数据结构课程设计(火车进出栈)

课程设计(论文)任务书

软件学院学院软件工程专业2011—8 班

一、课程设计(论文)题目车厢调度问题

二、课程设计(论文)工作自2012 年 12 月 19 日起至 2012年 12 月 24 日止

三、课程设计(论文) 地点: 创新大楼机房

四、课程设计(论文)内容要求：

1．本课程设计的目的

⑴训练学生灵活应用所学数据结构知识，独立完成问题分析，结合数据结构理论知识，编写程序求解指定问题；

⑵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；

⑶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，巩固、深化学生的理论知识，提升编程水平。

2．课程设计的任务及要求

1）基本要求：

⑴要求从分析题目的需求入手，按设计抽象数据类型、构思算法、通过设计实现抽象数据类型、编写上机程序和上机调试等若干步骤完成题目，最终写出完整的报告；

⑵在程序设计阶段应尽量利用已有的标准函数，加大代码的重用率；

⑶程序设计语言推荐使用C/C++，程序书写规范，源程序需加必要的注释；

⑷每位同学需提交可独立运行的程序和规范的课程设计报告。

2）课程设计论文编写要求

⑴理论设计部分以课程设计论文的形式提交，格式必须按照课程设计论文标准格式进行书写和装订；

⑵课程设计报告（论文）包括中文目录、设计任务、需求分析、概要设计、详细设计、编码实现、调试分析、课设总结、谢辞、参考文献、附录等；

⑶设计部分应包含系统功能模块图，调试分析应包括运行截图等。

3）课程设计评分标准：

⑴学习态度：10分；

⑵系统设计：20分；

⑶编程调试：20分；

⑷回答问题：20分；

⑸论文撰写：30分。

4）参考文献：

⑴严蔚敏,吴伟民. 数据结构(C语言版)[M]. 清华大学出版社. 2010.3

⑵严蔚敏,吴伟民. 数据结构题集(C语言版)[M]. 清华大学出版社. 1999.2

⑶何钦铭,冯燕等. 数据结构课程设计[M]. 浙江大学出版社. 2007.8

5）课程设计进度安排

⑴准备阶段（4学时）：选择设计题目、了解设计目的要求、查阅相关资料；

⑵程序模块设计分析阶段（4学时）：程序概要设计、详细设计；

⑶代码编写调试阶段（8学时）：程序模块代码编写、调试、测试；

⑷撰写论文阶段（4学时）：总结课程设计任务和设计内容，撰写课程设计论文。

学生签名：

2012 年月日

6）课程设计题目具体要求：

假设停在铁路调度站(如教科书中图3.1(b)所示)入口处的车厢系列的编号依次为1，2，3，…n。设计一个程序,求出所有可能由此输出的长度为n 的车厢系列。

⑴计一个程序，求出由一个编号依次为1，2，、、、，n的车厢序列可能产生的所有

出栈系列。

⑵利用双向栈存储结构实现调度站和输出序列这两个栈的空间共享。

⑶对于每个输出序列演示出所有操作序列的变化过程。

课程设计(论文)评审意见

（1）学习态度（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（2）系统设计（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（3）编程调试（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（4）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（5）论文撰写（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（6）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）

评阅人：王英华职称：讲师

2012 年10 月1 日

车厢调度

一．问题描述：

1、用编号依次为1，2，3，……，n表示停在铁路调度站入口处的车厢序列。

2、用一个栈形象地表示为火车的调度站。

3、利用栈先进后出的性质，结合递归，实现编号1…n的车厢的所有可能的序列。

二．设计：

为了使车厢能够调度，需要定义一个栈，利用栈先进后出的性质，改变车厢的顺序。对栈的抽象数据类型进行定义

存储情况如下：

把左栈的数据输到右栈再输出

ADT stack

{

数据对象：D={ai | ai∈CharSet，i=1，2，……，n，n≥0}

数据关系; R={ | ai-1,ai∈D,i=2，……，n}

}

MakeEmpty()：

操作结果：构造一个空栈S。

IsEmpty()：

判断栈是否为空栈，若s为空栈，则返回1，否则返回0。Push_2(int item)：

在栈s的2栈顶插入新的栈顶元素item。

Push_1(int item)：

在栈s的1栈顶插入新的栈顶元素item。

Pop()：

删除s的栈顶元素并返回其值。以上定义的详细设计如下代码所示：struct StackNode {

int data[maxSize];

int top_1;

int top_2;

}s;

int n;

void MakeEmpty()//置空栈

{

s.top_1=0;.

s.top_2=maxSize-1;

}

int IsEmpty() //判右侧栈空否{

if(s.top_2==maxSize-1)

return 1;

else

return 0;

}

void Push_2(int item) //从右侧进栈{

s.top_2 - -;

s.data[s.top_2]=item;

}

void Push_1(int item) //从左侧进栈{

s.top_1++;

s.data[s.top_1]=item;

}

int Pop() //出右侧栈并取栈顶

{

int temp;

temp=s.data[s.top_2];

s.top_2++;

return temp;

三．函数流程图如下：

四．生成输出序列的函数的伪码算法如下：

void OutPut(int pp,int c)

{

if(pp

{

一个数进栈后,有两种处理方式：

要么立刻出栈,要么进行下一个数的进栈

}；

if(!IsEmpty())

{

一个数出栈后,有两种处理方式：

要么继续出栈,要么继续下一个数的进栈

}

if(pp==n&&IsEmpty())

{

一种可能输出序列产生，输出

}

}

该函数详细代码如下：

void OutPut(int pp,int cc)

{

int m,i;

if(pp

{

Push_2(pp+1);

OutPut(pp+1,cc);

Pop();

}

if(!IsEmpty())//一个数出栈后,有两种处理方式：要么继续出栈,要么继续下一个数的进栈

{

m=Pop();

s.data[curp]=m;

cc++;

OutPut(pp,cc);

Push_2(m);

}

if(pp==n&&IsEmpty())//一种可能输出序列产生，输出{

for(i=0;i

{

printf("%4d",s.data[i]);

}

printf("\n");

}

}

主函数如下：

int main

{

printf("输入要调度车厢总数:");

scanf_s("%d",&n);

MakeEmpty ();

Push_2(1);

printf ("所有输出序列:\n");

OutPut (1,0); //从1 开始，递归处理所有

}

五．运行结果输入3结果为：

输入4结果为：

六．总结

本程序的栈其实也是一个简单的数组，它存储先后进入该栈的数，然后输出各个不同的序列。由于此程序比较简单明了，不是很复杂，按照概要设计来进行代码设计的时候基本没有什么问题。在调试过程中，主要是在主要的递归函数设计过程中遇到了不小的麻烦，二者主要的原因就在于对递归的调用算法没有钻研所致，在此过程中借助于课本上以及网上查到的关于递归的资料才算勉强完成这个函数。

通过这次课程设计，我对于将课本上的知识运用到实际生活中的整个过程深有体会了，不像之前对知识单纯的停留在课本及考试的要求上。对于我们学过的知识，我们要尽量深入而透彻地去理解以及渗透，因为，在我看来，只有充分的了解渗透才能更好的将课本所学的知识运用到实验和生活中去。这次课程设计，我受益匪浅。感谢老师的辛勤指导。

参考文献

[1]严蔚敏,吴伟民. 数据结构(C语言版)[M]. 清华大学出版社. 2010.3

[2] 严蔚敏,吴伟民. 数据结构题集(C语言版)[M]. 清华大学出版社. 1999.2

[3] 何钦铭,冯燕等. 数据结构课程设计[M]. 浙江大学出版社. 2007.8

详细代码：

#include"stdio.h"

#define maxSize 10

struct snode

{

int data[maxSize];

int top_1;

int top_2;

}s;//定义一个栈指针

int n;//定义输入序列总个数

void Initstack()

{

s.top_1=-1;

s.top_2=maxSize;

}

void push_1(int p)//元素n进栈{

s.top_1++;

s.data[s.top_1]=p;

}

void push_2(int q)//元素n进栈{

s.top_2--;

s.data[s.top_2]=q;

}

int pop()//出栈

{

int temp;

temp=s.data[s.top_2];

s.top_2++;

return temp;

}

int Emptys()//判断栈空

{

if(s.top_2==maxSize)

return 1;

else

return 0;

}

/*

33.每次调用求值阶段包含两重递归，只有全部返回，才表示本pos 处理完，可以对上一个元素求值，process 就是找出当前元素进栈后所有可能的操作，即在当前元素进栈后各种情况下，

34.包括不出栈，立即出栈，出栈后继续出栈情况(出栈递归)下，继续处理下一个元素(入栈递归)

35.

36.*/

void process(int pos,int curp)//当前处理位置pos的元素

{

int m,i;

if(pos

{

push_2(pos+1);//当前元素进栈后下一个元素继续进栈

process(pos+1, curp); //处理下一个元素，返回表明下一个元素进栈的情况处理完了

pop(); //下一个元素处理完后，pop 掉，准备处理直接出栈

}

if(!Emptys())//递归处理出栈

{

m=pop();

s.data[curp]=m;

curp++;

process(pos, curp);//出栈后处理下一个素继续进栈

push_2(m);

}

if(pos==n&&Emptys())//输出一种可能的方案

{

for(i=0;i

{ printf("%4d",s.data[i]); }

printf("\n");

}

}

int main()

{

printf("输入要调度车厢总数:");

scanf_s("%d",&n);

Initstack();

push_2(1);

printf ("所有输出序列:\n");

process(1,0);

return 0;//从1 开始，递归处理所有元素}