数据结构课程设计报告书

数据结构课程设计

学院名称：计算机工程学院

专业：信息管理与信息系统班级：

姓名：

年月日

《数据结构》课程设计任务书

学院计算机工程学院系部信息与软件工程系

年月日

《数据结构课程设计》报告

一、第一类题目

1．问题陈述

约瑟夫环问题：编号是1,2,……,n的n个人按照顺时针方向围坐一圈，每个人只有一个密码（正整数），一开始任选一个正整数作为报数上限值m，从第一个仍开始顺时针方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直到所有人全部出列为止。请设计一个程序求出出列顺序。

2．程序代码

#include

#include

int n,m;

typedef struct LNode{

int num,data;

struct LNode *next;

}LNode,*LinkList;

void List(LinkList &L,int n){

LinkList p,q;

int i;

L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));

L->next=NULL;

for(i=0;i

p=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));//建立新的节点

p->num=i+1;

printf("输入编号为%d的人的密码:",i+1);

scanf("%d",&p->data);

if(L->next==NULL) L->next=p;//头结点L

else q->next=p;//前后节点关系建立

q=p;} //q为前节点

p->next=L->next;}

void input(){

printf("输入总人数n:");

scanf("%d",&n);

printf("输入报数上限值m:");

scanf("%d",&m);

}

void output(LinkList L,LinkList p,int m){

int i;

LinkList q;

for(i=1;;i++){

q=p;

p=p->next;

if(i==m){

printf("编号为%d的人出列，他的密码%d作为新的m值\n",p->num,p->data);

m=p->data;

q->next=p->next;

q=q->next;

free(p);

if(q!=p){

L->next=q;

p=L;

}

i=0;

}

if(q==p){

printf("编号为%d的人出列，至此所有人出列完毕

\n",p->num);

free(p);

break;

}

}

}

main(){

LinkList L,p,q;

input();

List(L,n);

p=L;

output(L,p,m);

}

3．运行结果

4．设计体会与总结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数据结构方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

二、第二类题目

1．问题陈述

排序综合（限1 人完成）

利用随机函数产生N个随机整数（20000以上），对这些数进行多种方法进行排序。

要求：

1)至少采用三种方法实现上述问题求解（提示，可采用的方法有插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序）。并把排序后的结果保存在不同的文件中。

2)统计每一种排序方法的性能（以上机运行程序所花费的时间为准进行对比），找出其中两种较快的方法。

3)如果采用4种或4种以上的方法者，可适当加分。

2．需求分析

利用随机函数产生N个随机整数（20000以上），对这些数进行多种方法进行排序。

要求：

1)至少采用三种方法实现上述问题求解（提示，可采用的方法有插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序）。并把排序后的结果保存在不同的文件中。

2)统计每一种排序方法的性能（以上机运行程序所花费的时间为准进行对比），找出其中两种较快的方法。

3．概要设计

1)用户输入随机数的个数n

2)随机数在排序函数作用下进行排序

3)程序给出随机数的移动次数yd、比较次数bj、以及排序所用的时间。

4．详细设计

1)插入排序：将一个记录插入到已排好的有序表中，从而得到一个新的，记录数增加1的有序表。

2)希尔排序：先取一个小于n的整数d1作为第一个增量，把文件的全部记录分组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插入排序；然后，取第二个增量d2

3)起泡排序：首先将第一个记录的关键字和第二个记录的关键字进行比较，若为逆序，则将两个记录交换，然后比较第二个记录和第三个记录的关键字。依此类推，直到第N-1和第N个记录的关键字进行过比较为止。上述为第一趟排序，其结果使得关键字的最大纪录被安排到最后一个记录的位置上。然后进行第二趟起泡排序，对前N-1个记录进行同样操作。一共要进行N-1趟起泡排序。

4)快速排序：通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分，其中一部分记

录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，已达到整个序列有序。

5．程序代码

#include

#include

#include

#include

#define MAXSIZE 9999

typedef int Keytype;

typedef struct

{

Keytype r[MAXSIZE+1];//储存数值

int length;//数组大小

}Sqlist;

typedef struct

{

int NumberOfJudgement;//比较次数

int NumberOfMovement;//移动次数

double time;//排序所用时间

}S_time;

typedef struct

{

S_time Sort[4];

int n;

}Sort_result;

/*****************排序结果****************/

void print(Sqlist* L)

{

int i;

for(i=1;i<=L->length;i++)

{

printf("第%4d个数%-5d|",i,L->r[i]);

if(!(i%5))

printf("\n");

}

}

/****************插入排序****************/

void InsertSort(Sqlist* L,Sort_result* T)

{

int i,j;

for(i=2;i<=L->length;++i)

{

T->Sort[0].NumberOfJudgement++;

if(L->r[i]r[i-1])

{

T->Sort[0].NumberOfMovement++;

L->r[0]=L->r[i];

L->r[i]=L->r[i-1];

for(j=i-2;L->r[0]r[j];j--)

{

T->Sort[0].NumberOfJudgement++;

T->Sort[0].NumberOfMovement++;

L->r[j+1]=L->r[j];

}

L->r[j+1]=L->r[0];

}

}

}

/************希尔排序********************/

void ShellInsert(Sqlist* L,int dk,Sort_result* T)

{

int i,j;

for(i=dk+1;i<=L->length;i++)

{

T->Sort[1].NumberOfJudgement++;

if(L->r[i]r[i-dk])

{

L->r[0]=L->r[i];

for(j=i-dk;j>0&&L->r[0]r[j];j-=dk)

{

T->Sort[1].NumberOfJudgement++;

T->Sort[1].NumberOfMovement++;

L->r[j+dk]=L->r[j];

}

L->r[j+dk]=L->r[0];

}

}

}

void Shellsort(Sqlist* L,int dlta[],int t,Sort_result* T) {

int k;

for(k=0;k

{

ShellInsert(L,dlta[k],T);

}

}//shellsort

/***********起泡排序*******************/

void Bubblesort(Sqlist* L,Sort_result* T)

{

int i,j,temp;

for(i=1;i<=L->length;i++)

{

for(j=i+1;j<=L->length;j++)

{

T->Sort[2].NumberOfJudgement++;

if(L->r[i]>L->r[j])

{

T->Sort[2].NumberOfMovement++;

temp=L->r[i];

L->r[i]=L->r[j];

L->r[j]=temp;

}

}

}

}

/************快速排序********************/

int Partition(Sqlist* L,int low,int high,Sort_result* T) {

int pivotkey;

L->r[0]=L->r[low];

pivotkey=L->r[low];

while(low

{

T->Sort[3].NumberOfJudgement++;

while(lowr[high]>=pivotkey)

{

T->Sort[3].NumberOfJudgement++;

--high;

}

T->Sort[3].NumberOfMovement++;

L->r[low]=L->r[high];

while(lowr[low]<=pivotkey)

{

T->Sort[3].NumberOfJudgement++;

++low;

}

T->Sort[3].NumberOfMovement++;

L->r[high]=L->r[low];

}

L->r[low]=L->r[0];

return low;

}

void Qsort(Sqlist* L,int low,int high,Sort_result* T)

{

int pivotloc;

T->Sort[3].NumberOfJudgement++;

if(low

{

pivotloc=Partition(L,low,high,T);

Qsort(L,low,pivotloc-1,T);

Qsort(L,pivotloc+1,high,T);

}

}

void Quicksort(Sqlist* L,Sort_result* T)

{

Qsort(L,1,L->length,T);

}

/***********选择排序方法*****************/

void sort(int* choose,Sqlist* L,Sort_result* T)

{

int i;

clock_t start,end;

FILE* fp;

char sortname[4][50]={"插入排序","希尔排序","起泡排序","快速排序"};

char fname[4][50]={"插入排序结果.txt","希尔排序结果.txt","起泡排序结果.txt","快速排序结果.txt"};

int dlta[]={5000,2500,1250,625,313,167,79,39,23,1},t=10;//增量序列和数列大小

if(*choose!=5)

{

fp=fopen(fname[*choose-1],"w");

if(!fp)

{

printf("打开文件失败");

exit(1);

}

}

switch(*choose)

{

case 1:

{

printf("现在开始插入排序\n");

start=clock();

InsertSort(L,T);

end=clock();

break;

}

case 2:

{

printf("现在开始希尔排序\n");

start=clock();

Shellsort(L,dlta,t,T);

end=clock();

break;

}

case 3:

{

printf("现在开始起泡排序\n");

start=clock();

Bubblesort(L,T);

end=clock();

break;

}

case 4:

{

printf("现在开始快速排序\n");

start=clock();

Quicksort(L,T);

end=clock();

break;

}

case 5:

{

if(T->n==0) printf("请先使用任意一种排序方法再查阅排序方法的信息");

else

for(i=0;i<4;i++)

{

if(T->Sort[i].NumberOfJudgement)

printf("%s排序：移动元素次数:%d 判断次数:%d 所用时间:%lf\n"

,sortname[i],T->Sort[i].NumberOfMovement,T->Sort[i].NumberOfJudge ment,T->Sort[i].time);

}

}

}

if(*choose==5) getchar();

else

T->Sort[*choose-1].time=(double)(end-start);

T->n++;

print(L);//显示排序结果

for(i=1;i<=L->length;i++)

{

fprintf(fp,"第%4d个数%-5d|",i,L->r[i]);

if(!(i%5))

fprintf(fp,"\n");

}

fclose(fp);

fp=NULL;

getchar();

}

getchar();

*choose=0;

}

/**************主函数********************/

int main()

{

Sqlist L;//存放待排序数值的数组

Sort_result T;//存放排序的比较次数和移动次数

int i,a,choose=0,arr[MAXSIZE+1];// choose功能选择srand(time(NULL));

printf("请输入需要排序的数字个数:");

scanf("%d",&a);

L.length=a;//取1-9999的随机数

printf("==========================\n");

printf("要排列%d个整数\n",L.length);

printf("==========================\n");

getchar();

for(i=1;i<=L.length;i++)//生成N个随机数

{

L.r[i]=rand()%10000+1;

}

for(i=1;i<=L.length;i++)//把随机数组放到备份数组中{

arr[i]=L.r[i];

}

for(i=1;i<=L.length;i++)

{

printf("第%4d个数%-5d|",i,L.r[i]);

if(!(i%5))

printf("\n");

getchar();

for(i=0;i<4;i++)//初始化排序的比较次数和移动次数

{

T.Sort[i].NumberOfJudgement=0;

T.Sort[i].NumberOfMovement=0;

}

T.n=0;

for(;;)

{

for(;choose<1||choose>6;)

{

system("cls");

printf("========================================================= =======================\n");

printf("1.插入排序 2.希尔排序 3.起泡排序 4.快速排序 5.显示已使用排序方法的信息 6.退出\n");

printf("========================================================= =======================\n");

printf("请输入你需要功能的序号:");

scanf("%d",&choose);

if(choose<1||choose>6) printf("请重新输入序号\n");

if(choose==6) exit(0);

}

sort(&choose,&L,&T);//调用排序函数

if(choose!=5)

{

for(i=1;i<=L.length;i++)

{

L.r[i]=arr[i];//每次排序后恢复原始数据

}

}

}

getchar();

return 0;

}

6．运行结果与测试

1、首先选择需要排序的数字个数，比如输入n=100

2、再选择用哪种方法进行排序，比如输入方法1

3、各种方法排序显示已排序方法的信息5

7．设计体会与总结

做什么都需要耐心，做设计写程序则更需要耐心。一开始的时候，好不容易写好了程序，可是等最后调试的时候发现错误很隐蔽，就很费时间了。后来我先在纸上构思出函数的功能和参数，先把各小部分编好才编主函数,考虑好接口之后才动手编，这样就比较容易成功了。

做任何事情我觉得都应该有个总体规划。之后的工作按照规划逐步展开完成。对于一个完整的程序设计，首先需要总体规划写程序的步骤，分块写,分函数写，然后写完一部分马上纠错调试。而不是像我第一次那样，一口气写完，然后再花几倍的时间调试。一步步来，走好一步再走下一步。

感觉一开始设计结构写函数体现的是数据结构的思想，后面的调试则更加体现了人的综合素质，专业知识、坚定耐心、锲而不舍，真的缺一不可。

通过这次课设，不仅仅复习了C语言相关知识、而且也了解并初步掌握了C++,通过这一次课程设计,磨练了我的意志,使我更有了自信心。

三、第三类题目

1．问题陈述

图书管理系统（限1 人完成）

【问题描述】

设计一个计算机管理系统完成图书管理基本业务。

【基本要求】

1)每种书的登记内容包括书号、书名、著作者、现存量和库存量；

2)对书号建立索引表（线性表）以提高查找效率；

3)系统主要功能如下：

*采编入库：新购一种书，确定书号后，登记到图书帐目表中，如果表中已有，则只将库存量增加；

*借阅：如果一种书的现存量大于0，则借出一本，登记借阅者的书证号和归还期限，改变现存量；

*归还：注销对借阅者的登记，改变该书的现存量。

【进一步完成内容】

1)系统功能的进一步完善；

2)索引表采用树表。

3)设计内容

4)程序流程图

5)源程序

6)软件测试报告（包括所用到的数据及结果）

2．需求分析

设计一个计算机管理系统完成图书管理基本业务。

【基本要求】

1)每种书的登记内容包括书号、书名、著作者、现存量和库存量；

2)对书号建立索引表（线性表）以提高查找效率；

3)系统主要功能如下：

*采编入库：新购一种书，确定书号后，登记到图书帐目表中，如果表中已有，则只将库存量增加；

*借阅：如果一种书的现存量大于0，则借出一本，登记借阅者的书证号和归还期限，改变现存量；

*归还：注销对借阅者的登记，改变该书的现存量。

3．概要设计

有八个模块

1)图书初始化

输入图书的一些信息，编号、作者、书名、数量，使有一定的库存。

2)新书入库

新书采编入库，输入编号后如果有次数只需输入数量，没有则继续输入书名、作者、数量。

3)添加读者信息

读者信息初始化，输入读书证号和姓名，只有输入书证号和姓名才能进行借书还书。

4)借书模块

读者输入读书证号，证号存在输入要借的图书编号，不能借同一本书，如果借书数量以达到最大也不能借书。

5)还书模块

归还已借的图书，要先输入读者书证号，书证号存在继续输入要还的图书编号，图书编号存在并且借来此书，归还成功。

6)查询图书信息

7)查询读者信息

可查询读者姓名书证号，借了几本书，都是什么书和还书日期，还可以借几本书。

8)退出

退出读书管理系统并保存读者和图书信息。

4．详细设计

1)进入系统后首先进行图书初始化，输入图书的信息。进入系统后首先进行

2)初始化之后，进入系统，显示功能列表，可选择任意系统，但在借书之前

3)采编入库

否4)输入读者信息

5)借阅图书

6)归还图书

7)查询图书信息

8)查询读者信息

5．程序代码

#include #include #include #include #define Max 4

typedef struct book

{

char book_num[10];

char book_name[20];

char book_writer[10];

int book_xy;

int book_kc;

struct book *next;

}BK;

typedef struct borrow

{

char borrow_book_num[10];

char limit_date[8];

}BO;

typedef struct reader

{

char reader_num[10];

char reader_name[10];

int right;

BO borrow[Max];

struct reader *next;

}RD;

BK *h_book;

RD *h_reader;

void Login();

int Menu();

void Init();

void Init_book();

void Menu_select();

void Insert_New_Book(); void Find_Book();

void add_reader();

void Print_reader();

void Print_book();

void Borrow_Book();

void Return_Book();

void Save();

void Save_Book();

void Save_Reader();

void Load();

void Load_Reader();

void Load_Book();

void Login()