数据结构课程设计要求

数据结构课程设计指导书（适用于电技15级）

理学院

2016年12月

数据结构课程设计要求

1、课程设计题目列表：

[1]通讯电文压缩处理问题

[2]数字信号管理系统

[3]光纤网络布线问题

[4]排序算法效率测试

[5]Tom的朋友通讯录

[6]图书租借管理问题

[7]能力扩展题（选作题）

学号尾号后三位对3取余，余数结果为0的同学，请完成[1][4]课题；余数结果为1的同学，请完成[2][5]课题；余数结果为2的同学，请完成[3][6]课题。

在完成了上述2个必做课题后，可以考虑一下【7】能力扩展题

2、课程设计目的：

1) 通过课程设计实践，掌握常用数据结构的定义以及基本操作；

2) 熟练进行VC++编程；

3、内容与具体要求：

1) 每位同学按照自己的学号根据题目进行程序设计。编程时请注意：不要把所有程序代码写在一个.cpp文件中。要求.h头文件存放数据结构的定义，及基本操作（如链表的建立、查找、删除、栈和队列的插入、删除操作等）；.cpp文件存放算法实现代码以及main( )函数。

2) 提交运行的软件系统――每完成一个小程序，当即检查代码运行情况。在机房检查程序；

3) 撰写课程设计报告：

要求写出系统的主要功能和使用说明；写出主要模块实现的代码，并给出详细解释；给出系统操作过程的截图；写出心得和体会，包括已解决和尚未解决的问题、进一步完善的设想与建议。――12月16日（16周周五）之前完成程序检查的全部工作。

课设报告请交给每班的课代表，课代表收齐后，（最晚）17周周三交给我。

4) 课设报告：报告要求正、反双面打印。格式参见《课程设计报告样本.doc》

5) 在提交纸质版课设报告之前，请将所有代码.h和.cpp代码，以及课设报告电子版，放在一个压缩包中，压缩包命名为“班级_学号_姓名.rar”，发送到我的个人邮箱annelh@https://www.360docs.net/doc/6e3329168.html,中

4、课程设计时间安排：（1学分，16学时）

机房上机时间为：16周周一（1-9）、周四（1-9）

其他非上机时间，安排为资料查阅、自行修改程序代码、撰写报告

上机地点：小营校区图书馆楼7楼计算中心

课程设计题目简介：

数据压缩是一个减小数据存储空间的过程，它是信息理论最重要的成果之一。广义上，数据压缩的方法分为两大类：有损压缩和无损压缩。在有损压缩中，我们接受数据有一定的损失来换取更大的压缩比，如图像处理和音频处理，因为这种损失是可接受的，不会影响其效果。然而，我们通常使用的是无损压缩，它能保证解压缩时准确地还原原始数据。

最小冗余编码是无损压缩的一种常用的、主要的方法。它使用更少的位对出现更为频繁的字符进行编码，用较长的位对出现频率较低的字符进行编码。哈夫曼编码是一种最古老而最优雅的数据压缩方法，它是一种基于最小冗余编码的压缩算法。

一段通信的电文存在一个文件中，内容如下：

whether the weather be fine or whether the weather be not. whether the weather be

cold or whether the weather be hot. we will weather the weather whether we like it or not.

请编程序读此txt文件，统计电文中每个单词出现的频率（标点符号、空格符号不计，不区分大小写），并试着为这些单词设计哈夫曼编码，以此减少数据需要的存储空间。

提示：数据结构定义可以参考如下

typedef struct

{ int weight; //结点权值

int parent, lchild, rchild; //结点的父指针，左右孩子指针

}HTNode,*HuffmanTree; //动态分配数组存储哈夫曼树

typedef struct {

char *ch；//存储单词

char bits[n+1]；//存放编码位串，n为哈夫曼树中叶子结点个数

}CodeNode；

typedef CodeNode *HuffmanCode；//动态数组存储哈夫曼编码表

数字信号管理系统

问题描述：

数字信号可以用两个属性来描述：信号在时间轴上的起点，以及任何特定时刻的振幅。因此，可以定义如下结构，在离散的时间轴上表示数字信号。typedef struct Signal{

int time;//时间

int amplitude; //振幅

struct Signal *next;

} Signal;

建立具有上述结点结构的链表，该链表可以用于描述下图所示的数字信号。

要求：

建立链式存储结构，编写程序，完成下列操作：

（1）记录若干数字信号结点的信息；

（2）查询信号中给定振幅的位置（即，显示该振幅所对应的位序，以及出现的时间）；

（3）在信号的末尾添加一个新的值；

（4）在信号的前部添加一个新的值；

（5）显示数字信号；

（6）得到信号中特定振幅的频率（即，统计出现总次数）。

光纤网络布线问题

问题描述：已知某乡镇管辖的村庄都是有路可通的，且相邻村庄间的公路长度已知。现在要沿着公路铺设光纤，使得各村之间都可以上网，应该怎样布线才能使所用的网线最少？

要求：建立无向网时，从MST.txt文件中读取数据建立无向网。

排序算法效率测试

问题描述：编程实现希尔排序、冒泡排序（改进算法）、堆排序、快速排序算法。并通过实验检测每种排序算法的运行时间，以此得出结论：哪种排序算法效率较高。

要求：

1，以随机数的形式，产生50000个（不重复、无序的）整数，保存在initial.txt 文件中；（提示函数：srand(int)来设种子，然后每次rand( )返回一个随机数）2，对这50000个随机数分别调用上述四种排序算法，进行从小到大的排序，并记录每种算法的执行时间，排序结果分别保存在Shell.txt，Bubble.txt，Heap.txt 以及Quick.txt文件中。

3，提示：可以通过time( )函数来获得计算机系统当前的日历时间（Calendar Time），处理日期时间的函数都是以本函数的返回值为基础进行运算。其原型为：time_t time(time_t * t);

如下面的例子用来显示当前的日历时间：

#include

#include

int main(void)

{

time_t t;

t=time(NULL);

printf("The number of seconds since January 1, 1970 is %d\n",t);

return 0;

}

运行的结果与当时的时间有关，运行的结果是：

The Calendar Time now is 1266637045

其中1266637045就是运行程序时的日历时间。即从1970年1月1日0时0分0秒到此时的秒数。

这里给time函数的参数设置为NULL，可得到具体的秒数。

输出结果：输出四种排序算法的排序时间，并得出结论。

Tom的朋友通讯录

哈希表是一种有效的检索方法。哈希表的主要思想是通过一个哈希函数，在所有可能的关键字和哈希地址之间建立一张映射表；哈希函数每次接受一个关键字将返回与之对应的哈希值。由于计算哈希值和在数组中进行索引都只消耗固定的时间，因此哈希表的最大亮点在于它是一种运行时间在常量级的检索方法。

例如：一个电话邮件系统，通过8个字符组成的名字作为关键字，来哈希得到系统中的用户信息。如果采取直接寻址的方式，那么这个哈希表将会有超过268=2.09*1011个条目，而这些条目中的绝大多数是无用的，因为大多数的字符组合都不是姓名。

若Tom的朋友有Am、Fba、Mah、Weg、Zoog、K和Rape七个人，请帮助Tom设计一个通讯录系统存储他的朋友信息，其中，关键字取值为其朋友姓名的字母顺序之和（如Am，姓名组成为A和m，在字母表中的顺序分别为1和13，则用14代表Am）。

设计哈希表时，假设哈希表长为10，用除留取余法设计的哈希函数为H(key)=key mod 7；采用平方探测再散列方法解决冲突，H i(key)= ( H0(key)+d i ) mod 10，d i的取值为d i=1,-1,4,-4, 9, -9…。

要求：

[1]编程计算Tom每个朋友姓名的Key值，并以此构造哈希表；

[2]输出哈希表的内容，即每一个朋友的在哈希表中位置；

[3]编程实现哈希表的检索工作，即输入一个人名时，进行检索，如果找到这个

朋友，则显示他在哈希表中的存储位置；若找不到，显示“查无此人”信息。

图书租借管理问题

某书屋有各类图书，每一本图书均有书名、作者名、出版社、分类号等信息，为了便于管理排序，以书名（字符串形式存储）为关键字，采取二叉排序树的形式存储。

顾客来租借图书时，需要先查询，若此图书在架则可以借走；若此图书没有库存，则马上进货，并入库存放。请编程实现此书屋的图书租借系统。

要求：初始情况二叉排序树为空，建立二叉排序树时，从BST.txt文件中读取数据建立二叉排序树。如：

能力扩展题

熊背满吃的可以走N公里，有很多村庄可以补充食物。在食物足够走到下一村庄它就不用补充，即在规划距离补充次数最少。【题目来源：2015年9月28日某公司机考算法题】

输入：第一行有两个数字，另一个为竹筐满时可行公里数即N值；第二个为起点到终点村庄个数；第二行为起点和村庄、村庄之间、村庄和终点之间的距离。这些字为整数。

输出：程序输出至少要补充食物的次数，以及需要补充食物的村庄编号。

示例：

输入：7 4

5 6 3 2 2

输出：

2 //需要补充食物2次

1 2 //分别在编号1、2的村庄补充食物

请在课设报告中详细阐明游戏逻辑、存储结构及游戏实现的算法，必要时请画图说明。