猴子选大王课程设计说明书

数学与计算机学院

课程设计说明书

课程名称: 数据结构课程设计

课程代码: 6014389

题目: 猴子选大王

年级/专业/班: 2010级软件工程2班

学生姓名: 蒋童

学号: 312010*********

开始时间: 2011 年 11 月 9 日

完成时间: 2011 年 12 月 30 日

课程设计成绩：

指导教师签名：年月日

数据结构课程设计任务书

学院名称：数学与计算机学院课程代码：__ 6014389______ 专业：软件工程年级：2班

一、设计题目

猴子选大王

二、主要内容

一堆猴子都有编号，编号是1，2，3 ...m ,这群猴子（m个）按照1-m的顺序围坐一圈，从第1开始数，每数到第N个，该猴子就要离开此圈，这样依次下来，直到圈中只剩下最后一只猴子，则该猴子为大王。

三、具体要求及应提交的材料

要求：使用数组和循环链表等两种以上的存储方式来做

输入数据：输入m,n m,n 为整数，n

输出形式：中文提示按照m个猴子，数n 个数的方法，输出为大王的猴子是几号，建立一个函数来实现此功能

用C/C++语言编程实现上述内容，对每个问题写出一个算法实现，并按数学与计算机学院对课程设计说明书规范化要求，写出课程设计说明书，并提交下列材料：

1)课程设计说明书打印稿一份

2)课程设计说明书电子稿一份；

3)源程序电子文档一份。

四、主要技术路线提示

可采用数组、链表数据结构实现。在此基础上用C/C++实现其操作。

五、进度安排

按教学计划规定，数据结构课程设计为2周，其进度及时间大致分配如下：

六、推荐参考资料

[1] 严蔚敏，吴伟民.数据结构.清华大学出版社出版。

[2] 严蔚敏，吴伟民. 数据结构题集(C语言版) .清华大学出版社.2003年

5月。

[3] 唐策善，李龙澎.数据结构(作C语言描述) .高等教育出版社.2001年

9月

[4] 朱战立.数据结构(C++语言描述)（第二版本）.高等出版社出版.2004

年4月

[5] 胡学钢.数据结构(C语言版) .高等教育出版社.2004年8月

[6] 徐孝凯等著.数据结构（C语言描述）.清华大学出版社.2004

指导教师签名日期年月日

系主任审核日期年月日

目录

摘要 (4)

引言 (5)

1 需求分析 (5)

1.1任务与分析 (5)

1.2测试数据 (6)

2 概要设计 (6)

2.1 ADT描述 (6)

2.2程序模块结构 (7)

2.21 结构体定义 (7)

2.3 各功能模块 (8)

3 详细设计 (9)

3.1结构体定义 (9)

3.2 初始化 (10)

3.3 插入操作 (10)

4 调试分析 (15)

5 用户使用说明 (15)

6 测试结果 (16)

6.1 界面运行结果 (16)

6.2子功能测试运行结果： (16)

6.3 结束界面（如下图） (18)

结论 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

随着计算机的普及，涉及计算机相关的科目也越来越普遍，其中数据

结构是计算机专业重要的专业基础课程与核心课程之一，为适应我国计算

机科学技术的发展和应用，学好数据结构非常必要，然而要掌握数据结构

的知识非常难，所以对“数据结构”的课程设计比不可少。

本课程设计主要通过使用循环链表、数组、以及单向链表，将猴子编

号来数据化待选猴子坐成一个圈，并对圈内的猴子进行报数选取大王。最

终输出选出的猴子大王的编号。

考虑到循环链表、数组、以及单向链表要使用不同的结构体、算法等，故将不同的三种方法设计为分开的三个类。只在主函数中调用其相应的函数。程序通过调试运行，结果与预计结果一致，初步实现了设计功能。

关键词：现代版；队列（循环链表）；队列（数组）；单向链表；数据结构

A、课程设计任务

本课程设计主要实现在循环链表、数组、单向链表三种不同存储结构下对问题（即：“一堆猴子都有编号，编号是1，2，3 ...m ,这群猴子（m个）按照1-m 的顺序围坐一圈，从第1开始数，每数到第N个，该猴子就要离开此圈，这样依次下来，直到圈中只剩下最后一只猴子，则该猴子为大王。”）实现要求。依据猴子的编号数据化将猴子用以上方式存储。并进行报数入队，与出队操作。最终输出最后一位猴子编号，该猴子为此次当选的猴王。

B、课程设计性质

数据结构课程设计是重要地实践性教学环节。在进行了程序设计语言课和《数据结构》课程教学的基础上，设计实现相关的数据结构经典问题，有助于加深对数据结构课程的认识。本课程设计是数据结构中的一个关于数组、链表等算法的实现，包括在存储结构中添加、删除操作，最后把结果输出。此课程设计要求对数组存储结构和链表存储结构非常熟悉，并能熟练使用它们。

C、课程设计目的

其目的是让我们在学习完C++、数据结构等课程基础上，掌握数据的存储结构、掌握数据相应的存储，添加，更新等操作，并用输出结果。进一步掌握设计、实现较大系统的完整过程，包括系统分析、编码设计、系统集成、以及调试分析，熟练掌握数据结构的选择、设计、实现以及操作方法，为进一步的应用开发打好基础。

1 需求分析

1.1任务与分析

猴子选大王，众多猴子纷纷想成为大王，以一统群族。更便享有最高的地位与权利，因而导致猴子间惨重的事件发生。在现代发展的社会中不管人类还是猴子都不想看到如此不幸的画面。故利用计算机软件来解决血腥的冲突。

即将编号为1，2，……n的一群猴子按照1-n的顺序围坐成一个圈，所以可以用数组将其以循环的方式存储，输入猴子的总数m与要报的数n，且保证n

还用rear表示数组尾front数组头，并进行报数，将未报到指定数的猴子加到rear；用链表时可以用指针结点将一个猴子作为一个结点存储，也用front表示链表头，rear表示链表尾。将未到报数的猴子加到链表尾；循环链表就将链表的头尾连接，不用将未报到n的猴子加到尾部，只需将报到n的猴子结点删除。最后输出最后一个猴子的信息，便得出该猴子为此次选举的猴子大王。具体步骤如下：第一步建立数组（链表），填入猴子编号及猴子出局时报的数；

第二步从第一个猴子报数；

第三步数组存储中将数m的猴子不作操作，将未数到的猴子循环存在数组中，可以将报过数的信息猴子覆盖。链表中将报到的猴子结点删除；

第四步继续报数，重复第三步。到只剩一个猴子编号；

第五步输出此猴子的信息。

1.2测试数据

1）、输入猴子数与出局报数

5 2

第3个猴子是大王

2）、输入猴子数与出局报数

43 13

第10个猴子是大王

3）、输入猴子数与出局报数

121 31

第84个猴子是大王

2 概要设计

2.1 ADT描述

ADT Node{

数据对象：D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,3,…,m}

数据关系：R＝{|ai-1,ai∈≥D，i=2,3,…,m}

基本操作：

创建数组，链表

输入编号猴子信息，进入存储于数组，链表中

报数开始，报到出局数的猴子出局

输出选出的猴子大王信息

等等

}ADT Node

2.2程序模块结构

图2.1 猴子选大王系统模块结构图

2.21 结构体定义

如下是三种不同存储方式的存储结构概要设计

a).数组定义：

如下是对数组方式的定义，包含数组的大小，元素的定义，并用类对其进行封装。

#include //命名空间

const max=100; //宏定义数组的大小

typedef int ElemType; //定义一个元素类型为整型

class seq //创建一个类将其进行封装

{private:

ElemType elem[max]; //存储数组为私有

int front,rear; //在此建立私有的队列头、尾

public:};

b).单向链表定义：

如下是单向链式的结构体包含一个数域和一个指下的指针域，数值域。并也对其用类进行封装，使其更佳。

struct Node //单向链表中每个结点包含一个数域和一个指下的指针域 { int data; //数值域

Node *next;}; //指针域，指向链表的下一个结点class danx //建类进行封装

{private:

Node *top; //创建头指针

public:};

c).循环链表定义：

如下是单向链式的结构体包含一个数域和一个指下的指针域，数值域。并也对其用类进行封装，使其更佳。其中含有一个头指针，用于对其中初始结点的指向。

struct NodeType//链表结点的结构体

{ int num;//数值域，存储猴子编号

NodeType *next; };//指针域，指向下一个猴子结点class xunh {

private:

NodeType *Head;// 将头指针设为私有

public:};

2.3 各功能模块

1、数组方式包含有构造函数，析构函数，还有进行创建（即录入操作），与报数输出操作。各功能模块如下：

class seq //数组存储的类

{private:

public:

seq(){} // 数组存储的构造函数

~seq(){}; //析构函数

void jin(); //输入存储操作

void chu(); //报数输出操作

};

2、单向链表方式包含有构造函数，析构函数，还有进行创建（即录入操作），与报数输出操作。各功能模块如下：

class danx // 单向链表的类

{ private:

public:

danx( ){ }; //单向链表操作的构造函数

~danx(){ }; //析构函数

void creat(); //创建链表，输入猴子信息

void outs(); //报数输出操作

};

3、循环链表方式包含有构造函数，析构函数，还有进行创建（即录入操作），与报数输出操作。各功能模块如下：

class xunh //循环链表的类

{

private:

public:

xunh( ){ }; //循环链表的构造函数

~xunh(){ }; //析构函数

void creat(); //创建循环链表，输入信息

void outs();}; //报数输出大王信息

3 详细设计

3.1结构体定义

1、数组结构体定义如下：

对数组的大小进行限制在100，并定义一个整型元素。

const max=100; //宏定义数组上线大小为100

typedef int ElemType; //定义整型元素类型ElemType

2、单向链表结构体定义如下：

单向链表中每个结点包含一个数域和一个指下的指针域，定义值域，存储猴子编号，还定义一个指针域用与连接操作。

struct Node //单向链表中每个结点包含一个数域和一个指下的指针域

{int data; // 定义值域，存储猴子编号

Node *next; }; //定义指针域指向下一个结点

3、循环链表结构体定义如下：

struct NodeType //也包含数值域和一个指针域

{ int num; //值域，存储猴子编号

NodeType *next; }; //指针域指向下一个结点

3.2 初始化

其数组中表示头与尾的指针进行初始化：

只要在数组类的构造函数中将定义的头与尾初始化到第一个数。

class seq

{

private:

public:

seq(){front=0;rear=0;} //将数组中头尾指针初始化指向第一个数

};

3.3 插入操作

1、如下是对数组方式功能的操作：

创建，录入数组：

void seq::jin() //创建操作

{

cout<<"\n..........欢迎使用数组方式选取大王........"<

int m; //猴子的总数

do{

cout<<"\n 请输入猴子的总数(<100)：";

cin>>m;

if(m>100||m<0) //判断猴子的总数是否正确，输出提示

{

cout<<" 数据输入出错！";

}

}while(m>100||m<0); //do{}while语句使得m的值输入正确

for(int i=0;i

{

elem[i]=i+1;

}

rear=m-1; //将尾指针指向数组的尾

}

报数输出结果：

void seq::chu() //报数输出操作

{

int n; //定义出局报的数

cout<<"\n 输入报数值n(n>=2)：";

cin>>n; //输入报数的值

cout<<"\n根据报数值"<

if(front==rear) //判断队列是否为空

cout<<" 存储错误！队列为空！"<

else //当数组存储不为空时

{

cout<<"\n报数结束，最终成为猴子大王的是（编号）：";

while(front!=rear) //头尾相等表示报数结束

{

for(int i=1;i

{

rear=(rear+1)%max; //实现在数组中循环存储，让尾指向下一个，但不出数组

elem[rear]=elem[front]; //实现让队头报数后的猴子接在队尾

front=(front+1)%max; //在循环中头指针不出数组}

front=front+1; //正好报到数的猴子出队

}

cout<

cout<

}

2、如下是对单向链表方式功能的操作：

void danx::creat() //创建操作

{

cout<<"\n..........欢迎使用单向链表方式选取大王........"<

int i=0, m; //猴子总数m

Node *newp, *pre; //新声明两结点，创建时pre作为尾结点

cout<<"\n 请输入猴子的总数: ";

cin>>m;

for(i=0;i

{

newp=new Node; //对newp初始化

newp->next=NULL;

newp->data=i+1;

if(i==0) //如果链表中还没有数据存入，将存入第一个数据

{

top=newp; //及将其在头结点

pre= top;

}

else

{

pre->next=newp; //如果头结点有元素，就存在为结点的下一个

pre=newp; //将尾结点指向下一个

}

}

}

void danx::outs( ) //单向链表的输出操作

{

int n,i; //n为报数值,i为局部循环数值

Node *q=top;

while(q->next!=NULL) //将p指针指向连尾

{

q=q->next; //如果q还不是尾结点，就下移

}

cout<<"\n 输入报数值n(n>=2)：";

cin>>n;

cout<<"\n根据报数值"<

cout<<"\n报数结束，最终成为猴子大王的是（编号）：";

while(top->next!=NULL) //当头结点的下一个为空时，表示报数结束

{

Node *p; //创建一个指针，进行报数操作

for(i=1;i

{

p=top; //p指向头结点

top=top->next; //报数时将头指针下移

p->next=NULL; //令p的指针域指空

q->next=p; //将p连接到连表尾

q=p; //q下移

}

p=top;

top=top->next; //top头指针下移

delete p; //删除报到指定数的结点

}

cout<data<

3、如下是对循环链表方式功能的操作：

void xunh::creat() //创建操作

{

cout<<"\n...........欢迎使用循环链表方式选取大王........."<

int i=0, m; //猴子总数m

NodeType *newp, *pre; //新声明两结点，创建时pre作为尾结点

cout<<"\n 请输入猴子的总数: ";

cin>>m; //输入猴子总数

for(i=0;i

{

newp=new NodeType;

newp->next=NULL;

newp->num=i+1;

if(i==0) //如果链表中还没有数据存入，将存入第一个数据

{

Head=newp;

pre= Head;

}

else //如果头结点有元素，就存在为结点的下一个

{

newp->next=Head; //将尾与头连接构成循环

pre->next=newp;

pre=newp;

}

}

}

void xunh::outs( ) //循环链表的输出操作

{

int n,i; //猴子总数m，局部数值i

NodeType *q=Head, *p; //新建结点q并指向头

cout<<"\n 输入报数值n(n>=2)：";

cin>>n; //输入要报的数

cout<<"\n根据报数值"<

cout<<"\n报数结束，最终成为猴子大王的是（编号）：";

while(q->next!=q) //判断：当qd的下一个为空时，则报数结束

{

for(i=1;i

{

p=q; q=q->next; //在循环中将不对未报到出局数的结点操作，进行下一个报数

}

p->next=q->next; //将报到出局数的结点取出

delete q; //删除报到数的结点

q=p->next; //将断点连接

}

cout<num<

delete q; //删除结点

}

4、如下是主函数的实现调用操作：

在主函数中使用switch…case语句将上述三个功能进行界面处理显示，并对用户人性化设计，并创建三个相应类的对象，在switch…case语句中，能根据用户的选项作出相应的函数调用。体如下：

int main()

{

int k; //在switch语句中用到的选择值

seq s; //创建数组方式的对象

danx f; //创建单向链表的对象

xunh d; //创建循环方式的对象

cout<<"\n.............欢迎进入猴子选大王系统..........."<

cout<<"\n************************************************ ";

do //对用户界面进行美化，并提供相关的选项供用户选择

{

cout<<"\n\n| 1.使用数组方式选取大王|";

cout<<"\n\n| 2.使用单向链表方式选取大王|";

cout<<"\n\n| 3.使用循环链表方式选取大王|";

cout<<"\n\n| 4.结束程序|";

cout<<"\n************************************************";

cout<<"\n 请输入你的选择(1,2,3,4): ";

cin>>k; //用户输入选择

switch(k)

{

case 1: //选择1就调用数组类的方式

{

s.jin(); //创建

s.chu(); //报数，输出

cout<

cout<

}break;

case 2: //选择2就调用单向链表的操作

{

f.creat(); //创建

f.outs(); //报数，输出

cout<

cout<

}break;

case 3: //选择3就调用循环方式的操作

{

d.creat(); //创建

d.outs(); //报数，输出

cout<

cout<

}break;

default:break; //其他就结束}

cout<<"\n************************************************ ";

}while(k>=1&&k<4);

cout<<"\n 再见!";

cout<<"\n 按任意键，返回。"<

return 0;}

4 调试分析

由于此次的课程设计题目所需要的相关知识大多数可在《数据结构》书中找到，或借鉴。所以在完成代码后运行时，没出现严重错误和问题。只是有点小问题，即局部变量用错：没定义的也用了。调试并找出错误，进行修改。最后获得成功。

5 用户使用说明

该系统具有简单、明了、使用等特点，能够方便、准确的计算出众多猴子编号选举大王的结果。当使用该系统时，系统会给出相关的提示信息，用户只需根据提示信息，即可完成系统提供的所有功能。

6 测试结果

6.1 界面运行结果

系统运行主界面如图6.1所示：

图6.1 主界面

6.2子功能测试运行结果：

A)数组方式选取大王, 如图6.21所示:

图6.2数组方式选举大王

B) 单向链表方式选取大王，如图6.22:

图6.3 单向选举大王 C) 循环方式选举，如图6.23所示：

图6.4 循环方式选举大王

6.3 结束界面（如下图）

图6.5 结束界面

在课程设计中，首先要看清问题，将问题要求理解透彻，在构思要如何实现，要用到哪些函数，要用什么算法，在课程设计构思中选算法是一个很重要的概念。只有确定用什么算法后才能接下来的工作，将流程图画在纸上，再进行代码的编写。在程序设计中编写代码只是一个方面，调试才是关键，它是一个相当繁琐的过程。有许多新的问题需要被解决，但同时它也是个比较重要的过程，在调试中，你会学到很多新的东西，从而增加你编程能力和经验。

通过本次实习，温固了数据结构的相关知识，加深了对课内所学的有关数据的逻辑结构和存储表示、数据结构的选择合应用、算法的设计和时空效率分析等内容的理解，进一步熟悉了C++的应用与编程环境，巩固并提高了分析问题，解决问题的能力。