教学计划编制问题.doc

课 程 设 计 报 告课程名称 数据结构课程设计 课题名称 教学计划编制问题 专 业 网络工程 班 级 0902 学 号 200903120228 姓 名 豪哥 指导教师 刘哥 陈哥 李姐2011年 7 月 15 日课 程 设 计 任 务 书课程名称 数据结构课程设计 课 题 教学计划编制问题 专业班级 网络工程0902 学生姓名 豪哥 学 号 200903120228 指导老师 刘哥 陈哥 李姐 审 批 任务书下达日期： 2011 年 6 月 26 日任务完成日期： 2011 年 7 月 15 日一、设计内容与设计要求1设计内容：1）问题描述大学的每个专业都要制订教学计划。假设任何专业都有固定的学习年限，每学年含两学期，每学期的时间长度和学分上限均相等。每个专业开设的课程都是确定的，而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。每门课程有哪些先修课程是确定的，可以有任意多门，也可以没有。每门课恰好占一个学期。试在这样的前提下设计一个教学计划编制程序。2）基本要求a.输入参数包括：学期总数，一学期的学分上限，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）、学分和直接先修课的课程号。b.允许用户指定下列两种编排策略之一：一是使学生在各学期中的学习负担尽量均匀；二是使课程尽可能地集中在前几个学期中。c.若根据给定的条件问题无解，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。计划的表格格式自行设计。3）测试数据学期总数：6；学分上限：10；该专业共开设课数：12课程号：从C01到C12；学分顺序：2，3，4，3，2，3，4，4，7，5，2，3。先修关系如下图：1942121011365784)实现提示可设学期总数不超过12，课程总数不超过100。如果输入的先修课程号不在该专业开设的课程序列中，则作为错误处理。应建立内部课程号与课程号之间的对应关系。2设计要求：l 课程设计报告规范1)需求分析a.程序的功能。b.输入输出的要求。2)概要设计a. 程序由哪些模块组成以及模块之间的层次结构、各模块的调用关系；每个模块的功能。b. 课题涉及的数据结构和数据库结构；即要存储什么数据，这些数据是什么样的结构，它们之间有什么关系等。3)详细设计a.采用C语言定义相关的数据类型。b.写出各模块的类C码算法。c.画出各函数的调用关系图、主要函数的流程图。4)调试分析以及设计体会a.测试数据：准备典型的测试数据和测试方案，包括正确的输入及输出结果和含有错误的输入及输出结果。b.程序调试中遇到的问题以及解决问题的方法。c.课程设计过程经验教训、心得体会。5)使用说明用户使用手册：说明如何使用你编写的程序，详细列出每一步的操作步骤。6)书写格式见附带说明。7)附录a.参考书目b.源程序清单（带注释）l 考核方式指导老师负责验收程序的运行结果，并结合学生的工作态度、实际动手能力、创新精神和设计报告等进行综合考评，并按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级给出每位同学的课程设计成绩。具体考核标准包含以下几个部分： 平时出勤 （占10%） 系统需求分析、功能设计、数据结构设计及程序总体结构合理与否（占10%） 程序能否完整、准确地运行，个人能否独立、熟练地调试程序（占40%） 设计报告（占30%）注意：不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。 独立完成情况（占10%）。l 课程验收要求 运行所设计的系统。 回答有关问题。 提交课程设计报告。 提交电子文档（源程序、设计报告文档）。 依内容的创新程度，完善程序情况及对程序讲解情况打分。二、进度安排第19周星期一星期二星期三星期四星期五上午8：0012：00下午13：3017：30晚上18：0020：00第20周星期一星期二星期三星期四星期五上午8：0012：00下午13：3017：30晚上18：0020：00附：课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分、附件（A4大小的图纸及程序清单）。 正文的格式:一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。正文的内容:一、课题的主要功能；二、课题的功能模块的划分（要求画出模块图）；三、主要功能的实现（至少要有一个主要模块的流程图）；四、程序调试；五、总结；六、附件（所有程序的原代码，要求对程序写出必要的注释）。正文总字数要求在5000字以上（不含程序原代码）。目录一、课题的主要功能81.1程序的功能81.2.输入输出的要求8二、课题的功能模块的划分82.1程序的模块组成82.2模块的层次结构及调用关系92.3模块的主要功能92.4数据结构和数据库结构9三主要功能的实现103.1采用C语言定义相关的数据类型103.2主要函数的流程图103.3画出各函数的调用关系图14四、程序调试154.1测试数据：154.2使用说明15五总结175.1 程序调试中遇到的问题以及解决问题的方法175.2 课程设计过程经验教训、心得体会17六、附录186.1参考书目186.2源程序清单（带注释）18一、课题的主要功能1.1程序的功能大学的每个专业都要制订教学计划。假设任何专业都有固定的学习年限，每学年含两学期，每学期的时间长度和学分上限均相等。每个专业开设的课程都是确定的，而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。每门课程有哪些先修课程是确定的，可以有任意多门，也可以没有。每门课恰好占一个学期。试在这样的前提下设计一个教学计划编制程序。本程序针对本科的学期内容，通过输入实际的课程及先后关系。结合每学期的学分及课程数，制定好学习计划。在输入相关数据后，程序会安排好每学期的课程。1.2.输入输出的要求输入参数包括：学期总数，一学期的学分上限，每门课的课程号（固定占3位的字母数字串）、学分和直接先修课的课程号。输出要求输出各门课程所对应的学分，以及每学期各门课程的安排。二、课题的功能模块的划分2.1程序的模块组成LocateVex（）：图的邻接表存储的基本操作CreateGraph（）：构造生成树Display（）：输出图的邻接矩阵FindInDegree（）：求顶点的入度InitStack（）：构造一个空栈ClearStack（）：清空栈StackEmpty（）：判断是否为空栈Pop（）：出栈Push（）：入栈TopologicalSort（）：输出G顶点的拓扑排序结果2.2模块的层次结构及调用关系Main()函数TopologicalSort（）输出G顶点的拓扑排序结果Display（）输出图的邻接矩阵CreateGraph（）生成图2.3模块的主要功能见“详细设计”“主要函数流程图”2.4数据结构和数据库结构储存的数据为结构体类型数组，以及结构体单链表结点类型。1）typedef struct ArcNode弧所指定点位置指向下一条弧的指针网的权值指针intstructInfoType2）typedef struct顶点信息第一个表结点的地址VertexTypeArcNode三主要功能的实现3.1采用C语言定义相关的数据类型。其中包括字符常量，整型，字符型，字符串型，typedef 定义的类型，结构体型，单链表节点类型，结构体数组。3.2主要函数的流程图1.LocateVex（）：图的邻接表存储的基本操作。由初始条件: 图G存在,u和G中顶点有相同特征转而进行判断，若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1。图LocateVex（）图CreateGraph（）图Display（）2.CreateGraph（）：构造生成图。采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G(用一个函数构造种图)。3.Display（）：输出图的邻接矩阵。采用循环设置输出图的邻接矩阵。4.FindInDegree（）：求顶点的入度。图FindInDegree（）图InitStack（）5.InitStack（）：构造一个空栈。6.ClearStack（）：清空栈。7.StackEmpty（）：判断栈是否为空。若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE。8. Pop（）：出栈。若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR。9. Push（）：入栈。插入元素e为新的栈顶元素。10.TopologicalSort（）：输出G顶点的拓扑排序结果。有向图G采用邻接表存储结构。若G无回路,则输出G的顶点的一个拓扑序列并返回OK, 否则返回ERROR。3.3画出各函数的调用关系图StackEmpty( )ClearStack( )FindInDegree( )Push （ ）StackEmpty（ ）Pop( )FindInDgree( )Push （ ）InitStack( )Tolopogicalsort( )Main函数Display( )CreatGraph( )四、程序调试4.1测试数据：准备典型的测试数据和测试方案，包括正确的输入及输出结果和含有错误的输入及输出结果。准备典型的测试数据和测试方案，包括正确的输入及输出结果和含有错误的输入及输出结果。数据如下：学期总数：6；学分上限：10；该专业共开设课数：12课程号：从C01到C12；学分顺序：2，3，4，3，2，3，4，4，7，5，2，3。先修顺序：194212210113657884.2使用说明输入学期总数，学分上限，课程数，先修关系边数，课程代表符号，相对学分值输入完成后执行可得到每个学期的课程结果五总结5.1 程序调试中遇到的问题以及解决问题的方法。由于程序十分的复杂，遇到了很多常见的语法错误，及逻辑错误。这需要我们不断的调试分析。符号的格式之类，指针的用法，判断输入输出的条件都是十分容易出错的地方。在逐条排除，向同学老师请教后，程序终于得以完成。这让我明白了，解决问题，要细心认真，集思广益，这样才能把问题解决。5.2 课程设计过程经验教训、心得体会。虽然在大一我们已经学习了C语言，但是，直到本期我们才开设了数据结构这一门课程。这门课程让我们对程序的原理有了系统的认识。对以往模糊的经验，起了总结提升的作用。在学习了这门课程后，我们进行了2个星期的课程设计，以实践我们的学习内容。在这次课程设计中，我被分配到了教学计划课程编制问题，开始感觉很难，因为我从未编写过如此复杂的程序。在多方查找资料并参考类似程序后，我大体将程序的构架描绘好了。一边对照着网上的资料，一边对程序进行修改补充，然后根据拟好的大纲进行编制。期间，我与其它同学进行了讨论和探究，对程序的细节问题和应用方面进行了探索，并解决了主要的问题，于是便着手写具体的程序。这次实验，我进行了大量的资料查阅，包括向老师请求帮助解释题目要求，对所学知识进行复习。通过这些努力，我对算法有了更深入的理解，对编程的步骤，有了具体的体会。通过和同学的广泛交流，我体会到了合作的必要性及合作的优势。更重要的是，这个课题完全脱胎于实际问题，让我对计算机行业，充满了信心和自豪。以往我们学的计算机知识一般停留在理论上，这让我们不太理解计算机的应用和前景，而较少注重我们对算法的实践锻炼。而这一次的实习既需要我们去联系理论，又需要我们去实践方法，很多东西看上去都学过，但是和实际联系才知道变通的艰难。纸上得来终觉浅，这是我这次实习的最大收获。这次的实验让我们知道该如何跨过实际和理论之间的鸿沟。这次实习，我认识到了以下几个方面。第一就是要合作。不懂的问题一定要向同学，老师请教。这样才能集思广益，有利于问题的解决。也能够让自己节省时间，有效率的完成工作。齐心协力完成这个程序，互相帮助，这是我们同做课题的同学的共同体会。第二就是要细心。程序的编制难免会出现错误，不能一次成功，出现错误后，一定要认真细心耐心的排查，这样千锤百炼，程序才能完成。在浮躁的时候能够静下心来思考，是极其重要的。第三就是要学习。学习网上已经有的类似程序，学习他们的方法与思想。这样，才能最快的了解问题，得到启迪。这两个星期的课程设计，让我受益匪浅。它不只对我们专业知识进行了加强，还锻炼了我们的思维能力，合作的精神，是我们理论与实际想结合。这些都是在书本上难以学习到的。这些弥足珍贵的经验和记忆，使我对我的未来从事的工作充满了信心，而最终程序的运行成功使我得到了莫大的满足。在日后的学习中，我会更加重视知识的积累，学好算法，为成为一名优秀的计算机专业人才努力。六、附录6.1参考书目1.数据结构教程 李春葆等 编著 清华大学出版社2.数据结构教程上机实验指导 李春葆等 编著 清华大学出版社6.2源程序清单（带注释）#include #include #include / malloc()等 #include / INT_MAX等 #include / EOF(=Z或F6),NULL #include / atoi()52 #include / eof() #include / floor(),ceil(),abs() #include / exit() #include / cout,cin / 函数结果状态代码 #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define OK 1 #define ERROR 0 #define INFEASIBLE -1 typedef int Status; / Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 typedef int Boolean; / Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE #define MAX_NAME 10 /* 顶点字符串的最大长度*/ #define MAXCLASS 100 int Z=0; int X=0; int xqzs,q=1,xfsx; typedef int InfoType; typedef char VertexTypeMAX_NAME; /* 字符串类型*/ /* 图的邻接表存储表示*/ #define MAX_VERTEX_NUM 100 typedef enumDGGraphKind; /* 有向图,有向网,无向图,无向网 */ typedef struct ArcNode int adjvex; /* 该弧所指向的顶点的位置*/ struct ArcNode *nextarc; /* 指向下一条弧的指针*/ InfoType *info; /* 网的权值指针）*/ ArcNode; /* 表结点*/ typedef struct VertexType data; /* 顶点信息*/ ArcNode *firstarc; /* 第一个表结点的地址,指向第一条依附该顶点的弧的指针*/ VNode,AdjListMAX_VERTEX_NUM; /* 头结点*/ typedef struct AdjList vertices,verticestwo; int vexnum,arcnum; /* 图的当前顶点数和弧数*/ int kind; /* 图的种类标志*/ ALGraph;/* 图的邻接表存储的基本操作*/ int LocateVex(ALGraph G,VertexType u) /* 初始条件: 图G存在,u和G中顶点有相同特征*/ /* 操作结果: 若G中存在顶点u,则返回该顶点在图中位置;否则返回-1 */ int i; for(i=0;iG.vexnum;+i) if(strcmp(u,G.verticesi.data)=0) return i; return -1;Status CreateGraph(ALGraph *G) /* 采用邻接表存储结构,构造没有相关信息的图G(用一个函数构造种图) */ int i,j,k; VertexType va,vb; ArcNode *p; printf(请输入教学计划的课程数: ); scanf(%d,&(*G).vexnum); printf(请输入拓扑排序所形成的课程先修关系的边数: ); scanf(%d,&(*G).arcnum); printf(请输入%d个课程的代表值(%d个字符):n,(*G).vexnum,MAX_NAME); for(i=0;i(*G).vexnum;+i) /* 构造顶点向量*/ scanf(%s,(*G).verticesi.data); (*G).verticesi.firstarc=NULL; printf(请输入%d个课程的学分值(%d个字符):n,(*G).vexnum,MAX_NAME); for(i=0;i(*G).vexnum;+i) /* 构造顶点向量*/ scanf(%s,(*G).verticestwoi.data); printf(请顺序输入每条弧(边)的弧尾和弧头(以空格作为间隔):n); for(k=0;kadjvex=j; p-info=NULL; /* 图*/ p-nextarc=(*G).verticesi.firstarc; /* 插在表头*/ (*G).verticesi.firstarc=p; return OK; void Display(ALGraph G) /* 输出图的邻接矩阵G */ int i; ArcNode *p; switch(G.kind) case DG: printf(有向图n); printf(%d个顶点：n,G.vexnum); for(i=0;iG.vexnum;+i) printf(%s ,G.verticesi.data); printf(n%d条弧(边):n,G.arcnum); for(i=0;iadjvex.data); p=p-nextarc; printf(n); void FindInDegree(ALGraph G,int indegree) /* 求顶点的入度，算法调用*/ int i; ArcNode *p; for(i=0;iG.vexnum;i+) indegreei=0; /* 赋初值*/ for(i=0;iadjvex+; p=p-nextarc; typedef int SElemType; /* 栈类型*/ /*栈的顺序存储表示*/ #define STACK_INIT_SIZE 10 /* 存储空间初始分配量*/ #define STACKINCREMENT 2 /* 存储空间分配增量*/ typedef struct SqStack SElemType *base; /* 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL */ SElemType *top; /* 栈顶指针*/ int stacksize; /* 当前已分配的存储空间，以元素为单位*/ SqStack; /* 顺序栈*/ /* 顺序栈的基本操作*/ Status InitStack(SqStack *S) /* 构造一个空栈S */ (*S).base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType); if(!(*S).base) exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败*/ (*S).top=(*S).base; (*S).stacksize=STACK_INIT_SIZE; return OK;void ClearStack(SqStack *S) /清空栈的操作S-top=S-base;Status StackEmpty(SqStack S) /* 若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE */ if(S.top=S.base) return TRUE; else return FALSE; Status Pop(SqStack *S,SElemType *e) /* 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR */ if(*S).top=(*S).base) return ERROR; *e=*-(*S).top; return OK; Status Push(SqStack *S,SElemType e) /* 插入元素e为新的栈顶元素*/ if(*S).top-(*S).base=(*S).stacksize) /* 栈满，追加存储空间*/ (*S).base=(SElemType *)realloc(*S).base,(*S).stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType); if(!(*S).base) exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败*/ (*S).top=(*S).base+(*S).stacksize; (*S).stacksize+=STACKINCREMENT; *(*S).top)+=e; return OK; typedef int pathoneMAXCLASS;typedef int pathtwoMAXCLASS;Status TopologicalSort(ALGraph G) /* 有向图G采用邻接表存储结构。若G无回路,则输出G的顶点的一个拓扑序列并返回OK, */ /* 否则返回ERROR。*/ int i,k,j=0,count,indegreeMAX_VERTEX_NUM; bool has=false; SqStack S; pathone a; pathtwo b; ArcNode *p; FindInDegree(G,indegree); /* 对各顶点求入度indegree0.vernum-1 */ InitStack(&S); /* 初始化栈*/ for(i=0;iG.vexnum;+i) /* 建零入度顶点栈S */ if(!indegreei) Push(&S