约瑟夫环课程设计实验报告

《数据结构》课程设计报告课程名称：《数据结构》课程设计课程设计题目：joseph环姓名：院系：计算机学院专业：年级：学号：指导教师：2011年12月18日目录1 课程设计的目的 (2)2 需求分析 (2)3 课程设计报告内容 (3)1、概要设计 (3)2、详细设计 (3)3、调试分析 (x)4、用户手册 (x)5、测试结果 (6)6、程序清单 (7)4 小结 (10)1、课程设计的目的（1）熟练使用C++编写程序，解决实际问题；（2）了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力；（3）初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能；（4）提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力；2、需求分析1、问题描述：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。

设计一个程序来求出出列顺序。

2、要求：利用不带表头结点的单向循环链表存储结构模拟此过程，按照出列的顺序输出各个人的编号。

3、测试数据：m的初值为20，n=7 ,7个人的密码依次为3，1，7，2，4，7，4，首先m=6,则正确的输出是什么？输出形式：建立一个输出函数，将正确的输出序列3、课程设计报告内容概要设计：在理解了题目后，我先想到的是我们所学的单链表，利用单链表先建立循环链表进行存贮，建立完循环链表后，我将所要编写的函数分为了两块，一块是经过学过的单链表改编的循环链表的基本操作函数，还有一块是运行约瑟夫环的函数。

详细设计：我先建立一个结构体，与单链表一样，只是多了一个存密码的code域struct LinkNode{int data; //顺序int code; //密码LinkNode *next;};建立一个类LinkList ,包含的函数：LinkList(); //构造函数void Creat(const int ); //创建循环链表int Delete(LinkNode* ); //删除报到数的结点int Joseph(int ); // 约瑟夫环私有成员是LinkNode* head; //指向第一个结点的指针LinkNode* elem; // 同上int len; //长度我定义了一个elem指针是为了约瑟夫环里运行方便，elem只在约瑟夫环这个函数里用到，其他函数没有特别大的用处。

构造函数与书上的没什么大差别，创建循环链表时，要考虑几个问题，一个是题目要求是不带头结点，所以head指针直接指向了第一个结点，我在创建链表时把第一个结点初始化data为1，表明这个结点是第一个结点。

具体如下：void LinkList::Creat(const int number) //number为结点个数，也就是参与的人数{if(number==1) //只有一个人的情况{head=elem=new LinkNode;head->data=1;cout<<"请输入密码:"<<endl;cin>>head->code;head->next=head;}else{head=elem=new LinkNode;head->data=1;cout<<"请依次输入各个密码:"<<endl;cin>>head->code;LinkNode*q=head;q=head;for(int i=1;i<number;i++) //将每个结点链接上，在链接时填入密码{LinkNode*p=new LinkNode;p->data=i+1;cin>>p->code;q->next=p;q=p;}q->next=head; //构成循环链表}len=number;}在构建约瑟夫环的执行函数时，我首先考虑了递归调用的函数，原本的这个程序的所有的都定为elemtype类型的，虽然编译没出错，但是在连接时发生了错误，在老师的指导下改成了具体的int型。

int LinkList::Joseph(int m){if(len>1){LinkNode *q;if(m==1) //在初始报数为1的情况下{q=elem;int a=q->code; //将选中的结点的密码记录在a中elem=elem->next;cout<<Delete(q)<<endl; //Delete函数是为了将已经报过数的人删除Joseph(a); //用已经删除的结点的存的密码作为下一次循环的报数值}else //一般情况下{for(int i=1;i<m;i++)elem=elem->next; //找到需要出列的结点q=elem;elem=elem->next; //此处的elem指针指向要删除的结点的下一个结点，下次递归调用时从这里开始向下循环报数int a=q->code;cout<<Delete(q)<<endl;Joseph(a);}}else //在只有一个结点的情况下cout<<head->data;}最后还有一个Delete函数，在删除结点的时候要考虑几个特殊情况，头尾结点。

删除第一个结点时，需要将head指针下移，尾结点的next也要指向第二个结点；删除尾结点时，要将尾结点前的结点与第一个结点相连。

在设计这个函数时，我只考虑了当len大于1的情况，在只剩下一个结点时，不必要删除，直接输出data的值即可（在约瑟夫函数中有写）。

具体函数如下：int LinkList::Delete(LinkNode *a){if(len>1) //只考虑长度大于1的情况{if(head==a){int out=head->data;LinkNode* q=head;while(q->next!=head){q=q->next;}q->next=head->next;head=head->next;delete a;len--; //用len记录删除后的循环链表的长度return out;}else{LinkNode* q=head;int out=a->data;while(q->next!=a){q=q->next;}if(a->next=head) .//删除的是尾结点时（不知道为什么我写程序里总是编译出现错误）{q->next=head; //重新链接delete a;len--;return out;}else{q->next=a->next;delete a;len--;return out;}}}}5、测试结果：6 程序清单：#include <iostream.h>struct LinkNode{int data;int code;LinkNode *next;};class LinkList{public:LinkList();void Creat(const int );//~LinkList();int Delete(LinkNode* );int Joseph(int );private:LinkNode* head;LinkNode* elem;int len;};LinkList::LinkList(){head=elem=NULL;len=0;}void LinkList::Creat(const int number){if(number==1){head=elem=new LinkNode;head->data=1;cout<<"请输入密码:"<<endl;cin>>head->code;head->next=head;}else{head=elem=new LinkNode;head->data=1;cout<<"请依次输入各个密码:"<<endl;cin>>head->code;LinkNode*q=head;q=head;for(int i=1;i<number;i++){LinkNode*p=new LinkNode;p->data=i+1;cin>>p->code;q->next=p;q=p;}q->next=head;}len=number;}int LinkList::Delete(LinkNode *a){if(len>1){if(head==a){int out=head->data;LinkNode* q=head;while(q->next!=head){q=q->next;}q->next=head->next;head=head->next;delete a;len--;return out;}else{LinkNode* q=head;int out=a->data;while(q->next!=a){q=q->next;}q->next=a->next;delete a;len--;return out;}}}int LinkList::Joseph(int m){if(len>1){LinkNode *q;if(m==1){q=elem;int a=q->code;elem=elem->next;cout<<Delete(q)<<endl;Joseph(a);}else{for(int i=1;i<m;i++)elem=elem->next;q=elem;elem=elem->next;int a=q->code;cout<<Delete(q)<<endl;Joseph(a);}}elsecout<<head->data;}int main(){int num,code;cout<<"请输入人数: ";cin>>num;LinkList L;L.Creat(num);cout<<"请输入第一个上限数: ";cin>>code;cout<<"出列顺序:"<<endl;L.Joseph(code);return 0;}4、小结一、这次课程设计的心得体会通过实践我的收获如下：一开始接触数据结构课程设计真的挺难的，好多都不会，不是逻辑方面的问题，而是不具备动手能力，脑子里总有一团火，比如对于这个题目，一开始有很多的想法，想到了从逻辑上怎么实现他，要编写哪些程序，但是一到需要编写了就开始为难了，可以说是几乎不知道从哪里入手，参考了书本里的程序，仿照他的结构一步一步做下来，现在对于单链表的各种操作已经算是比较熟练了，让我知道光有理论知识还远远不够，需要多动手，写的多了自然就能手到擒来。