石大远程在线考试——《数据结构课程设计》.doc

中国石油大学（北京）远程教育学院期 末 考 试数据结构课程设计1.课程设计题目从下面四个题目中任选一题完成。1.1 通讯录的制作用单链表作为数据结构，结合C或者C+语言基本知识，编写一个班级的通讯录管理系统。系统包括下面几方面的功能：第1：输入信息：输入某同学的信息；第2：显示信息：显示全部通讯录中学生的信息；第3：查找功能：实现按姓名进行查找，并给出查找信息；第4：删除功能：实现按姓名进行删除，并给出操作结果；第5：每名同学的信息包括：姓名、性别、电话、城市；第6：界面友好，每步给出适当的操作提示；第7：系统具有一定的容错能力。1.2 图书管理系统设计一个计算机管理系统完成图书管理几本业务。系统要满足下面基本要求：第1：每种图书的登记内容包括：书名、书号、作者、出版社、现存量和库存量；第2：采编入库：新购图书，确定书号后，登记到图书账目表中，如果表中存在该书，则只将库存量增加；第3：借阅：如果该书的库存量大于0，则借出一本，登记借阅者的书证号和归还期限，改变库存量；第4：归还：注销对借阅者的登记，改变该书的库存量；第5：界面友好，每步给出适当的操作提示；第6：系统具有一定的容错能力。1.3 产品进销管理系统针对某个行业的库房产品进销存情况进行管理，系统要求具有下列功能：第1：采用一定的存储结构对库房的货品及其数量进行分类管理；第2：可以进行产品类的添加、产品的添加、产品数量的添加；第3：能够查询库房每种产品的总量、进货日期、销出数量、销售时间等；第4：每种产品至少包含信息：产品名、进货日期、进货数量、销出数量、销售时间、库存量；第5：界面友好，每步给出适当的操作提示；第6：系统具有一定的容错能力。1.4 校园导航问题设计中国石油大学（北京）的校园平面图，至少包括10个场所，可以实现任意两个场所的最短路径。2.课程设计报告书写规范课程设计报告包括该题目的需求分析、概要设计、详细设计、程序测试、感想与体会几部分内容。下面以“稀疏矩阵运算器”为例说明如何写课程设计报告。题目要求：设计一个稀疏矩阵计算器，实现两个稀疏矩阵的加法、减法、乘法以及矩阵的转置运算。采用菜单为应用程序的界面，用户通过对菜单进行选择，分别实现矩阵的相加、相减、相乘以及矩阵转速运算。2.1需求分析1. 稀疏矩阵是指稀疏因子小于等于0.5的矩阵。利用“稀疏”特点进行存储和计算可以大大节省存储空间，提高计算效率。实现一个能进行稀疏矩阵基本运算的运算器。2. 以“带行逻辑链接信息”的三元组顺序表表示稀疏矩阵，实现矩阵转置，以及两个矩阵的加、减、乘的运算。稀疏矩阵的输入形式采用三元组表示，运算结果以阵列形式列出。3. 演示程序以用户和计算机的对话方式进行，数组的建立方式为边输入边建立。首先输入矩阵的行数和列数，并判别给出的两个矩阵的行列数是否与所要求的运算相匹配。4. 程序可以对三元组的输入属性不加以限制；根据对矩阵的行列，三元组作之间插入排序，从而进行运算时，不会产生错误。5. 在用三元组表示稀疏矩阵时，相加、相减和相乘所产生的结果矩阵另外生成。6. 运行环境：VC6.0+。2.2概要设计稀疏矩阵元素用三元组表示：typedef structint i;/非零元的行下标int j;/非零元的列下标int e;/矩阵非零元Triple;稀疏矩阵采用三元组顺序表存储：#define MSXSIZE 12500/假设非零元个数的最大值为200#define MAXRC 10 /假定矩阵的最大行数为10typedef struct int mu ; /矩阵的行数 int nu ; /矩阵的列数 int tu ; /矩阵的非零元素个数 Triple dataMAXSIZE+1; /非零元三元组表，data0没有用int rposMAXRC+1; /各行第一个非零元素的位置表Tabletype;系统主要函数及功能如下：Menu( )：主控菜单，接收用户的选项；Input_Matrix( )：输入矩阵；Print_matrix( )：输出矩阵；Cal_matrix( )：计算矩阵每行第一个非零元在三元组中的位序号；TransposeMatrix( )：矩阵转置；Add_Matrix( )：矩阵加法运算；Sub_Matrix( )：矩阵减法运算；Multi_Matrix( )：矩阵乘法运算。模块的调用关系如图1所示。Multi_MatrixmainAdd_MatrixSub_MatrixTransposeMatrixCal_MatrixInput_MatrixPrint_Matrix图1 程序调用模块示意图2.3详细设计1. 主函数设计/*/* 矩阵运算主函数 */*主函数中，实现用户菜单菜单的打印，并根据用户的选项执行相应的功能，主函数力求简洁、清晰。void main( ) num=Menu();/打印主菜单while(num)switch(num)case 1:Multi_Matrix();/矩阵相乘break;case 2:TransposeMatrix();/矩阵转置break;case 3:Add_Matrix();/矩阵加法break;case 4:Sub_Matrix();/矩阵减法case 0:break;/switchnum=Menu();/while2. 主菜单设计主控菜单是用来输出提示信息和处理输入，此函数返回用户的选项，提供给main函数中的switch语句。对于不符合要求的选项，提示输入错误并要求用户重新输入。将此函数与main函数合在一起，编译运行程序，即可检查并验证菜单选项是否正确。主菜单如下：/*/* 打印主控菜单函数 */*int menu( )printf(n 主菜单);printf(n*);printf(n1. 矩阵乘法);printf(n2. 矩阵转置);printf(n3. 矩阵加法);printf(n4. 矩阵减法);printf(n0. 退出);printf(n*);scanf(%d,&num);while(num4)/输入非法，重新输入scanf(%d,&num);return num;3. 矩阵乘法运算函数/*/* 矩阵乘法运算算法 */*Status Multi_Matrix() Input_Matrix(&a);/输入矩阵a Input_Matrix(&b); /输入矩阵b Cal_matrix(&a);/计算矩阵a每行第一个非零元的位序号 Cal_matrix(&b);/计算矩阵b每行第一个非零元的位序号 if (a.nu!=b.mu)/不符合矩阵乘法条件，不能相乘 return ERROR; c.mu=a.mu; /对矩阵c初始化 c.nu=b.nu; c.tu=0; if(a.tu*b.tu!=0) for(arow=1;arow=a.mu;arow+) /*处理矩阵a的每一行*/ for (p=1;p MAXRC+1;p+) /*当前行各元素累加器清零*/ ctempp=0; c.rposarow=c.tu+1; if(arowa.mu ) tp=a.rpos arow+1; else tp=a.tu +1; for(p=a.rposarow; ptp;p+) /求得c中第crow行的非零元 brow=a.datap.j; if(browb.nu) t=b.rposbrow+1; else t=b.tu+1; for (q=b.rposbrow;qt;q+) ccol=b.dataq.j; /*乘积元素在矩阵c中的列号*/ ctempccol+=a.datap.e*b.dataq.e; /*for q*/ /for p for(ccol=1;ccolMAXSIZE) exit(1); c.tu+; c.datac.tu.i=arow; c.datac.tu.j=ccol; c.datac.tu.e=ctempccol; /*end if*/ /*for arrow*/ /*if*/ Print_matrix(a); Print_matrix(b); Print_matrix(c);4. 矩阵转置算法/*/* 矩阵转置算法 */*void TransposeMatrix()Input_Matrix(&a);/输入矩阵ab.mu=a.nu;b.nu=a.mu;b.tu=a.tu;if(b.tu) q=1; /*b.data的下标*/ for(col=1;col=a.nu;col+) /对a的每一列 for(p=1;p=a.tu;p+) /*p为a的下标*/ if( a.datap.j=col) /寻找矩阵a中列为col的非零元 b.dataq.i=a.datap.j; b.dataq.j=a.datap.i; b.dataq.e=a.datap.e; q+; /if(p)/if(b.tu)Print_matrix(b); /输出a的转置矩阵5. 矩阵加法算法/*/* 矩阵加法运算函数 */* c=a+b */*Status Add_Matrix()Input_Matrix(&a); /输入矩阵aInput_Matrix(&b); /输入矩阵bif(a.mu !=b.mu |a.nu !=b.nu ) /不满足矩阵加法条件return ERROR;c.mu =a.mu ;c.nu =a.nu ;ta=1;tb=1;tc=1;if(a.tu *b.tu !=0)while(ta=a.tu) & (tb=b.tu)if(a.datata.i=b.datatb.i)if(a.datata.j=b.datatb.j)temp=a.datata.e+b.datatb.e;if(temp!=0)c.datatc.i=a.datata.i;c.datatc.j=a.datata.j;c.datatc.e=temp;tc+;/end if (temp)ta+;tb+;/end ifelse if(a.datata.jb.datatb.j)c.datatc.i=a.datata.i;c.datatc.j=a.datata.j;c.datatc.e=a.datata.e;ta+;tc+;/end of else ifelsec.datatc.i=b.datatb.i;c.datatc.j=b.datatb.j;c.datatc.e=b.datatb.e;tb+;tc+;/end ifelseif(a.datata.ib.datatb.i)c.datatc.i=a.datata.i;c.datatc.j=a.datata.j;c.datatc.e=a.datata.e;tc+;ta+;elsec.datatc.i=b.datatb.i;c.datatc.j=b.datatb.j;c.datatc.e=b.datatb.e;tc+;tb+;/whilewhile(ta=a.tu) /处理a中剩余非零元c.datatc.i=a.datata.i;c.datatc.j=a.datata.j;c.datatc.e=a.datata.e;tc+;ta+;while(tbmu, t-nu, t-tu); /获得矩阵行列数、非零元个数for(i=1;idata i.i, t-data i.j,t-data i.e);return OK;7. 矩阵输出算法将三元组以矩阵方式输出在屏幕上，算法如下：/*/* 矩阵输出函数 */*Status Print_matrix(Tabletype m)k=1;for(i=1;i=m.mu;i+) for(j=1;j=m.nu ;j+) /*非零元素*/ if(m.datak.i=i)&(m.datak.j=j) printf(m.datak.e); k+; else printf(“0”); /*零元素*/ printf(n);8. Cal_matrix函数在矩阵乘法运算时，需要统计矩阵每行第一个非零元在三元组表中的位序号，算法如下：void cal_matrix(Tabletype *m)/计算矩阵中每一行中