《数据结构课程设计》教学大纲
Data Structure Course Design
一、课程的性质、教学目的和要求
《数据结构》是计算机软件的一门基础课程，计算机科学各领域及有关的应用软件都要用到各种类型的数据结构。学好数据结构对掌握实际编程能力是很有帮助的。为了学好《数据结构》，必须编写一些在特定数据结构上的算法，通过上机调试，才能更好地掌握各种数据结构及其特点，同时提高解决计算机应用实际问题的能力。
二、设计要点
1．设计和调试过程要规范化。 ① 需求分析
将题目中要求的功能进行叙述分析，并且设计解决此问题的数据存储结构，（有些题目已经指定了数据存储的，按照指定的设计），设计或叙述解决此问题的算法，描述算法建议使用流程图，进行算法分析指明关键语句的时间复杂度。
给出实现功能的一组或多组测试数据，程序调试后，将按照此测试数据进行测试的结果列出来 。
对有些题目提出算法改进方案，比较不同算法的优缺点。
如果程序不能正常运行，写出实现此算法中遇到的问题，和改进方法。②源程序（可以是一组源程序，即详细设计部分）
源程序要按照写程序的规则来编写。要结构清晰，重点函数的重点变量，重点功能部分要加上清晰的程序注释。
程序能够运行，要有基本的容错功能。尽量避免出现操作错误时出现死循环。
2．课程设计实习报告的书写格式
① 设计题目（任选其一） ②运行环境（软、硬件环境） ③算法设计的思想 ④算法的流程图 ⑤算法设计分析 ⑥源代码
1 ⑦运行结果分析 ⑧收获及体会 3．实施方式
可设3-4人一题，安排在《数据结构》课程开课学期布置题目，然后在期末两周时间内完成。
三．设计要求
学生要发挥自主学习的能力，充分利用时间，安排好课设的时间计划，并在课设过程中不断检测自己的计划完成情况，及时的向教师汇报。 课程设计按照教学要求需要两周时间完成，两周中每天至少要上3-4小时的机来调试C语言设计的成成，总共至少要上机调试程序30小时。为保证质量，需要每个学生将每天的上机调试程序的时间记录下来，作为评判成绩的标准之一。
四．设计题目
1、运动会分数统计
*问题描述：参加运动会有n个学校，学校编号为1……n。比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。项目编号为男子1……m，女子m+1……m+w。不同的项目取前五名或前三名积分；取前五名的积分分别为：
7、
5、
3、
2、1，前三名的积分分别为：
5、
3、2；哪些取前五名或前三名由学生自己设定。（m
1).可以输入各个项目的前三名或前五名的成绩； 2)．能统计各学校总分，
3)．可以按学校编号、学校总分、男女团体总分排序输出；
4).可以按学校编号查询学校某个项目的情况；可以按项目编号查询取得前三或前五名的学校。
规定：输入数据形式和范围：20以内的整数（如果做得更好可以输入学校的名称，运动项目的名称）
输出形式：有中文提示，各学校分数为整形
界面要求：有合理的提示，每个功能可以设立菜单，根据提示，可以完成相关的功能要求。
*存储结构：学生自己根据系统功能要求自己设计，但是要求运动会的相关数据要存储在数据文件中。（数据文件的数据读写方法等相关内容在c语言程序设计的书上，请自学解决）请在最后的上交资料中指明你用到的存储结构；
测试数据：要求使用
1、全部合法数据；
2、整体非法数据；
3、局部非法数据。进行程序测试，以保证程序的稳定。测试数据及测试结果请在上交的资料中写明；
2、一元多项式计算
*问题描述：能够按照指数降序排列建立并输出多项式；
2 能够完成两个多项式的相加、相减，并将结果输入；
在上交资料中请写明：存储结构、多项式相加的基本过程的算法（可以使用程序流程图）、源程序、测试数据和结果、算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法；
3、订票系统
*问题描述：通过此系统可以实现如下功能： 1）录入：
可以录入航班情况（数据可以存储在一个数据文件中，数据结构、具体数据自定） 2）查询：
可以查询某个航线的情况（如，输入航班号，查询起降时间，起飞抵达城市，航班票价，票价折扣，确定航班是否满仓）； 可以输入起飞抵达城市，查询飞机航班情况；
3）订票：（订票情况可以存在一个数据文件中，结构自己设定） 可以订票，如果该航班已经无票，可以提供相关可选择航班； 4）退票： 可退票，退票后修改相关数据文件；
客户资料有姓名，证件号，订票数量及航班情况，订单要有编号。 5）修改航班信息：当航班信息改变可以修改航班数据文件 *要求：
根据以上功能说明，设计航班信息，订票信息的存储结构，设计程序完成功能；
4、迷宫求解
*问题描述：可以输入一个任意大小的迷宫数据，用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径，并将路径输出； *要求：
在上交资料中请写明：存储结构、基本算法（可以使用程序流程图）、源程序、测试数据和结果、算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法；
5、文章编辑
*问题描述：输入一页文字，程序可以统计出文字、数字、空格的个数。 静态存储一页文章，每行最多不超过80个字符，共N行。
*要求（1）分别统计出其中英文字母数和空格数及整篇文章总字数；（2）统计某一字符串在文章中出现的次数，并输出该次数；（3）删除某一子串，并将后面的字符前移。
*存储结构使用线性表，分别用几个子函数实现相应的功能；
*输入数据的形式和范围：可以输入大写、小写的英文字母、任何数字及标点符号。
*输出形式：（1）分行输出用户输入的各行字符；（2）分4行输出\"全部字母数\"、\"数字个数\"、\"空格个数\"、\"文章总字数\"（3）输出删除某一字符串后的文章；
6、joseph环
*问题描述：编号是1，2，……,n的n个人按照顺时针方向围坐一圈，每个人只有一个密码（正整数）。一开始任选一个正整数作为报数上限值m,从第一个仍开始顺时针方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直到所有人全部出列为止。设计一个程序来求出出列顺序。
3 *要求：利用单向循环链表存储结构模拟此过程，按照出列的顺序输出各个人的编号。
*测试数据：
m的初值为20，n=7 ,7个人的密码依次为3，1，7，2，4，7，4，首先m=6,则正确的输出是什么？
*输入数据：建立输入处理输入数据，输入m的初值，n ，输入每个人的密码，建立单循环链表。
*输出形式：建立一个输出函数，将正确的输出序列
7、猴子选大王
*问题描述：一堆猴子都有编号，编号是1，2，3 ...m ,这群猴子（m个）按照1-m的顺序围坐一圈，从第1开始数，每数到第N个，该猴子就要离开此圈，这样依次下来，直到圈中只剩下最后一只猴子，则该猴子为大王。 *输入数据：输入m,n m,n 为整数，n
8、建立二叉树，层序、先序遍历（ 用递归或非递归的方法都可以） *问题描述：
要求能够输入树的各个结点，并能够输出用不同方法遍历的遍历序列；分别建立建立二叉树存储结构的的输入函数、输出层序遍历序列的函数、输出先序遍历序列的函数；
9、赫夫曼树的建立
*问题描述：建立建立最优二叉树函数
*要求：可以建立函数输入二叉树，并输出其赫夫曼树
在上交资料中请写明：存储结构、基本算法（可以使用程序流程图）、输入输出、源程序、测试数据和结果、算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法；
10、纸牌游戏
*问题描述：编号为1-52张牌，正面向上，从第2张开始，以2为基数，是2的倍数的牌翻一次，直到最后一张牌；然后，从第3张开始，以3为基数，是3的倍数的牌翻一次，直到最后一张牌；然后…从第4张开始，以4为基数，是4的倍数的牌翻一次， 直到最后一张牌；...再依次5的倍数的牌翻一次，6的，7的 直到 以52为基数的 翻过。输出：这时正面向上的牌有哪些？
11、图的建立及输出
*问题描述：建立图的存储结构（图的类型可以是有向图、无向图、有向网、无向网，学生可以任选两种类型），能够输入图的顶点和边的信息，并存储到相应存储结构中，而后输出图的邻接矩阵。
12、拓扑排序
*问题描述：编写函数实现图的拓扑排序。
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13、各种排序
*问题描述：对30000个随机整数，利用插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序等排序方法进行排序，并统计每一种排序上机所花费的时间。
*输入的数据形式为任何一个正整数，大小不限。 *输出的形式：数字大小逐个递增的数列?
14、图的遍历
*问题描述：对任意给定的图（顶点数和边数自定），建立它的邻接表并输出，然后利用队列的五种基本运算（置空队列、进队、出队、取队头元素、
判队空）实现图的广度优先搜索周游。
15、线性表的操作
*问题描述：利作链表的插入运算建立线性链表，然后利用链表的查找、删除、计数、输出等运算反复实现链表的这些操作（插入、删除、查找、计数、输出单独写成函数的形式），并能在屏幕上输出操作前后的结果。
16、长整数四则运算
*问题描述：设计一个实现任意长的整数进行加法运算的演示程序。*基本要求：利用双向循环链表实现长整数的存储，每个结点含一个整形变量。任何整形变量的范围是 -(2^151)。输入和输出形式：按中国对于长整数的表示习惯，每四位一组，组间用逗号隔开。 *测试数据：
（1）0；0；应输出“0”。
（2）-2345,6789；-7654,3211；应输出“-1,0000,0000”。 （3）-9999,9999；1,0000,0000,0000；应输出“999 （4）1,0001,0001；-1,0001,0001；应输出“0”。 （5）1,0001,0001；-1,0001,0000；应输出“1”。
（6）-9999,9999,9999；-9999,9999,9999；应输出“1,9999,9999,9998”。
（7）1,0000,9999,9999；1；应输出“1,0001,0000,0000”。
*实现提示：
（1）每个结点中可以存放的最大整数为32767，才能保证两数相加不会溢出，但若这样存放，即相当于按32768进制存放，在十进制与32768 5 进制数之间的转换十分不方便，故可以在每个结点中仅存十进制的4位，即不超过9999的非负整数，整个链表表示为万进制。
（2）可以利用头结点数据域的符号代表长整数的符号。用其绝对值表示元素结
点数目。相加过程中不要破坏两个操作数链表。两操作数的头指针存于指针数组中是简化程序结构的一种方法。不能给长整数位数规定上限。
17、马踏棋盘
*问题描述：将马随机放在国际象棋的8 8棋盘Bord[8Ⅱ8]的某个方格中，马按走棋规则进行移动。要求每个方格上只进入一次，走遍棋盘上全部64个方格。编制非递归程序，求出马的行走路线 ，并按求出的行走路线，将数字1，2，„，64依次填入�个8 8的方阵，输出之。 *测试数据：由读者指定,可自行指定一个马的初始位置。
*实现提示：每次在多个可走位置中选择一个进行试探，其余未曾试探过的可走位置必须用适当结构妥善管理，以备试探失败时的“回溯”(悔棋)使用。
18、校园导游咨询 *问题描述：
（1）设计你的学校的校园平面图，所含景点不少于10个。以图中顶点表示学校各景点，存放景点名称、代号、简介等信息；以边表示路径，存放路径长度等相关信息。
（2）为来访客人提供图中任意景点的问路查询，即查询任意两个景点之间的一条最短的简单路径。
（3）为来访客人提供图中任意景点相关信息的查询。 *测试数据：由读者根据实际情况指定。
*实现提示：一般情况下，校园的道路是双向通行的，可设校园平面图是一个无向网。顶点和边均含有相关信息。
19、编制一个求解迷宫通路的图形界面演示程序。 *问题描述：
1） 输入一个任意大小的迷宫，任设起点、终点、障碍，用栈求出一条走出迷宫的路径，并显示在屏幕上。
2） 根据用户界面提示，用键盘输入。Home键设置迷宫起点，End键设终点，上下左右箭头键移动，Enter键添加墙，Del键删除墙，完成后按F9
6 键演示，Esc键退出。
3）橙色的实心小圆圈表示起点，绿色实心圆圈表示终点，空心圆圈表示足迹，红色方块表示墙。 4）本程序只求出一条成功的通路，但若对求解函数MazePath稍加更改即可求得全部路径。此外，因受图形界面限制，不能保存或载入测试文件（此功能可在Maze_text中实现）。
5）当未输入起点时，消息显示“Error： You must set Startplace.”；未输入终点时，显示“Error： You must set Endplace.” 找到路径时，屏幕显示足迹，并在消息框出现Path found，否则消去足迹，显示Path not found.20．一元稀疏多项式计算器
*问题描述：一元多项式简单计算器的基本功能是：（1）输入并建立多项式；（2）输出多项式，输出形式为整数序列n,c1,e1,c2,e2,„,cn,en，其中n是多项式的项数，ci和ei分别是第I项的系数和指数，序列指指数降序排列；（3）多项式a和b相加，建立多项式a+b；（4）多项式a和b相减，建立多项式a-b。 *实现提示：用带头结点的单链表存储多项式，多项式的项数存在头结点。
21．算术表达式求值演示
*问题描述：表达式求值是实现程序设计语言的基本问题之一，也是栈的应用的一个典型例子。设计一个程序，演示用算符优先法对算术表达式求值的过程。
*基本要求：以字符序列的形式从终端上输入语法正确的、不含变量的整数表达式。利用教材中给出的算符优先关系，实现对算术四则混合运算表达式的求值，并仿照教材例3-1演示在求值中运算符栈、运算数栈、输入字符和主要操作的变化过程。
*实现提示：（1）设置运算栈和运算数栈辅助分析算符优先关系。（2）在输入表达式的字符序列的同时，完成运算符和运算数（整数）的识别处理，以及相应的运算。（3）在识别出运算数的同时，要将其字符序列形式转换成整数形式。
*选作内容：（1）扩充运算符集，如增加乘方、单目减、赋值等运算；（2）运算量可以是变量；（3）运算量可以是实数类型；（4）计数器的功能和仿镇界面。
22．稀疏矩阵运算器
7 *问题描述：稀疏矩阵是指那些多数元素为0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原酸的运算器。
*基本要求：以“带行逻辑链接信息”的三元组顺序表示稀疏矩阵，实现两个矩阵相加、相减和相乘的运算。稀疏矩阵的输入形式采用三元组表示，而运算结构的矩阵则以通常的阵列形式列出。
*实现提示：（1）首先应输入矩阵的行数和列数，并判别给出的两个矩阵的行、列数对于所要求作的运算是否匹配。可设矩阵的行数和列数均不超过20。（2）程序可以对三元组的输入顺序加以限制，例如，按行优先。注意研究教科书中的算法，以便提高计算效率。（3）在用三元组表示稀疏矩阵时，相加或相减所得结果矩阵应该另生成，乘积矩阵也可以用二维数组存放。 23．图书管理
*问题描述：图书管理基本业务活动包括：对一本书的采编入库、清除库存、借阅和归还等等。试设计一个图书管理系统，将上述业务活动借助于计算机系统完成。
*基本要求：（1）每种书的登记内容至少包括书号、书名、作者、现存量和总库存量等五4。（2）作为演示系统，不必使用文件，全部数据可以都在内存存放。但是由于上述四项基本业务活动都是通过书号（即关键字）进行的，所以要用B树对书号尽力索引，以获得高效率。（3）系统应实现的操作及功能定义如下：①采编入库：新购入一种书，经分类和确定书号后登记到图书帐目中去。如果这种书在帐目中已有，则只将总库存量增加。②清除库存：某种书已无保留价值，将它从图书帐目中注销。③某种书的现存量大于零，则借出一本，登记借阅者的图书证号和归还期限。④归还：注销对借阅者的登记，改变该书的现存量。⑤显示：以凹入表的形式显示B树。这个操作是为了调试和维护的目的而设置的。下列B树的打印格式如下所示：
60
30
50，52 70，72
68
71
100 8
