教学计划的编制问题(实验10实验报告)

数据结构实验报告

题目：

教学计划的编制问题姓名：杨维

学号：20090810229

班级：物联网工程0901班

指导老师：李晓鸿

完成日期：2010年11月26日

一、问题描述：

若用有向网表示教学计划，其中顶点表示某门课程，有向边表示课程之间的先修关系（如果A课程是B课程的先修课程，那么A到B之间有一条有向边从A指向B）。试设计一个教学计划编制程序，获取一个不冲突的线性的课程教学流程。（课程线性排列，每门课上课时其先修课程已经被安排）。

基本要求

（1）输入参数：课程总数，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）和直接先修课的课程号。

（2）若根据输入条件问题无解，则报告适当的信息；否则将教学计划输出到用户指定的文件中。

二．需求分析：

1、本程序需要基于图的基本操作来实现

三．概要设计

抽象数据类型：

为实现上述功能需建立一个结点类，线性表类，图类。

算法的基本思想：

1、图的构建：

建立一个结点类，类的元素有字符型变量用来存储字母，整

形变量用来存储位置，该类型的指针，指向下一个元素。建

立一个线性表类，完成线性表的构建。建立一个图类，完成

图的信息的读取，（如有n个点，则建立n个线性表，将每个

结点与其指向的结点组成一个线性表，并记录线性表的长

度）。

2、Topsort算法：

先计算每个点的入度，保存在数组中。找到第一个入度为0

的点，将该点所连的各点的入度减一。再在这些点中找入度

为0 的点。如果找到，重复上述操作。如果找不到，则跳出

while循环，再搜索其他的点，看入度是否为0。再重复上述

操作，如果所有的入度为0的点都被寻找到，但个数少于输

入顶点的个数，说明该图存在环。

程序的流程：

（1）输入模块：读入图的信息（顶点和边，用线性表进行存储）。

（2）处理模块：topsort算法。

（3）输出模块：将结果输出。

四．详细设计：

算法的具体步骤：

class Node{//结点类

public:

string node;

int position; //位置

Node* next;

bool visit; //是否被访问

Node(){visit=false;next=NULL;position=0;node=' ';} };

class Line{ //线性表类

public:

int num;

Node* head;

Node* rear;

Node* fence;

Line(){num=0;head=fence=rear=new Node();}

void insert(int v,string ch){ //插入元素

Node* current=new Node();

current->node=ch;

current->position=v;

fence->next=current;

fence=current;

num++;

}

};

class Graph{ //图类

private:

int numVertex;

int numEdge;

Line* line;

public:

Graph(int v,int e){numVertex=v;numEdge=e;line =new Line[v];} void pushVertex(){ //读入点

string ch;

for(int i=0;i

cout<<"请输入顶点"<

cin>>ch;

line[i].head->node=ch;

line[i].head->position=i;

}

}

void pushEdge(){ //读入边

string ch1,ch2;

int pos1,pos2;

for(int i=0;i

{

cout<<"请输入边"<

cin>>ch1>>ch2;

for(int j=0;j

if(line[j].head->node==ch1)

pos1=j; //找到该字母对应的位置if(line[j].head->node==ch2){

pos2=line[j].head->position;

break;

}

}

line[pos1].insert(pos2,ch2);

}

}

void topsort(){ //拓扑排序

int i;

int *d=new int[numVertex];

for(i=0;i

d[i]=0; //数组初始化

for(i=0;i

Node* p=line[i].head;

while(p->next!=NULL){

d[p->next->position]++; //计算每个点的入度

p=p->next;

}

}

int top=-1,m=0,j,k;

for(i=0;i

if(d[i]==0){

d[i]=top; //找到第一个入度为0的点

top=i;

}

while(top!=-1){

j=top;

top=d[top];

cout<node<<" ";

m++;

Node* p=line[j].head;

while(p->next!=NULL){

k=p->next->position;

d[k]--; //当起点被删除，时后面的点的入度-1

if(d[k]==0){

d[k]=top;

top=k;

}

p=p->next;

}

}

}

cout<

if(m

cout<<"网络存在回路"<

delete []d;

}

};

int main(){

int n,m;

cout<<"请输入节点的个数和边的个数"<

cin>>n>>m;

Graph G(n,m);

G.pushVertex();

G.pushEdge();

G.topsort ();

system("pause");

return 0;

}

五．调试分析：

将建立的线性表输出来检验图的信息是否完全被读入，构建是否正确。

六．测试结果：

七．实验心得：

1、本实验是在图的遍历问题的基础上做的，图的构建大部分是采用图

的遍历问题中的代码（不过要将结点类中的char改为string型），自己另外写了topsort函数，就完成了整个程序。

2、topsort函数中一开始采用的方法是找到一个入度为0的点，完成

相应的操作后，重新进行搜索，后来改进代码，先搜索入度为0的点后面连接的点，这样减少了算法复杂度。

八、附件

教学计划的编制问题.cpp

#include

#include

using namespace std;

class Node{//结点类

public:

string node;

int position; //位置

Node* next;

bool visit; //是否被访问

Node(){visit=false;next=NULL;position=0;node=' ';} };

class Line{ //线性表类

public:

int num;

Node* head;

Node* rear;

Node* fence;

Line(){num=0;head=fence=rear=new Node();}

void insert(int v,string ch){ //插入元素

Node* current=new Node();

current->node=ch;

current->position=v;

fence->next=current;

fence=current;

num++;

}

};

class Graph{ //图类

private:

int numVertex;

int numEdge;

Line* line;

public:

Graph(int v,int e){numVertex=v;numEdge=e;line =new Line[v];} void pushVertex(){ //读入点

string ch;

for(int i=0;i

cout<<"请输入顶点"<

cin>>ch;

line[i].head->node=ch;

line[i].head->position=i;

}

}

void pushEdge(){ //读入边

string ch1,ch2;

int pos1,pos2;

for(int i=0;i

{

cout<<"请输入边"<

cin>>ch1>>ch2;

for(int j=0;j

if(line[j].head->node==ch1)

pos1=j; //找到该字母对应的位置if(line[j].head->node==ch2){

pos2=line[j].head->position;

break;

}

}

line[pos1].insert(pos2,ch2);

}

}

void topsort(){ //拓扑排序

int i;

int *d=new int[numVertex];

for(i=0;i

d[i]=0; //数组初始化

for(i=0;i

Node* p=line[i].head;

while(p->next!=NULL){

d[p->next->position]++; //计算每个点的入度

}

}

int top=-1,m=0,j,k;

for(i=0;i

if(d[i]==0){

d[i]=top; //找到第一个入度为0的点

top=i;

}

while(top!=-1){

j=top;

top=d[top];

cout<node<<" ";

m++;

Node* p=line[j].head;

while(p->next!=NULL){

k=p->next->position;

d[k]--; //当起点被删除，时后面的点的入度-1

if(d[k]==0){

d[k]=top;

top=k;

}

}

}

}

cout<

if(m

cout<<"网络存在回路"<

delete []d;

}

};

int main(){

int n,m;

cout<<"请输入节点的个数和边的个数"<

cin>>n>>m;

Graph G(n,m);

G.pushVertex();

G.pushEdge();

G.topsort ();

system("pause");

return 0;

}