高校专用通信网络建设

1、.淮 海 工 学 院 计算机工程学院课程设计报告设计名称：数据结构课程设计选题名称：高校专用通信网络建设姓名：陈韦迪学号：2014122778专业班级：计算机科学与技术计算机 142系 （院）：计算机工程学院设计时间：设计地点：计算机实验室、教室指导教师评语：成绩：签名：年月日.1课程设计目的1 、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。2 、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；3 、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；4 、训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发，巩固、

2、深化学生的理论知识，提高编程水平，并在此过程中培养他们严谨的科学态度和良好的工作作风。2课程设计任务与要求：任务根据教材数据结构-C 语言描述（耿国华主编）和参考书数据结构题集（C 语言版）（严蔚敏、吴伟民主编）选择课程设计题目，要求通过设计，在数据结构的逻辑特性和物理表示、数据结构的选择应用、算法的设计及其实现等方面加深对课程基本内容的理解和综合运用。设计题目从任务书所列选题表中选取，每班每题不得超过2 人。学生自选课题。学生原则上可以结合个人爱好自选课题，要求课题有一定的深度与难度，有一定的算法复杂性，能够巩固数据结构课程所学的知识。学生自选课题需在18 周前报课程设计指导教师批准方可生效

3、。要求：1 、在处理每个题目时，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、编制上机程序和上机调试等若干步骤完成题目，最终写出完整的分析报告。前期准备工作完备与否直接影响到后序上机调试工作的效率。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。2 、设计的题目要求达到一定工作量（300 行以上代码） ，并具有一定的深度和难度。3 、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;4 、每位同学需提交可独立运行的程序；5 、每位同学需独立提交设计报告书（每人一份），要求编排格式统一、规范、内容充实，不少于10 页（代码不算）；6

4、 、课程设计实践作为培养学生动手能力的一种手段，单独考核。.3课程设计说明书一 需求分析 问题描述中国移动公司正在积极推广3G 通信应用， 计划在江苏高校之间建立一个专用通信网络，请为其规划一个投资最省的通信线路架设方案。基本要求 （ 1） 用无向网模拟该系统，顶点表示各高校，边表示线路建设成本（ 2） 高校数量不少于 10 个，覆盖苏南、苏中、苏北、南京等地的高校（ 3） 输出方案的结果直观、明确（ 4） 交互式改变某些线路的建设成本，可重新输出新方案二 概要设计.3课程设计说明书二概要设计void menu(graph *g);/ 菜单void Editgraph(graph *g);/

5、编辑通信网络系统int Creategraph(graph *g)/ 创建通信网络系统int InsertVex(graph *g,string v)/ 添加高校void ChangeVex(graph *g,string v)/ 修改高校名int InsertArc(graph *g,string v,string w)/ 添加高校间的路线int DeleteArc(graph *g,string v,string w)/ 删除高校间的路线void ChangeWeight(graph *g,string v,string w)/ 修改高校间的路线及其成本int Destroygraph(g

6、raph *g)/ 销毁通信网络系统int Display(graph *g)/ 输出通信网络系统void save(graph *g)/ 保存通信网络系统基本操作：.InitList(L)初始化 L 为空表DestoryList(L)销毁 LClearList(L)将 L 置为空表ListLength(L)若 L 为空表则返回 0，否则返回表中元素个数Locate(L,e)若 L 中存在元素 e 则将当前指针指向e 所在位置并返回真GetData(L,i)返回 L 中第 i 个元素的值InsList(L,I,e)在 L 中第 i 个位置插入 e，L 的长度增加 1DelList(L,I,&a

7、mp;e)删除 L 的第 i 个元素，并用 e 返回其值， L 长度减少 1数据定义：typedef struct ArcNodeint adj;/ 权值ArcNode;typedef struct string vexsMAX_VERTEX_NUM;/顶点ArcNode arcsMAX_VERTEX_NUMMAX_VERTEX_NUM;/邻接矩阵int vexnum,arcnum;/ 顶点数和边数graph;/ 图的类型typedef struct.string adjvex;int lowcost;minside;/ 求最小生成树时的辅助数组的类三 详细设计创建通信系统int Create

8、graph(graph *g)int i,j,k,w;string va,vb;读取文件 "通信网络 .txt"if(未找到文件 ).cout<<"open error!"<<endl;return 0;从文件读入顶点数从文件读入边数顶点向量infile>>(*g).vexsi;初始化邻接矩阵for(j=0;j<(*g).vexnum;+j)(*g).arcsij.adj=INFINITY; / 网for(k=0;k<(*g).arcnum;+k)infile>>va>>vb>

9、>w;i=LocateVex(g,va);j=LocateVex(g,vb);无向网infile.close();return 1;添加高校.int InsertVex(graph *g,string v) / 在图 g 中增添新顶点 vif(顶点数为 0)cout<<" 未建立通信网络系统 !n"system(暂停 );Editgraph(g);cout<<" 请输入要添加的高校名 :"cin>>v;int n=LocateVex(g,v);if(高校名重复 )cout<<" 该高校已存在

10、 !n"system(暂停 );Editgraph(g);int i;构造新顶点向量for(i=0;i<=(*g).vexnum;i+)初始化该行邻接矩阵的值初始化该列邻接矩阵的值.图 g 的顶点数加 1 return 1;删除学校int DeleteVex(graph *g,string v) / 删除 g 中顶点 v 及其相关的弧if(顶点数为 0)cout<<" 未建立通信网络系统 !n"system(暂停 );Editgraph(g);int k=LocateVex(g,v);if(k<0)cout<<" 不存

11、在该学校 !n"system(暂停 );Editgraph(g);int i,j;.int m=0;if（ v 不是图 g 的顶点）return 0;m= 无限 ;for(j=0;j<(*g).vexnum;j+)if(有入弧或边 )修改弧数for( 序号 k 后面的顶点向量依次前移)(*g).vexsj-1=(*g).vexsj;for(i=0;i<(*g).vexnum;i+)for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+)移动待删除顶点之后的矩阵元素for(i=0;i<(*g).vexnum;i+)for(j=k+1;j<(*g).vexnu

12、m;j+)移动待删除顶点之下的矩阵元素更新图的顶点数return 1;修改高校名void ChangeVex(graph *g,string v)/修改高校名.cout<<" 请输入要修改的高校名 :"cin>>v;int n=LocateVex(g,v);if(n<0)cout<<" 不存在该学校 !n"system(暂停 );Editgraph(g);string s;cout<<" 请输入修改后的高校名 :"cin>>s;g->vexsn=s;添加路线int

13、 InsertArc(graph *g,string v,string w)/ 在 g 中增添弧 <v,w>, 若 g 是无向的 ,则还增添对称弧 <w,v>if(顶点数为 0)cout<<" 未建立通信网络系统 !n"system(暂停 );Editgraph(g);.cout<<" 请输入要添加的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int v1,w1;v1=LocateVex(g,v); / 尾w1=LocateVex(g,w); / 头if(v1<0|w1<0

14、|v1=w1)cout<<" 高校名输入错误 !n"system(暂停 );Editgraph(g);else if(路线两头高校名重复 )cout<<" 该线路已存在 !n"system(暂停 );Editgraph(g);弧或边数加 1cout<<" 请输入该条线路的建设费用:"cin>>(*g).arcsv1w1.adj;bool bRet = cin.good();if(!bRet).cout<<" 输入的成本不是整型的 !n"system(暂停

15、);exit(0);(*g).arcsw1v1.adj=(*g).arcsv1w1.adj;return 1;删除线路int DeleteArc(graph *g,string v,string w) / 在 g 中删除弧 <v,w>, 若 g 是无向的 ,则还删除对称弧 <w,v> if(顶点数为 0)cout<<" 未建立通信网络系统 !n"system(暂停 );Editgraph(g);cout<<" 请输入要删除的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int n=Loc

16、ateVex(g,v);int m=LocateVex(g,w);if(m<0|n<0|m=n).cout<<" 学校名输入错误 !n"system(暂停 );Editgraph(g);else if(花费无限 )cout<<" 不存在该线路 !n"system(暂停 );编辑g->arcsnm.adj=INFINITY;(*g).arcsmn.adj=(*g).arcsnm.adj;(*g).arcnum-;return 1;四 程序设计与调试分析1.因为前期需求分析的准备工作不充分，程序运行功能不全，程序中运

17、用到大多的插入与删除，比如查找时关于线路的信息不能全部显示出来，并且添加删除时线路的变化不能直接显示出来。程序的健壮性不能达到预期的结果，这些都是需要改进的。2. 在编写程序过程中，因为函数调用不准确，使得循环进不去，在程序中的函数调用是个非常重要的部分，也是经常需要用到的，为了达到了预期结果，后来改变函数的调用关系，。五 用户手册.【使用说明】1.使用高校专用通信网络系统2.选择 1.构造通信网络系统，则显示出10 个高校 45 条线路的通信系统矩阵。3.创建成功，选择2.编辑通信网络系统，显示出功能18 。4.销毁系统，选择1.销毁通信网络系统。5.添加高校，选择2.添加一个高校，并输入要

18、添加的高校名。6.删除高校，选择 3.删除一个高校，并输入要删除的高校名。若输入的高校名不存在，则显示不存在该学校。7.修改高校名，选择4.修改高校名，并输入要修改的高校名。若输入的高校名不存在，则显示不存在该学校。8.添加高校间的线路，选择5.添加一条高线间的线路，输入要添加线路两端的高校名。若输入的高校名错误在则显示学校名输入错误。9.删除高线间的线路，选择6.删除一条高校间的线路，并输入要删除线路两端的高校名。若输入的高校名不存在则显示学校名输入错误。10.修改线路的成本，选择7.修改线路的成本，并输入要删除线路连段的高校名。若输入的高校名不存在则显示学校名输入错误。11.推出编辑通信网

19、络系统，选择8.退出。回到高校专用通信网络建设系统。12.生成最佳方案，选择3.生成最佳方案。并输入起始学校和要保存的文件名。13.输出通信网络系统，选择4.输出通信网络系统。14.保存通信网络系统，选择5.保存通信网络系统。并输入要保存的文件名。15. 退出，选择 6.退出系统。六 测试成果.1.通信网络系统2.添加一个高校3.删除一个高校4.修改高校名.5.添加一条高校间的线路6.删除高校间的线路7.修改高校间的成本8.生成最佳路线.9.输出通信网络系统10.保存通信网络系统.七 附录（源程序清单）#include "stdafx.h"#include <iost

20、ream>#include <iomanip>#include <windows.h>#include <fstream>#include <string>#define MAX_VERTEX_NUM 30#define INFINITY 32768using namespace std;typedef struct ArcNodeint adj;/ 权值ArcNode;typedef structstring vexsMAX_VERTEX_NUM;/ 顶点ArcNode arcsMAX_VERTEX_NUMMAX_VERTEX_NUM;/

21、邻接矩阵int vexnum,arcnum;/顶点数和边数graph;/ 图的类型void menu(graph *g);void Editgraph(graph *g);int LocateVex(graph *g,string v)/求顶点位置函数,若 v 存在 ,输出 j;若不存在 ,输出 0int j=-1,k;for(k=0;k<g->vexnum;k+)if(g->vexsk=v)/判断是否存在顶点v.j=k;break;return j;int Creategraph(graph *g)/采用邻接矩阵法,构造有向网gint i,j,k,w;string va,v

22、b;ifstream infile(" 通信网络 .txt",ios:in);/ 从文件中读入数据if(!infile)cout<<"open error!"<<endl;return 0;infile>>g->vexnum;/从文件读入顶点数infile>>g->arcnum;/从文件读入边数for(i=0;i<g->vexnum;+i) /顶点向量infile>>(*g).vexsi;for(i=0;i<(*g).vexnum;+i) /初始化邻接矩阵for(j

23、=0;j<(*g).vexnum;+j)(*g).arcsij.adj=INFINITY; /网for(k=0;k<(*g).arcnum;+k)infile>>va>>vb>>w;i=LocateVex(g,va);j=LocateVex(g,vb);.(*g).arcsij.adj=(*g).arcsji.adj=w; /无向网infile.close();return 1;int InsertVex(graph *g,string v)/ 在图 g 中增添新顶点vif(g->vexnum=0)cout<<" 未建

24、立通信网络系统!n"system("pause");Editgraph(g);cout<<" 请输入要添加的高校名:"cin>>v;int n=LocateVex(g,v);if(n>=0&&v=g->vexsn)cout<<" 该高校已存在 !n"system("pause");Editgraph(g);int i;(*g).vexs(*g).vexnum=v; /构造新顶点向量for(i=0;i<=(*g).vexnum;i+)(*

25、g).arcs(*g).vexnumi.adj=INFINITY; /初始化该行邻接矩阵的值(*g).arcsi(*g).vexnum.adj=INFINITY; /初始化该列邻接矩阵的值(*g).vexnum+=1; /图 g 的顶点数加1.return 1;int DeleteVex(graph *g,string v) / 删除 g 中顶点 v 及其相关的弧 if(g->vexnum=0)cout<<" 未建立通信网络系统!n"system("pause");Editgraph(g);int k=LocateVex(g,v);if

26、(k<0)cout<<" 不存在该学校 !n"system("pause");Editgraph(g);int i,j;int m=0;if(k<0) /v不是图 g 的顶点return 0;m=INFINITY;for(j=0;j<(*g).vexnum;j+)if(*g).arcsjk.adj!=m) /有入弧或边(*g).arcnum-; /修改弧数for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+) /序号 k 后面的顶点向量依次前移(*g).vexsj-1=(*g).vexsj;.for(i=0;i<

27、(*g).vexnum;i+)for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+)(*g).arcsij-1=(*g).arcsij; / 移动待删除顶点之后的矩阵元素 for(i=0;i<(*g).vexnum;i+)for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+)(*g).arcsj-1i=(*g).arcsji; /移动待删除顶点之下的矩阵元素(*g).vexnum-; /更新图的顶点数return 1;void ChangeVex(graph *g,string v)/修改高校名cout<<" 请输入要修改的高校名:"cin&g

28、t;>v;int n=LocateVex(g,v);if(n<0)cout<<" 不存在该学校 !n"system("pause");Editgraph(g);string s;cout<<" 请输入修改后的高校名:"cin>>s;g->vexsn=s;int InsertArc(graph *g,string v,string w)/ 在 g 中增添弧 <v,w>, 若 g 是无向的 ,则还增添对称弧<w,v>if(g->vexnum=0)cout&

29、lt;<" 未建立通信网络系统!n".system("pause");Editgraph(g);cout<<" 请输入要添加的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int v1,w1;v1=LocateVex(g,v); /尾w1=LocateVex(g,w); /头if(v1<0|w1<0|v1=w1)cout<<" 高校名输入错误!n"system("pause");Editgraph(g);else if(g->a

30、rcsv1w1.adj!=INFINITY)cout<<" 该线路已存在 !n"system("pause");Editgraph(g);(*g).arcnum+; /弧或边数加1cout<<" 请输入该条线路的建设费用:"cin>>(*g).arcsv1w1.adj;bool bRet = cin.good();if(!bRet)cout<<" 输入的成本不是整型的!n"system("pause");exit(0);.(*g).arcsw1v1

31、.adj=(*g).arcsv1w1.adj;return 1;int DeleteArc(graph *g,string v,string w) / 在 g 中删除弧 <v,w>, 若 g 是无向的 ,则还删除对称弧 <w,v> if(g->vexnum=0)cout<<" 未建立通信网络系统!n"system("pause");Editgraph(g);cout<<" 请输入要删除的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int n=LocateVex

32、(g,v);int m=LocateVex(g,w);if(m<0|n<0|m=n)cout<<" 学校名输入错误!n"system("pause");Editgraph(g);else if(g->arcsnm.adj=INFINITY)cout<<" 不存在该线路 !n"system("pause");Editgraph(g);g->arcsnm.adj=INFINITY;(*g).arcsmn.adj=(*g).arcsnm.adj;.(*g).arcnum-;

33、return 1;void ChangeWeight(graph *g,string v,string w)cout<<" 请输入要修改的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int m=LocateVex(g,v);int n=LocateVex(g,w);if(m<0|n<0)cout<<" 输入的学校不存在!n"system("pause");Editgraph(g);else if(g->arcsnm.adj=INFINITY)cout<<&qu

34、ot; 不存在该线路 !n"system("pause");Editgraph(g);char s;cout<<" 请输入该路线修改后的成本:"cin>>s;fflush(stdin);bool bRet = cin.good();if(!bRet)cout<<" 输入的成本不是整型的!n"system("pause");.exit(0);elseg->arcsmn.adj=g->arcsnm.adj=s;int Destroygraph(graph *g)

35、 / 销毁图 gif(g->vexnum=0)cout<<" 未建立通信网络系统!n"system("pause");Editgraph(g);int i;for(i=0;i<(*g).vexnum;i+)/删除所有的点和边DeleteVex(g,g->vexsi);(*g).vexnum=0;(*g).arcnum=0;return 1;int Display(graph *g)/以矩阵方式输出图if(g->vexnum=0)cout<<" 未建立通信网络系统!n"system(&qu

36、ot;pause");menu(g);.int i,j;cout<<g->vexnum<<"个高校 "<<g->arcnum<<"条线路的通信系统如下面的矩阵:nn"cout<<""for(i=0;i<g->vexnum;i+)cout<<setw(2)<<" "<<g->vexsi<<" "cout<<endl;for(i=0;i<

37、;g->vexnum;i+)cout<<g->vexsi<<" "for(j=0;j<g->vexnum;j+)if(g->arcsij.adj=INFINITY)cout<<setw(5)<<""<<""elsecout<<setw(5)<<g->arcsij.adj<<""cout<<endl;return 1;/ 普里姆算法typedef structstring a

38、djvex;int lowcost;minside;/ 求最小生成树时的辅助数组的类int minimum(graph *G,minside closedgeMAX_VERTEX_NUM)/ 求 closedgei.lowcost最小值，并返回iint i=0,j,k,min;while(closedgei.lowcost=0)/找到第一个值不为0 的 closedgei.lowcost的序号.i+;min=closedgei.lowcost;/min标记第一个不为0 的值k=i;for(j=i+1;j<G->vexnum;j+)/继续查找if(closedgej.lowcost&

39、gt;0&&closedgej.lowcost<min)min=closedgej.lowcost;k=j;return k;/ 返回当前最小正值的序号void MiniSpanTree_Prim(graph *g,string s)static int sum=0;if(g->vexnum=0)cout<<" 未建立通信网络系统!n"system("pause");menu(g);cout<<" 请输入起始学校:"cin>>s;int n=LocateVex(g,s);

40、if(n<0)cout<<" 不存在该学校 !n"system("pause");menu(g);minside closedgeMAX_VERTEX_NUM;.int k=LocateVex(g,s);string a30,b30;/a,b为中间变量，用来存放边的顶点closedgek.lowcost=0;/初始化， U=sfor(int i=0;i<g->vexnum;i+)/初始化 closedgekif(i!=k)closedgei.adjvex=s;closedgei.lowcost=g->arcski.ad

41、j;char name20;cout<<" 输入要保存的文件名:"cin>>name;strcat(name,".txt");ofstream outfile(name);outfile<<"最佳方案 :n"cout<<" 最佳方案 :n"for(int e=1;e<=g->vexnum-1;e+)/找到 n-1 条边int k0=minimum(g,closedge);string u0=closedgek0.adjvex;string v0=g->

42、;vexsk0;ae=u0;be=v0;int m=LocateVex(g,u0);int n=LocateVex(g,v0);cout<<"("<<u0<<"->"<<v0<<")t成本为 :"<<g->arcsmn.adj<<endl;outfile<<"("<<u0<<"->"<<v0<<")t成本为 :"&l

43、t;<g->arcsmn.adj<<endl;sum+=g->arcsmn.adj;.closedgek0.lowcost=0;for(i=0;i<g->vexnum;i+)if(g->arcsk0i.adj<closedgei.lowcost)closedgei.lowcost=g->arcsk0i.adj;closedgei.adjvex=v0;cout<<" 总成本 :"<<sum<<endl;outfile<<"总成本 :"<<

44、sum<<endl;outfile.close();void save(graph *g)if(g->vexnum=0)cout<<" 未建立通信网络系统!n"system("pause");menu(g);char name20;cout<<" 输入要保存的文件名:"cin>>name;strcat(name,".txt");ofstream outfile(name);outfile<<g->vexnum<<endl;outfi

45、le<<g->arcnum<<endl;for(int n=0;n<g->vexnum;n+).outfile<<g->vexsn<<endl;for(int i=0;i<g->vexnum;i+)for(int j=0;j<i;j+)int a=LocateVex(g,g->vexsi);int b=LocateVex(g,g->vexsj);int w=g->arcsab.adj;if(w!=INFINITY)outfile<<g->vexsi<<&qu

46、ot; "<<g->vexsj<<" "<<w<<endl;cout<<" 保存成功 !n"outfile.close();void Editgraph(graph *g)system("cls");cout<<"tt*n"cout<<"tt1.销毁通信网络系统n"cout<<"tt2.添加一个高校n"cout<<"tt3.删除一个高校n"cout<<"tt4.修改高校名n"cout<<"tt5.添加一条高校间的线路n"cout<<"tt6.删除一条高校间的线路n"cout<<"tt7.修改线路的成本n"cout<<"tt8.退出n"cout<<"tt*n".cout<<" 请选择 :"string v,w