数据结构课程设计

一、需求分析与设计1)设计目的数据结构是计算机专业的核心课程，是一门实践性很强的课程。

课程设计是加强学生实践能力的一个强有力手段，要求学生掌握数据结构的应用、算法的编写、类C语言的算法转换成C（C++）程序并上机调试的基本方法，还要求学生在完成程序设计的同时能够写出比较规范的设计报告。

严格实施课程设计这一环节，对于学生基本程序设计素养的培养和软件工作者工作作风的训练，将起到显著的促进作用。

2)设计内容本次数据结构的课程设计有两个题目：第一题是要设计一个一元多项式的计算器，功能包括（1）输入并建立多项式（一个多项式最多不超过20项），可以从文件中读取相关数据；（2）输出多项式，输出形式可以是图形方式，也可以是文本方式；（3）实现两个多项式相加，并输出和多项式；（4）实现两个多项式相减，并输出差多项式；（5）实现两个多项式相乘，并输出乘积多项式；（6）计算并输出多项式在指定x处的值。

第二题是已知中国地图，请设计地图着色软件，对各省进行着色，要求相邻省所使用的颜色不同，并保证使用的颜色最少。

3)程序已完成本次设计基本实现了两题所要求的功能，诸如加减乘、着色。

但限于本人的所学的知识和设计时间的限制，还有部分功能未能实现，如当输入格式与程序要求不符时，程序无法纠错；还有程序用的C语言编的，不是用visual Ｃ＋＋编的，所以程序所实现的外观，实不敢恭维，确实是本设计的大败笔。

二、程序构造与思路1）程序函数构成一元多项式：数据结构定义：typedef struct { float coef; int expn; }ElemType;//带头结点的线性链表类型typedef struct LNode { ElemType data; LNode *next;}*Link,*Position;struct LinkList { Link head,tail; int len; };函数：LocateElem（**）确定位置返回前驱OrderInsert（**）插到相应的位置Compare（**）比较两插入值的指数值CreatPolyn（**）创建多项式PrintPolyn（**）打印多项式AddPolyn（**）加法SubPolyn（**）减法MulPolyn（**）乘法V aluePolyn（**）赋x值地图着色数据结构定义：typedef struct{VRType adj; // 顶点关系类型}ArcCell,AdjMatrix[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM];struct MGraph{V ertexType vexs[MAX_VERTEX_NUM]; // 顶点向量AdjMatrix arcs; // 邻接矩阵int vexnum,arcnum; // 图的当前顶点数和弧数};函数：LocateV ex（**）点是否在图中CreateFAG（**）采用邻接矩阵存储DisPlay（**）输出矩阵Color（**）着色函数Print(**) 输出着色2)设计思路①对于多项式的计算器，即首先要完成多项式的输入输出，然后再完成加减乘、输出x的值。

综上所述，本设计的功能为：采用OrderInsert将结点合并到升序链表的适当位置的思路，对于输入，可用OrderInsert插入空链表；对于加法，可以用OrderInsert将两个链表循环输入；对于减法，可以先将被减链表取反，然后执行加法；对于乘法，可以内外循环来做加法。

②地图着色如图所示：如果对地图4着色，可选择已涂色的区域，如果与图4相邻（图1、图3），则继续判断与图4相邻的图是否与图4的颜色相同，如果不相同，则可以对相邻图赋色；如果相同，则继续换一种颜色判断，直至试出不相同的颜色赋色。

最后输出图的颜色。

三、用户手册1）对于一元多项式，用户可参照详细的菜单进行操作。

另外，在程序文件夹内，有两个TXT文件pol1和pol2，他们是保存多项式的文件。

对于多项式的输入可采用“系数-空格-指数”形式输入，如“2 3”代表2ⅹ3 。

2）对于地图着色修改程序文件夹里的map.txt里的点数目、边数目、点、边四、测试结果一元多项式地图着色五、课程设计小结做程序设计，一个方面是在于程序源码本身，要有效率，算法要好，但这个对于现在来说还太早了，毕竟做这么个程序让我已经很头疼了，还要注意界面，这个程序是用的命令行显示的，并不美观，能实现题目中的要求，也已经很难得了，把这个程序做完，请教不了不少的人。

从中学到的东西自然是多的，当然不只有书本上的，更多的是在于自学以及逻辑方面的知识。

以前我们老在心里想，以后要做一个什么什么样的大程序或者什么游戏，但慢慢的做这个程序设计，我发现，其实那些也是这样慢慢的写出来的。

看似不起眼的东西可能才是最重要的，也可能是最难的，一个小小的程序，功能可能很简单，可能得花费我们很多很多时间和精力，可能它才是最难突破的关口。

就如这个程序，看似很简单，实现的功能并不复杂，但对我们来说就不容易了。

所以能做到现在这个地步，我觉得并没有什么遗憾的。

当然这个程序有很多缺点，比如说如果不严格的按照格式输入，可能就会出现问题等等，我就不一一说了，希望以后的程序中能够解决掉这类的问题。

六、参考文献1）《数据结构》清华大学出版社2）《算法与数据结构考研试题精选》机械工业出版社七、部分9源程序1）一元多项式计算器部分程序Status LocateElem(LinkList L,ElemType e,Position &q,int(*compare)(ElemType,ElemType)) { // 若升序链表L中存在与e满足判定函数compare()取值为0的元素，则q指示L中// 第一个值为e的结点的位置，并返回TRUE；否则q指示第一个与e满足判定函数// compare()取值>0的元素的前驱的位置。

并返回FALSE。

（用于一元多项式）Link p=L.head,pp;do{pp=p;p=p->next;}while(p&&(compare(p->data,e)<0)); // 没到表尾且p->data.expn<e.expnif(!p||compare(p->data,e)>0) // 到表尾或compare(p->data,e)>0 {q=pp; return FALSE;}else // 找到{q=p; return TRUE;}}Status OrderInsert(LinkList &L,ElemType e,int(* compare)(ElemType,ElemType)) { // 将值为e的结点合并到升序链表L的适当位置Position la,lb;if(LocateElem(L,e,la,compare)) // L中存在该指数项{la->data.coef+=e.coef; // 改变当前结点系数的值if(!la->data.coef) // 系数为0{ // 删除多项式L中当前结点lb=PriorPos(L,la); // lb为当前结点的前驱if(!lb) // q无前驱 lb=L.head;DelFirst(L,lb,la);FreeNode(la);}return OK;}else // 生成该指数项并插入链表if(MakeNode(lb,e)) // 生成结点成功{InsFirst(L,la,lb); return OK;}else // 生成结点失败return ERROR;}int compare(ElemType a,ElemType b) // CreatPolyn()的实参{ // 依a的指数值<、=或>b的指数值，分别返回-1、0或+1……… }void CreatPolyn(polynomial &P,int m) //创建多项式{ // 输入m项的系数和指数，建立表示一元多项式的有序链表PElemType e;int i,flag=1,k;InitList(P);FILE *fp;char filename[13];printf("请选择输入方式，1为文件输入，2为手动输入，0退出 ");while(flag){scanf("%d",&k);switch(k){case 1:printf("请输入数据文件名(pol1.txt或者pol2.txt)："); scanf("%s",filename);fp=fopen(filename,"r");for(i=1;i<=m;i++){ // 依次输入m个非零项（可按任意顺序）fscanf(fp,"%f%d",&e.coef,&e.expn);OrderInsert(P,e,compare);}fclose(fp); break;case 2:for(i=1;i<=m;i++){ // 依次输入m个非零项（可按任意顺序）printf("请输入第%d项的系数和指数:",i);scanf("%f%d",&e.coef,&e.expn);OrderInsert(P,e,compare);}break;case 0:flag=0;printf("***退出输入***\n"); break;default :printf("您的选择错误，请重选\n");}}}void PrintPolyn(polynomial P) //打印多项式{ Link q;q=P.head->next; // q指向第一个结点int flag=1;//项数计数器if(!q){//若多项式为空，输出0putchar('0');printf("\n");return;}while(q){if(q->next!=NULL){if(q->data.coef>0){printf("%2.1fX%d + ",q->data.coef,q->data.expn); q=q->next;} else{printf("(%2.1f)X%d+ ",q->data.coef,q->data.expn); q=q->next;} }else {if(q->data.coef>0){printf("%2.1fX%d ",q->data.coef,q->data.expn); q=q->next;} else{printf("(%2.1f)X%d ",q->data.coef,q->data.expn); q=q->next;} }}printf("\n");}polynomial AddPolyn(polynomial &Pa,polynomial &Pb) //加法{……… }polynomial SubPolyn(polynomial &Pa,polynomial &Pb) //减法{……… }polynomial MulPolyn(polynomial &Pa,polynomial &Pb) // 多项式乘法:Pa=Pa*Pb{ polynomial P;Position qa,qb;ElemType a,b,c;InitList(P);qa=GetHead(Pa);qa=qa->next;while(qa){a=GetCurElem(qa);qb=GetHead(Pb);qb=qb->next;while(qb){b=GetCurElem(qb);c.coef=a.coef*b.coef;c.expn=a.expn+b.expn;OrderInsert(P,c,compare);qb=qb->next;}qa=qa->next;}return P;}float ValuePolyn(polynomial Pa,float x){//输入x值，计算并返回多项式的值int i;Position qa=GetHead(Pa);float sum=0,t;for(qa=qa->next;qa;qa=qa->next){t=1;for(i=qa->data.expn;i!=0;){if(i<0){t/=x;i++;}//指数小于0，进行除法else{t*=x;i--;}//指数大于0，进行乘法}sum+=qa->data.coef*t;}return sum;}void main(){polynomial p,q,r;InitList(p); InitList(q); InitList(r);int m,flag=1,choose;float x;menu();while(flag){printf("请选择");scanf("%d",&choose);switch(choose){case 1:printf("请输入一元多项式Z1的项数:");scanf("%d",&m);CreatPolyn(p,m);printf("请输入一元多项式Z2的项数:");scanf("%d",&m);CreatPolyn(q,m); break;case 2:printf("Z1=");PrintPolyn(p);printf("Z2=");PrintPolyn(q); break;case 3:r=AddPolyn(p,q);printf("Z1+Z2=");PrintPolyn(r);ClearList(r); break;case 4:r=SubPolyn(p,q);printf("Z1-Z2=");PrintPolyn(r);ClearList(r); break;case 5:r=MulPolyn(p,q);printf("Z1*Z2=");PrintPolyn(r);ClearList(r); break;case 6:printf("输入x的值：x=");scanf("%f",&x);printf("多项式Z1在指定%g处的值%g\n",x,ValuePolyn(p,x));printf("多项式Z2在指定%g处的值%g\n",x,ValuePolyn(q,x));break;case 0:flag=0;printf("\n***程序结束***\n"); break;default :printf("您的选择错误，请重选\n");}}2）地图着色部分程序void color(MGraph &G,int r_color[]) //着色函数{ int i,j,k; //栈的下标是国家编号，内容是色数r_color[0]=1;i=1;j=1; //编号1的国家涂1色，i为国家号，j为涂色号while(i<G.vexnum){while(j<=4&&i<=G.vexnum){k=0; //k指已涂色的区域号while(k<i&&r_color[k]*G.arcs[i][k].adj!=j) k++;//判断已有的邻区是否涂了相同色if(k<i) j=j+1; //用j+1色继续判断else {r_color[i]=j;i++;j=1;}//如果判断颜色不相同，则赋予颜色}if(j>4) {i--;j=r_color[i]+1;}}}void main(){int r_color[MAX_VERTEX_NUM]; MGraph G;CreateFAG(G);DisPlay(G);color(G,r_color);Print(G,r_color);DestroyGraph(G);}。