(完整word版)教学编制问题c语言数据结构实现.doc
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(完整word版)教学编制问题c语言数据结构实现 数据结构 课程设计报告 主题:教学计划编制问题 学号:20091003768 班级:计科四班 姓名:熊金莲 指导老师:郭艳 内容概要 (1) 题目要求 (2) 教学计划编制问题的要点 (3) 函数模块及各函数可实现的功能简介 (4) 具体的源代码 (5) 使用说明 (6) 实验心得 一:题目要求如下: 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。 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。 二:教学计划编制问题的要点: 根据问题描述及要求,可知设计中需要定义先修关系的AOV网图中的顶点及弧边的结构体,在运行结果中将图的信息显示出来,利用先修关系将课程排序,最后解决问题——输出每学期的课程。 1) 采用第二种策略:使课程尽可能地集中在前几个学期中; 2) 根据教学计划中的课程及其关系和学分定义图的顶点和 边的结构体 3) 创建图CreateGraph():结合先修关系的AOV网,显示代号所对应课程及课程的先修课程 4)拓扑排序TopologicalOrder (G):将课程排序后并决定出每学期所学课程,输出图G的信息Display(G):将图的顶点和弧边输出 三:程序模块及可实现的功能简介: 1)、图的邻接表的存储表示,即结构体的定义 typedef struct ArcNode { int AdjOfV; // 该弧所指向的顶点的位置 struct ArcNode *next; //指向下一条弧的指针 }ArcNode; typedef char VertexType[MAXOfNAME]; typedef struct //链接表 { VertexType data; //顶点信息 int grades; //存储学分信息 ArcNode *first; //指向第一条依附该顶点的弧的指针 }VNode, AdjList[MAX_VER]; // 头结点 typedef struct { AdjList ver; //vertices 存储课程名 int vexnum, arcnum; // 图的当前顶点数和弧数 }ALGraph; 2)、利用前插法,建立图的邻接链表 printf("请输入下列课程的先修课程(无先修课程输入0 结束后也输入0)\n"); for (h=0;h<G.vexnum;++h) // 构造表结点链表,利用前插法 { printf("%s的先修课程:",G.ver[h].data); scanf("%s",va);getchar(); while (va[0]!='0') { i = LocateVex(G, va); //弧头 j = h; //弧尾 p = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode)); p->AdjOfV = j; p->next = G.ver[i].first; // 插在表头 G.ver[i].first = p; scanf("%s",va); getchar(); } } 3)、输出图的顶点和边 printf("%d个顶点", G.vexnum); for (i = 0;i < G.vexnum;++i)printf("%4s", G.ver[i].data); printf(" \n%d条弧边:\n",G.arcnum); for (i = 0;i < G.vexnum;i++) { p = G.ver[i].first; while (p) { printf("%s---->%s\n",G.ver[i].data,G.ver[p->AdjOfV].data); p = p->next; } } 4)、通过栈实现拓扑排序 int TopologicalOrder(ALGraph G,AdjList R,struct Name name[]) { int i, k, j = 0, count, indegree[MAX_VER]; SqStack S; ArcNode *p; FindInDegree(G, indegree); // 对各顶点求入度 InitStack(S); // 初始化栈 for (i = 0;i < G.vexnum;++i) //建零入度顶点栈S if (!indegree[i]) Push(S, i); // 入度为0者进栈 count = 0; // 对输出顶点计数 while (!StackEmpty(S)) { Pop(S, i); printf("%s(%d学分),",G.ver[i].data,G.ver[i].grades); R[j++] = G.ver[i]; //将当前的拓扑序列保存起来 ++count; // 输出i号顶点并计数 for (p =G.ver[i].first; p; p=p->next)// 对i号顶点的每个邻接点的入度减1 { k = p->AdjOfV; if (!(--indegree[k])) // 若入度减为0,则入栈 Push(S, k); } } if (count < G.vexnum) { printf("此有向图有回路无法完成拓扑排序"); return 0; } else printf( " 为一个拓扑序列"); printf("\n"); int q=1,Z=0; while (q <= TotalOfTerms) { int C = R[Z].grades ; printf("\n第%d个学期应学课程:",q); while (C <= MaxScores) { C = C + R[Z+1].grades; if (Z < G.vexnum) { CmpOfStr(R[Z].data,name,N);/*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/ ++Z; } } printf("\n"); if (q == TotalOfTerms)printf( "\nOK Over!"); q++; } return 1;/**/ } 拓扑排序要点:依次将入度为0的顶点存入InDegree中,对每个顶点求入度,并存入数组InDegree[i]中(i=0…n),初始化栈Stack,Counter=0,对以i号顶点为尾弧的每个邻接点的入度减1,并将入度减1后为零的顶点号压入栈中,输出i,计数器加1(Counter++),推出栈顶的一个元素(入度为零的顶点号)至i,输出i,计数器加1(Counter++),堆栈是否为空?,n个顶点全输出,依次将入度为0的顶点存入InDegree中 5)根据学分上限决定出每学期应学课程,其中R[ ]中存储的是经过拓扑排序后的课程先后顺序。 int q=1,Z=0; while (q <= TotalOfTerms) { int C = R[Z].grades ; printf("\n第%d个学期应学课程:",q); while (C <= MaxScores) { C = C + R[Z+1].grades; if (Z < G.vexnum) { CmpOfStr(R[Z].data,name,N);/*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/ ++Z; } } printf("\n"); if (q == TotalOfTerms)printf( "\nOK Over!"); q++; } 四:具体的源代码 本程序分为三部分 A:::::::::SeqStack.h 1) #define StackofNUM 20 //存储空间初始分配量 2) #define StackforMore 5 // 存储空间分配增量 3) 4) typedef struct SqStack 5) { 6) int *a; 7) int *top; 8) int size; //分配的存储空间 9) }SqStack; 10) 11) int InitStack(SqStack &S) /*栈的初始化*/ 12) { 13) S.a= (int *)malloc(StackofNUM * sizeof(int)); 14) if (!S.a)exit(-1); 15) S.top =S.a; 16) S.size =StackofNUM; 17) return 1; 18) } 19) 20) int StackEmpty(SqStack S) /*判断栈是否为空*/ 21) { 22) if (S.top == S.a)return 1; 23) else return 0; 24) } 25) int Push(SqStack &S, int x)/*入栈*/ 26) { 27) if (S.top - S.a >= S.size) 28) { 29) S.a = (int *) realloc ( S.a, (S.size + StackforMore) * sizeof(int)); 30) if ( !S.a ) exit(-1); 31) S.top =S.a +S.size; 32) S.size +=StackforMore; 33) } 34) *S.top++ = x; 35) return 1; 36) } 37) 38) int Pop(SqStack &S, int &x) /*出栈*/ 39) { 40) if (S.top == S.a)return 0; 41) x = *--S.top; 42) return 1; 43) } B:::::::::ALGraph.h 44) #define MAXOfNAME 3 //最多字符个数 45) #define MAX_VER 100 //最大顶点数 46) 47) typedef struct ArcNode 48) { 49) int AdjOfV; // 该弧所指向的顶点的位置 50) struct ArcNode *next; //指向下一条弧的指针 51) }ArcNode; 52) 53) typedef char VertexType[MAXOfNAME]; 54) typedef struct //链接表 55) { 56) VertexType data; //顶点信息 57) int grades; //存储学分信息 58) ArcNode *first; //指向第一条依附该顶点的弧的指针 59) }VNode, AdjList[MAX_VER]; // 头结点 60) 61) typedef struct 62) { 63) AdjList ver; //vertices 存储课程名 64) int vexnum, arcnum; // 图的当前顶点数和弧数 65) }ALGraph; 66) 67) int TotalOfTerms ; //学期总数 68) int MaxScores; //学分上限 69) 70) int LocateVex(ALGraph G, VertexType u)/* 查找图中某个顶点位置 */ 71) { 72) int i; 73) for (i = 0;i < G.vexnum;++i) 74) if (strcmp(u,G.ver[i].data)==0)return i; 75) return -1; 76) } 77) 78) int CreateGraph(ALGraph &G) /*采用邻接表存储结构*/ 79) { 80) int i, j, h; 81) VertexType va; 82) ArcNode *p; 83) printf("请输入教学计划的课程数: " ); 84) scanf("%d",&G.vexnum); 85) getchar(); 86) printf( "请输入各个课程的先修课程的总和(弧总数): "); 87) scanf("%d",&G.arcnum); 88) getchar(); 89) printf( "请输入%d个课程的课程号(最多%d个字符,字母+数字如C10):", G.vexnum,MAXOfNAME); 90) for (i = 0;i < G.vexnum;++i) 91) { 92) scanf("%s",&G.ver[i].data); 93) getchar(); 94) G.ver[i].first = NULL; 95) } 96) 97) printf("请输入%d个课程的学分值:",G.vexnum); 98) for (i = 0;i < G.vexnum;++i) 99) { 100) scanf("%d",&G.ver[i].grades);getchar(); 101) } 102) printf("请输入下列课程的先修课程(无先修课程输入0 结束后也输入0)\n"); 103) for (h=0;h<G.vexnum;++h) // 构造表结点链表,利用前插法 104) { 105) printf("%s的先修课程:",G.ver[h].data); 106) scanf("%s",va);getchar(); 107) while (va[0]!='0') 108) { 109) i = LocateVex(G, va); //弧头 110) j = h; //弧尾 111) p = (ArcNode*)malloc(sizeof(ArcNode)); 112) p->AdjOfV = j; 113) p->next = G.ver[i].first; // 插在表头 114) G.ver[i].first = p; 115) scanf("%s",va); getchar(); 116) } 117) } 118) return 1; 119) } 120) 121) void Display(ALGraph G) /* 输出图G的信息*/ 122) { 123) int i; 124) ArcNode *p; 125) printf("有向图\n"); 126) printf("%d个顶点", G.vexnum); 127) for (i = 0;i < G.vexnum;++i)printf("%4s", G.ver[i].data); 128) printf(" \n%d条弧边:\n",G.arcnum); 129) for (i = 0;i < G.vexnum;i++) 130) { p = G.ver[i].first; 131) while (p) 132) { printf("%s---->%s\n",G.ver[i].data,G.ver[p->AdjOfV].data); 133) p = p->next; 134) } 135) } 136) } 137) 138) 139) void FindInDegree(ALGraph G, int indegree[]) /*求顶点的入度*/ 140) { 141) int i; 142) ArcNode *p; 143) for (i = 0;i < G.vexnum;i++) indegree[i] = 0; 144) for (i = 0;i < G.vexnum;i++) 145) { 146) p = G.ver[i].first; 147) while (p) 148) { indegree[p->AdjOfV]++; 149) p = p->next; 150) } 151) } 152) } 153) struct Name 154) { 155) char c[20]; 156) }name; 157) 158) void CmpOfStr(VertexType str,struct Name name[],int n) /*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/ 159) { 160) 161) if(strcmp(str,name[0].c)==0)printf(" 程序设计基础"); 162) if(strcmp(str,name[1].c)==0)printf(" 离散数学"); 163) if(strcmp(str,name[2].c)==0)printf(" 数据结构"); 164) if(strcmp(str,name[3].c)==0)printf(" 汇编语言 "); 165) if(strcmp(str,name[4].c)==0)printf(" 语言的设计和分析 "); 166) if(strcmp(str,name[5].c)==0)printf(" 计算机原理"); 167) if(strcmp(str,name[6].c)==0)printf(" 编译原理"); 168) if(strcmp(str,name[7].c)==0)printf(" 操作系统 "); 169) if(strcmp(str,name[8].c)==0)printf(" 高等数学"); 170) if(strcmp(str,name[9].c)==0)printf(" 线性代数"); 171) if(strcmp(str,name[10].c)==0)printf(" 普通物理"); 172) if(strcmp(str,name[11].c)==0)printf(" 数值分析"); C::::::::::::::::::教学计划编制问题.Cpp #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<math.h> #include<string.h> #include "SeqStack.h" #include "ALGraph.h" #define N 12 int TopologicalOrder(ALGraph G,AdjList R,struct Name name[]) { int i, k, j = 0, count, indegree[MAX_VER]; SqStack S; ArcNode *p; FindInDegree(G, indegree); // 对各顶点求入度 InitStack(S); // 初始化栈 for (i = 0;i < G.vexnum;++i) //建零入度顶点栈S if (!indegree[i]) Push(S, i); // 入度为0者进栈 count = 0; // 对输出顶点计数 while (!StackEmpty(S)) { Pop(S, i); printf("%s(%d学分),",G.ver[i].data,G.ver[i].grades); R[j++] = G.ver[i]; //将当前的拓扑序列保存起来 ++count; // 输出i号顶点并计数 for (p =G.ver[i].first; p; p=p->next)// 对i号顶点的每个邻接点的入度减1 { k = p->AdjOfV; if (!(--indegree[k])) // 若入度减为0,则入栈 Push(S, k); } } if (count < G.vexnum) { printf("此有向图有回路无法完成拓扑排序"); return 0; } else printf( " 为一个拓扑序列"); printf("\n"); int q=1,Z=0; while (q <= TotalOfTerms) { int C = R[Z].grades ; printf("\n第%d个学期应学课程:",q); while (C <= MaxScores) { C = C + R[Z+1].grades; if (Z < G.vexnum) { CmpOfStr(R[Z].data,name,N);/*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/ ++Z; } } printf("\n"); if (q == TotalOfTerms)printf( "\nOK Over!"); q++; } return 1;/**/ } void main() { ALGraph G; AdjList R; struct Name name[N]={{"C1"},{"C2"},{"C3"},{"C4"},{"C5"},{"C6"},{"C7"},{"C8"},{"C9"},{"C10"},{"C11"},{"C12"}}; printf(" ***************教学计划编制问题**************\n" ); printf( "请以课件9-2上课程先序图为例输入学期总数:"); scanf("%d",&TotalOfTerms); getchar(); printf("请输入学期的学分上限(8或9):"); scanf("%d",&MaxScores); getchar(); CreateGraph(G); Display(G); TopologicalOrder(G,R,name); } 五:说明: 本程序按照课件9-2所显示的那12门课程编排,示列6个学期,每学期不超过学分数示例输入9。程序示例运行如下: 六:实验心得: 经过此次课程设计,我深刻地认识到自己写程序的不足,认识到了仅仅只是从课本上学到算法原理是远远不够的,理论与实践结合才是最重要的。实验中,我总是不经意间出现各种错误,这就要求 今后的我要以脚踏实地的态度来思考处理问题。总之本次课程设计,让我进一步熟悉了C语言的语句用法,学到了很多有用的知识。- 配套讲稿:
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