数据结构 课程设计 十字链表

数据结构课程设计十字链表xx学院一、问题的分析和任务定义：该设计是采用十字链表表示稀疏矩阵，并实现矩阵的加法运算。

还要检查有关运算的条件，并对错误的条件产生报警。

根据对该程序任务的理解，对本程序分别从以下几个方面进行分析： 1．输入数据的的类型和输入的范围该程序首先输入稀疏矩阵的行数和列数，再输入一个有非零元素的行号，有非零元素的列号，再输入非零元素的值，然后输入当前行下一个元素所在的列，如果该行只有一个非零元素就直接输入-1结束当前行的一组数据，如果还有其他的非零元素的话就输入当前行下一个非零元素所在的列，就这样，直到该当前行的非零元素输入完。

然后再输入当前列下一个非零元素的所在的行，其步骤与前一步相同。

其输入值都为稀疏矩阵的数据，类型都为整型。

2．输出数据的形式这样得到一个稀疏矩阵a,以同样的方法就可以得到另一个稀疏矩阵b,最后就可以得到稀疏矩阵a和稀疏矩阵b的和矩阵.输出是以稀疏矩阵的标准形式输出的。

输出值的有两种：一种是字符，一种是整数。

输出的字符型数据是稀疏矩阵的代号，输出的整型数据为稀疏矩阵的值。

3．测试数据测试数据一：测试数据二：稀疏矩阵的行数与列数：3 3 稀疏矩阵的行数与列数：3 3 矩阵a：矩阵b：矩阵a：矩阵b： 2 0 0 0 0 2 2 0 0 0 0 00 0 6 3 0 0 0 0 0 0 0 07 0 0 2 0 5 0 0 0 7 0 0二、概要设计和数据结构的选择：1．算法（程序）中用到的所有各种数据类型的定义：定义整型数据为int m,int n，分别代表矩阵的行和列；定义十字链表类型结点OLnode *h,*p分别代表为头结点开辟空间和指向下一结点；在主函数中定义OLnode *a,*b，分别表示a,b两个稀疏矩阵。

2．各程序模块之间的层次关系：程序中用到的函数：1 OLnode *create(int m,int n); 创建以十字链表表示的一个元素全为零的稀疏矩阵。

2 int insert(OLnode *a ,int row,int col,int val); 创建稀疏矩阵结点插入函数。

3 OLnode *shuru(); 创建稀疏矩阵的输入函数。

4 void shuchu(OLnode *a); 创建稀疏矩阵的输出函数。

5 OLnode*add(OLnode *a,OLnode *b);创建对两个相同行列数矩阵进行加法运算函数。

6 void main()；创建该程序的主函数。

3．程序中数据结构的选择：如下定义：typedef struct lnode //十字链表结点类型{int row,col;int val;struct lnode *rptr ,*cptr ;}OLnode;其中row,col和val域分别用来存储非零元素的行号、列号和元素值rptr域用来存储指向同一行下一个结点的指针，cptr域用来指向同一列下一个结点的指针，如果不存在下一个结点，则相应的指针域为空。

14．流程图：根据利用十字链表表示稀疏矩阵，并实现矩阵的加法运算的算法，可以设计如下流程图：该流程图体现了本实验问题的算法设计思想：首先，定义十字链表结点的类型并利用十字链表建立相应的稀疏矩阵，然后再将建立好的两个相同行列数的稀疏矩阵进行求和运算并输出最终结果。

定义十字链表结点类型建立十字链表表示稀疏矩阵稀疏矩阵a 稀疏矩阵b稀疏矩阵a,b求和输出结果结束图1. 程序流程图三、详细设计和编码：1．建立一个十字链表表示的稀疏矩阵，定义为m行n列，并为头结点开辟空间，同时定义该稀疏矩阵不会多于100列，每个行链表是一个环，使全部行链表头结点构成环；再定义该稀疏矩阵不会多于100行，每个列链表是一个环，使全部列链表头结点构成环OLnode *create(int m,int n) //m行n列{ OLnode *h,*p;int k;h=(OLnode *)malloc(sizeof(OLnode)); //为头结点开辟空间 h->row=m;h->col=n;h->val=0; //行，数和非零元素元素值 h->rptr=(OLnode*)malloc(sizeof(OLnode)*n);h->cptr=(OLnode *)malloc(sizeof(OLnode)*m);for(p=h->cptr,k=0;k<m;k++,p++){p->col=100; //定义该稀疏矩阵不会多于100列 p->rptr=p; //每个行链表是一个环p->cptr=k<m-1?p+1:h->cptr ; //使全部行链表头结点构成环 }for(p=h->rptr ,k=0;k<n;k++,p++){2p->row=100; //该稀疏矩阵不会多于100行p->cptr=p; //每个列链表是一个环 p->rptr=k<n-1?p+1:h->rptr; //使全部列链表头结点构成环}return h;}2．在十字链表中插入一个结点，对于不合理的行列号返回错误。

然后分别对行和列进行插入int insert(OLnode *a ,int row,int col,int val){OLnode *p,*q,*r,*u,*v; /* 在十字链表中插入一个结点*/if(row>=a->row||col>=a->col) return -2; /* 不合理的行列号 */r=(OLnode *)malloc(sizeof(OLnode));r->row=row;r->col=col;r->val=val;p=a->cptr +row;q=p->rptr ;while(q->col<col){p=q;q=q->rptr ;}if(q->col==col) return -1; //该行已有col行元素u=a->rptr +col;v=u->cptr ;while(v->row<row){u=v;v=v->cptr ;}if(v->row==row) return -1; //该列已有row行元素p->rptr=r; r->rptr=q; //插入到行链中 u->cptr=r; r->cptr=v; //插入到列链中 a->val=val;return 0; //插入成功}3．向十字链表输入数据OLnode *shuru() /*向十字链表输入数据*/{OLnode *h;int i,j,m,n;int v;printf("请输入稀疏矩阵的行数和列数:");scanf("%d%d",&m,&n);h=create(m,n);printf("请输入第一个非零元素的行号:");scanf("%d",&i);while(i>=0){ printf("请输入第一个非零元素的列号:");scanf("%d",&j);while(j>=0){ printf("请输入非零元素的值:");scanf("%d",&v);insert(h,i,j,v);printf("请输入当前行下一个非零元素的列号:(-1表示当前行一组数据结束):");scanf("%d",&j);}printf("请输入下一行有非零元素的行号(-1表示输入结束):");scanf("%d",&i);}return h;3}4．将得到的稀疏矩阵进行输出 void shuchu(OLnode *a){int row,col,i,j;OLnode *p;row=a->row;col=a->col;for (i=0;i<row;i++){ p=a->cptr +i;p=p->rptr ;for(j=0;j<col;j++){ if(p->row==i&&p->col==j) {printf("%d ",p->val);p=p->rptr ;} elseprintf("0 ");}printf("\n");}}5．将两个稀疏矩阵相加OLnode *add(OLnode *a,OLnode *b) //加法运算{OLnode *r,*p,*q,*u,*v;r=create(a->row,a->col);p=a->cptr;u=b->cptr ;do{ q=p->rptr;v=u->rptr ;while(q!=p||v!=u) //两矩阵中有一个一行为结束循环if(q->col==v->col) //有相同列的元素{if(q->val+v->val!=0) //和非零插入{insert(r,q->row,q->col,q->val+v->val);q=q->rptr ;v=v->rptr ;}}else if(q->col<v->col) //插入的a元素{insert(r,q->row,q->col,q->val);q=q->rptr ;}else //插入b的元素{insert(r,v->row,v->col,v->val);v=v->rptr ;}p=p->cptr ;u=u->cptr ;}while(p!=a->cptr );return r;}四、上机调试：1．语法错误：1．1在对稀疏矩阵进行十字链式存储时，开始对十字链表的结构不是很熟悉，结果在创建一个头结点后对于后继结点的指向问题上出现语法错误，不能正确指向下一个要输入值的结点，后来经查找相关书籍后找到解决方法。

41．2在打印输入的稀疏矩阵过程中，开始出现了无法正确打印出完整矩阵的错误，后来经检查，发现是主函数中一些子函数的调用顺序发生错误，后来改正即得到正确结果。

2．调试错误：2．1在数据的输入过程中因为标点符号的输入错误或遗漏，输入产生一些非语法的错误。

2．2在数据的输入过程中因为没有注意测试数据的范围，结果导致处理数据超出范围，出现错误。