0909120615--钱晓雪 完结版

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY数据结构课程设计报告学生姓名钱晓雪学号0909120615专业班级物联网工程1201班指导老师盛羽老师学院信息科学与工程学院完成时间2014年9月目录实验一一、课程设计的题目和要求 (1)二、设计与实现 (1)（1）基本思路（2）主要数据结构（3）程序的算法和主要流程(4)程序实现过程中的主要难点和解决方法三、实验结果及分析 (1)（1）实验的准备(2)实验结果及分析四、总结 (1)实验二一．课程设计的题目和要求 (1)二．设计与实现 (1)(1)基本思路(2)主要数据结构(3)程序的算法和主要流程(4)程序实现过程中的主要难点和解决方法三．实验结果及分析 (1)(1)实验的准备(2)实验结果及分析四．总结 (1)实验一一、课程设计的题目和要求：题目：校园导游咨询（为来访的客人提供各种信息服务）1、基本要求：1)设计中南大学校园平面图，有三个校区和三所附属医院，在这些校区和医院内选10个以上的建筑物、办公室、宿舍等地名。

以图中顶点表示校园内各地名，存放地名名称、代号、简介等信息；以边表示路径，存放路径长度等有关信息。

2)为来访客人提供图中任意地名相关信息的查询。

3)为来访客人提供任意地名的问路查询，即查询任意两个地名之间的一条最短路径。

2、实现提示一般情况下，校园的道路是双向通行的，可设计校园平面图是一个无向网。

顶点和边均含有相关信息。

二、设计与实现：(1)基本思路①从中南大学校园平面图中选取10个有代表性的景点，抽象成一个无向带权图，以图中顶点表示景点，边上的权表示两地的之间的距离。

②本程序的目的是为用户提供路径查询。

根据用户指定的始点和终点输出相应路径，或者根据用户指定的景点输出景点的信息。

③用邻接表建立图，图的每一个顶点代表相应的景点。

然后再用深度优先遍历进行搜索，查找所需的路径。

然后再用弗洛伊德算法求出要查询的出发点到目的地的最短路径。

(2)主要数据结构typedef struct Edge //对边的定义{int adj; //路径长度}Edge,AdjMatrix[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM];typedef struct //图中顶点表示主要景点，存放景点的编号、名称、简介等信息，{char name[30];int num;char introduction[100];//简介}infotype; //数据域typedef struct{infotype vexs[MAX_VERTEX_NUM]; //顶点的数据域AdjMatrix edge; //邻接矩阵int vexnum,edgenum; //图的当前顶点数和边数}MGraph;(3)程序的算法和主要流程<1>Floyd算法算法思想：从vi到vj的所有存在的路径中，选出一条长度最短的路径，即每一对顶点之间的最短路径。

void Floyd(MGraph *G)//用Floyd算法求图中各对顶点v和w之间的最短路径P[v][w]及其//带权长度D[v][w]。

若P[v][w][u]为1，则u是从v到w当前求得最短//路径上的顶点。

{int v,u,i,w,k,j,flag=1,p[10][10][10],D[10][10];for(v=0;v<G->vexnum;v++) //各对结点之间初始已知路径及距离for(w=0;w<G->vexnum;w++){D[v][w]=G->edge[v][w].adj;for(u=0;u<G->vexnum;u++)p[v][w][u]=0;if(D[v][w]<INFINITY){p[v][w][v]=1;p[v][w][w]=1;}}for(u=0;u<G->vexnum;u++)for(v=0;v<G->vexnum;v++)for(w=0;w<G->vexnum;w++)if(D[v][u]+D[u][w]<D[v][w]) //从v经u到w的一条路径更短{D[v][w]=D[v][u]+D[u][w]; //修改权值for(i=0;i<G->vexnum;i++)p[v][w][i]=p[v][u][i]||p[u][w][i];}while(flag){printf("请输入出发点和目的地的编号:");scanf("%d%d",&k,&j);if(k<0||k>G->vexnum||j<0||j>G->vexnum){printf("景点编号不存在!请重新输入出发点和目的地的编号:");scanf("%d%d",&k,&j);}if(k>=0&&k<G->vexnum&&j>=0&&j<G->vexnum)flag=0;}printf("%s",G->vexs[k].name);for(u=0;u<G->vexnum;u++)if(p[k][j][u]&&k!=u&&j!=u)printf("-->%s",G->vexs[u].name);printf("-->%s",G->vexs[j].name);printf(" 总路线长%dm\n",D[k][j]);}//Floyd end<2>主函数调用函数<3>开始定义变量浏览校园全景查看各景点游览路线选择出发点和目的地显示此图的邻接矩阵退出系统Void Menu()进入菜单Switch()选择功能查看景点信息结束（4）程序实现过程中的主要难点和解决方法<1>这个程序的关键代码就利用Floyd算法求最短路径并将路径存放起来。

Floyd算法的算法思想：设矩阵用来存放带权无向图G的权值，即矩阵元素D[i][j]中存放着序号为i的结点到序号为j的结点之间的权值，可以通过递推构造一个矩阵序列A0，A1，A2，…，AN来求每对结点之间的最短路径。

其中，Ak[i][j]表示从结点Vi到结点Vj的路径上所经过的结点序号不大于k的最短路径长度。

初始时有A0[i][j]=cost[i][j]。

当已经求出Ak，要递推求解Ak+1时，可分为两种情况来考虑：一种清楚是该结点序号为k+1的结点，此时该路径长度与从结点Vi到结点Vj的路径上所经过的结点序号不大于k的最短路径长度相同；另一种情况是该路径经过结点序号k+1的结点，此时该路径可分为两段，一段是从结点Vi到结点Vk+1的最短路径，另一段是从结点Vk+1到结点Vj的最短路径，此时的最短路径长度等于这两段最短路径长度之和。

这两种情况的路径长度较小者，就是要求的从结点Vi到结点Vj的路径上所经过的结点序号不大于k+1的最短路径长度。

Floyd具体算法设计void floyed(){int i,j,k;for(i=1;i<=n;i++)for(j=1;j<=n;j++){shortest[i][j]=cost[i][j];path[i][j]=0;}for(k=1;k<=n;k++)for(i=1;i<=n;i++)for(j=1;j<=n;j++)if(shortest[i][j]>(shortest[i][k]+shortest[k][j])){shortest[i][j]=shortest[i][k]+shortest[k][j];path[i][j]=k;path[j][i]=k;}}<2>由于导游程序在实际执行时，需要根据用户的临时输入求最短路径。

因此。

虽然迪杰斯特拉算法的时间复杂度比佛洛依德算法低，但每求一条最短路径都必须重新搜索一遍，在频繁查询时会导致查询效率降低，而佛洛依德算法只要计算一次，即可求得每一对顶点间的最短路径，虽然时间复杂度为o(n^3)，但以后每次查询都只查表即可，极大地提高了查询效率，而且，佛洛依德算法还支持带负权的图的最短路径的计算。

由此可见，在选用算法时，不能单纯的只考虑算法的渐近时间复杂度，有时还必须综合考虑各种因素。

三、实验结果与分析：（1）实验的准备用邻接表建立图，图的每一个顶点代表相应的景点。

然后再用深度优先遍历进行搜索，查找所需的路径。

然后再用弗洛伊德算法求出要查询的出发点到目的地的最短路径。

（1）主菜单（Menu）：存放着所有的选择供用户查询。

用户可通过输入编号来查询自己想要获得的信息。

（2）浏览校园全景（Browser）：采用深度遍历遍历图进行所有景点浏览，将遍历景点信息输出。

（3）选择出发点和目的地(Floyd)：用户输入一个出发点和一个目的地编号，采用弗洛伊德算法求出发点到目的地的最短路径。

（4）查看景点信息(Search)：直接输入编号进行单个景点查询。

（5）显示图的邻接矩阵(print)（6）退出系统(exit)(2)实验结果及分析<1>开始界面实现了底为湖蓝色，字体为白色的整体要求，以及选项明确，直观易懂。

<2>浏览校园全景，中南大学10个景点的名称以及简介。

<3>选择出发点和目的地，输入两地编号，输出用弗洛伊德算法计算出的两点之间的最短距离以及最短线路。

<4>查看景点信息，输入景点编号，输出景点名称和简介<5>显示此图的邻接矩阵四．总结：为期一周的课程设计快结束了，通过这次数据结构课程设计，我感受最深的就是对于循环链表的使用，可以说对循环链表有了比以前更进一步的认识，以前只是一知半解的，如果只给个题目自己根本不能把程序完整地编写出来，所以这次课程设计最大的收获就在于对循环链表有了一定的理解，包括其中的一系列操作，如建立一个循环链表，删除链表中的一个结点，增加一个结点等。

在这次课程设计过程中需要我们一边设计一边探索，这这个过程当中我发现自己在数据结构方面知识掌握不够深入，对一些基本概念不能很好的理解，对一些数据结构不能够熟练的进行上机实现，这是自己比较薄弱的。

学好基础知识是理论付诸实践的前提，这样理论和实践才能充分地结合起来。

在以后的学习中，我还要努力改正，充分利用上机实验的机会提高自己。

在程序的输入的时候，因为自己对键盘的不熟练，代码又很多很繁琐，常常会产生放弃的念头，从中我也感受到只有坚持到底，胜利才会出现。