教学计划编制问题课程设计报告

中北大学

数据结构与算法课程设计

说明书

学院、

系：软件学院

专

业：软件工程

学生姓名：

学号：

设计题

目：教学计划编制问题

起迄日期:2013年12月9日-2013年12月20

日

指导教

师:

2013年12月 20 日1需求分析

表的头结点存储每门课的信息.

2. 本程序的目的是为用户编排课程,根据用户输入的信息来编排出每学期要学的课程.

3.测试数据：

学期总数：6；学分上限：9；本专业共开设12门课，课程号从C00到C11，学分顺序为2,3,4,3,2,3,4,4,7,5,2,3。2概要设计

1.抽象数据类型图的定义如下：

ADT Graph{

数据对象V:V是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集.

数据关系R:

R={VR}

VR={(v,w)|v,w∈V,(v,w)表示v和w之间存在直接先修关系}

基本操作P:

void CreatGraph(ALGraph *);

void FindInDegree(ALGraph , int * );

int TopologicalOrder(ALGraph G,AdjList R,struct Name name[])

int LocateVex(ALGraph G, VertexType u)/* 查找图中某个顶点位置 */

}ADT Graph

2.栈的定义如下：

ADT Stack{

数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…n,n>=0}

数据关系:R1={﹤ai-1 ai﹥|ai-1,ai∈D,i=2,…,n}

基本操作：

void InitStack (SqStack *S);

int StackEmpty(SqStack S);

void Push(SqStack *S, int );

int Pop(SqStack *S, int *e);

}ADT Stack

3.本程序有两个模块，调用关系简单：主程序模块→拓扑排序模块

3系统完成功能及功能框图

图3.1系统功能框图

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

图3.2 邻接表

图3.3 拓扑排序流程图

图3.4 课程先修关系图

4 详细设计

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

{

int vexnum, arcnum; // 图的当前顶点数和弧数

}ALGraph;

2. 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

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;

}

}

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");

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;/**/

}

5.主程序和其他伪码算法：

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);

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);

}

int InitStack(SqStack &S) /*栈的初始化*/

{

S.a= (int *)malloc(StackofNUM * sizeof(int));

if (!S.a)exit(-1);

S.top =S.a;

S.size =StackofNUM;

return 1;

}

int StackEmpty(SqStack S) /*判断栈是否为空*/

{

if (S.top == S.a)return 1;

else return 0;

}

int Push(SqStack &S, int x)/*入栈*/

{

if (S.top - S.a >= S.size)

{

S.a = (int *) realloc ( S.a, (S.size + StackforMore) * sizeof(int));

if ( !S.a ) exit(-1);

S.top =S.a +S.size;

S.size +=StackforMore;

}

return 1;

}

int Pop(SqStack &S, int &x) /*出栈*/

{

if (S.top == S.a)return 0;

x = *--S.top;

return 1;

}

int LocateVex(ALGraph G, VertexType u)/* 查找图中某个顶点位置 */

{

int i;

for (i = 0;i < G.vexnum;++i)

if (strcmp(u,G.ver[i].data)==0)return i;

return -1;

}

int CreateGraph(ALGraph &G) /*采用邻接表存储结构*/

{

int i, j, h;

VertexType va;

ArcNode *p;

printf("请输入教学计划的课程数: " );

scanf("%d",&G.vexnum);

getchar();

printf( "请输入各个课程的先修课程的总和(弧总数): ");

scanf("%d",&G.arcnum);

getchar();

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); for (i = 0;i < G.vexnum;++i)

scanf("%s",&G.ver[i].data);

getchar();

G.ver[i].first = NULL;

}

printf("请输入%d个课程的学分值:",G.vexnum);

for (i = 0;i < G.vexnum;++i)

{

scanf("%d",&G.ver[i].grades);getchar();

}

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

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();

}

}

return 1;

}

void Display(ALGraph G) /* 输出图G的信息*/

int i;

ArcNode *p;

printf("有向图\n");

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;

}

}

}

void FindInDegree(ALGraph G, int indegree[]) /*求顶点的入度*/

{

int i;

ArcNode *p;

for (i = 0;i < G.vexnum;i++) indegree[i] = 0;

for (i = 0;i < G.vexnum;i++)

{

p = G.ver[i].first;

while (p)

{ indegree[p->AdjOfV]++;

p = p->next;

}

}

}

{ char c[20];

}name;

void CmpOfStr(VertexType str,struct Name name[],int n) /*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/ { if(strcmp(str,name[0].c)==0)printf(" C程序设计");

if(strcmp(str,name[1].c)==0)printf(" 模拟数字电路");

if(strcmp(str,name[2].c)==0)printf(" 数据结构");

if(strcmp(str,name[3].c)==0)printf(" C++面向对象 ");

if(strcmp(str,name[4].c)==0)printf(" 大学英语 ");

if(strcmp(str,name[5].c)==0)printf(" 计算机组成原理");

if(strcmp(str,name[6].c)==0)printf(" 传感器原理");

if(strcmp(str,name[7].c)==0)printf(" 软件工程导论");

if(strcmp(str,name[8].c)==0)printf(" 高等数学");

if(strcmp(str,name[9].c)==0)printf(" 线性代数");

if(strcmp(str,name[10].c)==0)printf(" 大学物理基础");

if(strcmp(str,name[11].c)==0)printf(" 电工技术");

}

4 界面设计

5 源代码

#include

#include

#include

#include

#define N 12

#define MAXOfNAME 3 //最多字符个数

#define MAX_VER 100 //最大顶点数

#define StackofNUM 20 //存储空间初始分配量

#define StackforMore 5 // 存储空间分配增量

int TotalOfTerms ; //学期总数

int MaxScores;

typedef struct SqStack

int *a;

int *top;

int size; //分配的存储空间

}SqStack;

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; //学分上限

int InitStack(SqStack S) /*栈的初始化*/

{

S.a= (int *)malloc(StackofNUM * sizeof(int));

if (!S.a)exit(-1);

S.top =S.a;

S.size =StackofNUM;

return 1;

}

int StackEmpty(SqStack S) /*判断栈是否为空*/

if (S.top == S.a)return 1;

else return 0;

}

int Push(SqStack S, int x)/*入栈*/

{

if (S.top - S.a >= S.size)

{

S.a = (int *) realloc ( S.a, (S.size + StackforMore) * sizeof(int));

if ( !S.a ) exit(-1);

S.top =S.a +S.size;

S.size +=StackforMore;

}

*S.top++ = x;

return 1;

}

int Pop(SqStack S, int x) /*出栈*/

{

if (S.top == S.a)return 0;

x = *--S.top;

return 1;

}

int LocateVex(ALGraph G, VertexType u)/* 查找图中某个顶点位置 */

{

int i;

for (i = 0;i < G.vexnum;++i)

if (strcmp(u,G.ver[i].data)==0)return i;

return -1;

}

int CreateGraph(ALGraph G) /*采用邻接表存储结构*/

{

VertexType va;

ArcNode *p;

printf("请输入教学计划的课程数: " );

scanf("%d",&G.vexnum);

getchar();

printf( "请输入各个课程的先修课程的总和(弧总数): ");

scanf("%d",&G.arcnum);

getchar();

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); for (i = 0;i < G.vexnum;++i)

{

scanf("%s",&G.ver[i].data);

getchar();

G.ver[i].first = NULL;

}

printf("请输入%d个课程的学分值:",G.vexnum);

for (i = 0;i < G.vexnum;++i)

{

scanf("%d",&G.ver[i].grades);getchar();

}

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

{

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->next = G.ver[i].first; // 插在表头

G.ver[i].first = p;

scanf("%s",va); getchar();

}

}

return 1;

}

void Display(ALGraph G) /* 输出图G的信息*/

{

int i;

ArcNode *p;

printf("有向图\n");

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;

}

}

}

void FindInDegree(ALGraph G, int indegree[]) /*求顶点的入度*/

{

int i;

ArcNode *p;

for (i = 0;i < G.vexnum;i++) indegree[i] = 0;

for (i = 0;i < G.vexnum;i++)

p = G.ver[i].first;

while (p)

{ indegree[p->AdjOfV]++;

p = p->next;

}

}

}

struct Name

{

char c[20];

}name;

void CmpOfStr(VertexType str,struct Name name[],int n) /*让C1~C12分别与12门课程对应起来*/ {

if(strcmp(str,name[0].c)==0)printf(" c程序设计");

if(strcmp(str,name[1].c)==0)printf(" 模拟数字电路");

if(strcmp(str,name[2].c)==0)printf(" 数据结构");

if(strcmp(str,name[3].c)==0)printf(" C++面向对象 ");

if(strcmp(str,name[4].c)==0)printf(" 大学英语 ");

if(strcmp(str,name[5].c)==0)printf(" 计算机组成原理");

if(strcmp(str,name[6].c)==0)printf(" 传感器原理");

if(strcmp(str,name[7].c)==0)printf(" 软件工程导论 ");

if(strcmp(str,name[8].c)==0)printf(" 高等数学");

if(strcmp(str,name[9].c)==0)printf(" 线性代数");

if(strcmp(str,name[10].c)==0)printf(" 大学物理基础");

if(strcmp(str,name[11].c)==0)printf(" 电工技术");

}

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");

while (q <= TotalOfTerms)

{

int C = R[Z].grades ;