。
如果用递归结构解决这个问题,要求利用他们每天都吃当前桃子的一半且再多吃一个这一特点,设计一个递归算法。
3 详细设计
3.1 数组结构
把猴子吃桃的天数倒过来看的话,以天数作为数组的下标i,剩下桃子的个数a[i]的递推公式为a[i]=(a[i-1]+1)*2。
a[i]实际代表了倒数第i天剩下的桃子数。
所以可以求得此数组的通项公式为a[i]=3*pow(2,(i-1))-2(i>=2)。
数组结构算法的流程图如图3-1:
图3-1
intday,tao[11];//定义数组和下标
tao[0]=0;//tao[0]赋值为0
tao[1]=1;//倒数第一天的桃子数为1
for(day=2;day<=10;day++)
tao[day]=3*pow(2,day-1)-2;//给数组的赋值
printf("最初的桃子数为%d\n",tao[10]);//输出最初的桃子数
3.2链表结构
用链结构实现这个算法,其核心是利用链表这种存储结构,将每天的桃子数存储在链表中,在链表中实现数的递推。
首先是建立一个空链表,产生一个头结点,且将头结点的地址赋给L。
然后把每天的桃子数从链表的第一个结点插入链表。
最后第一天的桃子数被最后一个插入链表,成为链表中第一个值,将其赋给e,最后只要输出e即得到第一天的桃子数。
建立单链表的程序代码如下:
voidInitList(LinkList&L)//构造一个空链链表
{
L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));//产生头结点,并使L指向此头结点
if(!
L)exit(OVERFLOW);
L->next=NULL;
}
这个算法中,我运用了单链表,单链表每个结点由数据和指向后驱结点指针两部分构成。
在插入数据时,将插入的位置的前一项的原有后去指针赋给此结点的后去指针,然后把插入结点的data地址赋给前一结点的后驱指针,插入就完成了。
插入结点的程序代码如下:
StatusListInsert(LinkListL,inti,ElemTypee)//在第i个位置之前插入元素e
{
intj=0;//计数器初值为0
LinkLists,p=L;//p指向头结点
while(p&&j { j++; p=p->next; } 3.3递归 设计递归算法,利用x=2*x+2,定义一个函数sum_fan,然后不断调用自身,求得第一天的桃子数。 递归算法的流程图如图3-3 主要程序代码如下: intsum_fan(intn,inti)//子函数sum_fun,参数n和i接受主函数的参数x和day { if(i>0) { n=sum_fan((n+1)*2,--i);//每一次都用((n+1)*2)的值去调用子函数本身 } returnn;//返回结果 ) 程序完整代码 //zhanghang123.cpp: 主项目文件。 #include"stdafx.h" #include #include #include #include"iostream" #include"stdlib.h" usingnamespaceSystem; //ConsoleApplication1.cpp: 主项目文件。 voidmethod1()//数组实现 { intday,tao[11];//定义数组和下标 tao[0]=0;//tao[0]赋值为0 tao[1]=1;//倒数第一天的桃子数为1 for(day=2;day<=10;day++) tao[day]=3*pow(2.0,day-1)-2;//给数组的赋值 printf("最初的桃子数为%d\n",tao[10]);//输出最初的桃子数 getchar(); } intsum_fan(intn,inti)//子函数sum_fun,参数n和i接受主函数的参数x和day { if(i>0) { n=sum_fan((n+1)*2,--i);//每一次都用((n+1)*2)的值去调用子函数本身 } returnn;//返回结果 } voidmethod3()//递归 { intsum; intday=9;//实现函数调用的次数 intx=1;//最后一天还剩得一个桃子 sum=sum_fan(x,day);//调用子函数sum_fan,并把返回得结果赋给sum printf("%d",sum); getchar(); } #defineTRUE1 #defineFALSE0 #defineERROR0 #defineOVERFLOW0 #defineOK1 #defineNULL0 typedefintStatus; typedefintElemType; structLNode { ElemTypedata; LNode*next; }; typedefLNode*LinkList; voidInitList(LinkList&L)//构造一个空链链表 { L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));//申请内存,产生头结点,并使L指向此头结点 if(! L)exit(OVERFLOW);//判断是否申请成功 L->next=NULL;//next指针置空 } StatusGetElem(LinkListL,inti,ElemType&e)//当第i个元素存在的时,将其值赋给e { intj=1;//计数器初值为0 LinkListp=L->next;//p指向第一个结点 while(p&&j { j++; p=p->next; } if(! p||j>i) returnERROR; e=p->data; returnOK; } StatusListInsert(LinkListL,inti,ElemTypee)//在第i个位置之前插入元素e { intj=0;//计数器初值为0 LinkLists,p=L;//p指向头结点 while(p&&j { j++; p=p->next; } if(! p||j>i-1)return0;//当第i节点不存在时 s=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));//生成新的结点 s->data=e; s->next=p->next;//新结点指向原第i个结点 p->next=s;//原第i-1个结点指向新结点 return1; } voidmethod2() { LinkListL; inti,e,n; InitList(L);//初始化链表 for(i=1,n=1;i<10;i++) { n=2*n+2;//将每一天的桃子数赋值给n ListInsert(L,1,n);//将n的值输入链表 } GetElem(L,1,e); printf("%d",e);//输出桃子的数目 getchar(); } intmain(array : String^>^args) { L: system("cls"); puts("选择需要的方法来求解: 请输入数字选项: "); puts("*****************************"); puts("1.数组求解法;"); puts("2.链表求解法;"); puts("3.递归求解法;"); puts("*****************************"); chara=getchar(); if(a=='1') { method1(); puts("\n请按任意键返回: "); getchar(); gotoL; } elseif(a=='2') { method2(); puts("\n请按任意键返回: "); getchar(); gotoL; } elseif(a=='3') {method3(); puts("\n请按任意键返回: "); getchar(); gotoL; } else puts("请输入合法的选项;"); gotoL; return0; } 4调试分析 运行环境 在本课程设计中,系统开发平台为Windows2000,程序设计语言为VisualC++6.0,程序的运行环境为VisualC++6.0。 VisualC++一般分为三个版本: 学习版、专业版和企业版,不同的版本适合于不同类型的应用开发。 实验中可以使用这三个版本的任意一种,在本课程设计中,以VisualC++6.0为编程环境。 MicrosoftVisualC++6.0是Microsoft公司的MicrosoftVisualStudio6.0开发工具箱中的一个C++程序开发包。 VisualC++包中除包括C++编译器外,还包括所有的库、例子和为创建Windows应用程序所需要的文档。 自1993年Microsoft公司推出VisualC++1.0后,随着其新版本的不断问世,VisualC++已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。 VisualC++从最早期的1.0版本,发展到最新的7.0版本,VisualC++已经有了很大的变化,在界面、功能、库支持方面都有许多的增强。 最新的7.0版本在编译器、MFC类库、编辑器以及联机帮助系统等方面都比以前的版本做了较大改进。 虽然微软公司推出了VisualC++.NET(VisualC++7.0),但它的应用的很大的局限性,只适用于Windows2000,WindowsXP和WindowsNT4.0。 所以实际中,更多的是以VisualC++6.0为平台。 VisualC++6.0是Microsoft公司推出的目前使用最广泛的基于Windows平台的可视化编程环境。 VisualC++6.0是在以往版本不断更新的基础上形成的,由于其功能强大,灵活性好,完全课扩展以及具有强大的Internet支持,因而在各种C++语言开发工具中脱颖而出,成为目前最为流行的C++语言集成开发环境。 VisualC++6.0秉承VisualC++以前版本的优异特性,为用户提供了一套良好的可视化开发环境: 主要包括文本编辑器、资源编辑器、工程创建工具、Debugger调试器等等。 用户可以在集成开发环境中创建工程、打开工程、建立、打开和编辑文件、编译、链接、运行、调试应用程序。 5使用说明 界面弹出后,输入相应的数字代号进行运算,得出结果后按enter键返回 6测试结果 1.主界面展示 2.输入1用数组求解 3.按任意键返回,输入2用链表求解 4.按任意键返回,输入3用递归求解。 结论 这次的课程设计的内容是用C语言实现猴子吃桃子问题,这对我来说是个很具有挑战性的任务,虽然只做了一个很简单的学生学籍管理模块,但通过两个星期的设计也从中学到了不少东西,更深刻的理解了课本中的内容。 《数据结构》是一门实践性较强的课程,为了学好这门课程,必须在掌握理论知识的同时,加强上机实践。 同时再次深刻理解了C++中类的思想和实现,文件的概念和相关操作,以及有关数据结构的很多知识。 根据实际问题的需要,对个方面的优缺点加以综合平衡,从中选择比较适宜的实现方法。 在本次课程设计中,我明白了理论与实际相结合的重要性,并提高了自己组织数据及编写程序的能力,培养了基本的,良好的程序设计技能。 提高综合运用所学知识的能力。 在这次课程设计中曾遇到了不少问题,就单凭我一个人的能力很难准时有效的完成这次的课程设计,在此,我忠心感谢我的指导老师——湛新霞。 湛老师对工作认真负责,耐心辅导,知识丰富而且相当和蔼。 在这次课程设计中给了我很大的帮助。 他严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我获益非浅。 同时还要感谢我的同学,他们为我提出了很多有用的建议,帮助我完成了这次的课程设计。 最后也要感谢我们学校为我们提供良好的编程环境,使我们能够按时完成任务。 致谢 程序经过3周的时间终于编写完成,在此感谢老师对我们传授知识的恩情,让我们有了编写程序的基础,其次感谢同学的无私相助,没有他们的辛苦也不会如此顺利的完成程序功能,同时也感谢网友的热心相助,解决了过程中的困难,请再次接受我诚挚的谢意。 参考文献 [1]王红梅,胡明,王涛.数据结构(C++版).北京: 清华大学出版社,2007 [2]王红梅,胡明,王涛.数据结构(C++版)学习辅导与实验指导.北京: 清华大学出版,2007 [3]谭浩强.C++程序设计.北京: 清华大学出版社,2004 [4]郑阿奇,丁有和.VisualC++教程.北京: 机械工业出版社,2006 [5]李文军,李师贤,周晓聪.C++作为计算机专业程序设计入门语言的实践与探讨.计算机科学,1999,26(4): 80~83
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