数据结构课程设计大纲

数据结构课程设计任务书
课程名称：数据结构
课程设计时间：1周
适用专业层次：计算机（本科）
一、设计目的：
通过课程设计，主要达到以下目的：
1. 了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力；
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. 训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发，培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风。

二、设计要求：
从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下教学要求：
1．最多3人一组，每组从所给题目中任选一个（如自拟题目，需经指导教师同意），每个学生必须独立完成课程设计，不能相互抄袭，不同组者文档不能相同；
2．设计完成后，将所完成的工作交由老师检查；
3．要求写出一份详细的设计报告（课程设计说明书）。

三、设计方法：
1. 问题分析和任务定义
根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么？（而不是怎么做？）限制条件是什么？
2. 逻辑设计
对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，并按照以数据结构为中心的原则划分模块，定义主程序模块和各抽象数据类型。

逻辑设计的结果应写出每个抽象数据类型的定义(包括数据结构的描述和每个基本操作的功能说明)，各个主要模块的算法，并给出模块之间的调用关系。

3. 详细设计
定义相应的存储结构并写出各函数的伪码算法。

在这个过程中，要综合考虑系统功能，使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试，抽象数据类型的实现尽可能做到数据封装，基本操作的规格说明尽可能明确具体。

详细设计的结果是对数据结构和基本操作做出进一步的求精，写出数据存储结构的类型定义，写出函数形式
的算法框架。

4. 程序编码
把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。

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，使程序中逻辑概念清楚。

5. 调试与测试
采用自底向上，分模块进行，即先调试低层函数。

调试正确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果；
6.编写课程设计报告
四、课程设计报告要求
1、需求分析：
在该部分中根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，叙述系统的功能要求，明确问题要求做什么？以及限制条件是什么？
1．1问题描述
需要解决的问题，及完成功能等。

1．2基本要求
(1) 输入的形式和输入值的范围；
(2) 输出的形式；
(3) 程序所能达到的功能；
2、概要设计
说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义。

主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。

数据结构、程序模块、各模块之间的调用关系以及算法设计
3、详细设计
实现概要设计中定义的所有数据类型,对每个操作写出伪码算法;对主程序和其他模块也都需要写出伪码算法(伪码算法达到的详细程度建议为:按照伪码算法可以在计算机键盘直接输
入高级程序设计语言程序);写出出函数和过程的调用关系.
4、测试与分析
测试数据，输出测试的结果，这里的测试数据应该完整和严格。

并对结果进行分析。

5、总结
总结可以包括 : 课程设计过程的收获、遇到问题、解决问题过程的思考、程序调试能力的思考、对数据结构这门课程的思考、在课程设计过程中对《数据结构》课程的认识等内容。

6、附录：源程序清单
五、提交的资料
1、课程设计说明书
有关的分析设计文档要求全部写在学校统一制定的课程设计纸上。

2.提交时间：
六、课程设计考核方式
1、根据学生提交的设计方案、软件质量、绘制图纸（制作实物）、设计报告（说明书）和设计质量，参考学生出勤情况、工作态度、文明作风等，按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。

2、课程设计的成绩分为：优秀（90~100分）、良好（80~89分）、中等(70~79分)、及格（60-69分）,不及格(59分以下)五个等级。

七、注意事项
1．严禁抄袭，复制设计内容，查出后相关同学设计成绩以零分处理。

2．1－3人一组，每组从所给题目中任选一个（如自拟题目，需经指导教师同意），每个学生必须在说明书中注明自己在小组中的分工，同组者可以一起交一份设计报告（说明书）。

课题一、算术表达式求值（参照教材p52）
设计一个程序，使用栈方法求解算术表达式：
支持整数的加减乘除运算；
支持括号运算；
输入算数表达式，对算术表达式给出栈的变化过程，并最后给出运算结果。

课题二、迷宫问题（参照教材p50）
设计一10*10的迷宫，使用栈方法对其求解，输出从入口到出口的路径。

用合理的数据结构表达迷宫格局；
按步进行探索，输出探索方向和栈变化情况；
输出入口到出口的路径，如果不存在这条路径，给出提示。

课题三、5*5棋局问题（参照教材p1）
在5*5棋盘上实现“三子棋”人机对弈（当有3颗己方棋子落到同一条横线、竖线、或斜线上，则己方获胜）：
使用合理的数据结构表达“棋局”；
使用合理的方式表达“人”的落棋，即输入，然后计算机给出自己这一步的落棋，然后等待“人”落棋；
使用树结构存储各种棋局的各种变化，计算并输出各种落棋的胜利概率，使用胜率最大的落棋；
课题四、简单行编辑程序（参照教材p49）
使用栈结构建立输入缓冲区，逐行存入用户数据区：
允许用户输入出错，并在输入出错时及时更正；
使用“#”充当退格符，标识前一个字符无效；
使用“@”充当退行符，表示当前行的字符均无效；
使用“^”充当全文结束符；
实时显示用户输入情况现状，并在全文结束时输出用户全文
课题五、哈夫曼编\译码器
设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统，字符频度表如下：
编码器：对输入的英文句子（只含以上26个字母以及空格，如I LOVE THIS WORLD）进哈夫曼编码，输出编码；
译码器：输入哈夫曼编码，还原原来输入的英文句子
课题六、实现串的模式匹配的KMP算法（难度稍高，p80）
对于任何输入串A，实现算法求next函数值；
利用next函数值，实现串A在串B中的定位
课题七、实现字符串的基本操作
完成如下功能：
（1）插入子串（2）取子串（3）串连接（4）查找子串的位置
输入字符串，完成以上功能；
自行设计串存储结构和算法；
自行设计参数输入方法和结果输出方法（建议使用命令行）
课题八、内部排序算法的实现
输入N个随机整数，对这些数进行多种方法进行排序。

至少采用三种方法实现上述问题求解（提示，可采用的方法有插入排序、希尔排序、起
泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序）；
每种排序算法应打印必要的中间结果；
课题九、二叉树的建立和遍历
从命令行输入节点元素，使用先序（或中序、后序）建立二叉树；
使用先序方法遍历该二叉树；
使用中序方法遍历该二叉树；
使用后序方法遍历该二叉树；
输出各种遍历方法的输出结果
课题十、散列法的设计与实现
使用散列法实现电话号码查找系统：
设每条记录有下列数据项：电话号码、用户名、地址；
从键盘输入各记录，分别以电话号码和用户名为关键字建立散列表；
使用一定的方法解决冲突；
查找并现实给定电话号码，或用户名的记录
假定哈希表长度为100
课题十一、汉诺塔问题
有三个柱子，编号A、B、C，在A柱上有n个圆盘，直径不同，按直径从大到小依次叠放在柱子上，要求：把A柱上的圆盘借助B柱移动到C柱。

每次移动一个，任何情况下保证大的在下，小的在上。

使用递归方法设计并实现该算法，输出搬动圆盘过程。

课题十二、图的深度优先遍历的实现
用一定的数据结构表示教材p168，图7.13（a）
对该图实现深度优先遍历算法
输出最后结果和必要的中间步骤
课题十三、图的广度优先遍历的实现
用一定的数据结构表示教材p168，图7.13（a）
对该图实现广度优先遍历算法
输出最后结果和必要的中间步骤
课题十四、用普里姆算法实现最小生成树算法
用一定的数据结构表示教材p174，图7.16（a）
对该图用普里姆算法得到最小生成树
输出最后结果和必要的中间步骤，包括如图7.17的中间矩阵
课题十五、用克鲁斯卡尔算法实现最小生成树算法
用一定的数据结构表示教材p174，图7.16（a）
对该图用克鲁斯卡尔算法得到最小生成树
输出最后结果和必要的中间步骤
课题十六、用迪杰斯特拉算法实现最短路径算法
用一定的数据结构表示教材p188，图7.34
对该图使用迪杰斯特拉算法计算v0到其它各点的最短路径
输出最后结果（最短路径长度和路径节点）和必要的中间步骤，包括如p190的中间矩阵课题十七、实现循环队列的基本操作（p64）
用数组做基本存储结构实现循环队列的基本操作
包括：队列初始化、求队列长度、入队列、出队列
算法有一定的容错性，对错误输入能报错，不能出现运行错误
自行设计测试用例
课题十八、实现链表的基本操作
使用链式存储结构实现链表的基本操作
定义合理的数据结构，实现初始化、插入、删除、查找等基本操作算法有一定的容错性，对错误输入能报错，不能出现运行错误
自行设计测试用例。