数据结构课程设计说明书

车厢调度问题摘要:实现栈的基本操作,即实现类型。

程序对栈的任何存取，即更改，读取和状态判别等操作，必须借助于基本操作。

在操作过程中的任何状态下都有两种可能的操作：“入”“出”。

每个状态下处理问题的方法都是相同的，具有递归特性。

关键字:栈递归打印0.引言《数据结构》是计算机科学与技术、软件工程及相关学科的专业基础课，也是软件设计的技术基础。

《数据结构》课程的教学要求之一是训练学生进行复杂的程序设计的技能和培养良好程序设计的风格，其重要程度决不亚于理论知识的传授，因此课程设计环节是一个至关重要的环节，是训练学生从事工程科技的基本能力，是培养创新意识和创新能力的极为重要的环节。

基本要求如下：(1) 熟练掌握基本的数据结构；(2) 熟练掌握各种算法；(3) 运用高级语言编写质量高、风格好的应用程序。

1.需求分析(1)这个实验要求我用栈实现车厢调度.(2)车厢的个数是由用户输入的.(3)程序会自动给车厢进行从1到 n的编号.(4)用户输入车厢个数后,程序打印出所有可能的车厢出站顺序.2.数据结构设计在这个程序中存储结构是栈,对于栈的声明和定义如下:typedef struct SqStack{int *top; /*栈顶指针*/int *base;/*在栈构造之前和销毁之后.base的值为NULL*/int stacksize; /*当前分配的存储空间*/}SqStack; /*顺序栈的结构体声明和定义*/3.算法设计3.1 对算法的简单描述这个实验中, 要求用到栈. 实现栈的基本操作,即实现类型。

程序对栈的任何存取（即更改，读取和状态判别等操作）必须借助于基本操作。

在操作过程中的任何状态下都有两种可能的操作：“入”“出”。

每个状态下处理问题的方法都是相同的，具有递归特性。

栈实现是方便的无论如何调度，我们的操作都是入栈和出栈，设定入栈为1，出栈为-1，对n列车厢有2n次这样的操作，例如n=4，则有操作1111-1-1-1-1、1-11-11-11-1等.所以还要构造一个操作命令队列trainlist[]。

在算法中还要用到递归算法,其本质为:一个数的进栈以后有两种处理方式：要么立刻出栈，或者下一个数的进栈。

一个数的出栈以后也有两种处理方式：要么继续出栈（栈不为空），或者下一个数的入栈。

3.2栈的基本操作3.2.1构造一个栈void InitStack2(SqStack *S,int base_size){S->base=(int *)malloc(base_size * sizeof(int));if(!S->base){puts("ERROR!");return ;}S->top=S->base;S->stacksize=base_size;}/*构造一个空栈*/3.2.2 插入新的栈顶元素void Push2(SqStack *S, int e){*(S->top++)=e;} /*插入元素e为新的栈顶元素*/3.2.3 输出栈顶元素void Pop2(SqStack *S){int e;if(S->top==S->base){puts("ERROR");return ;}e=*--S->top;printf("%d ",e);} /*若栈不空,则删除s的栈顶元素,用e返回其值*/3.3 输入车厢数并给车厢编号printf("please input the number of the trains:");scanf("%d",&trainsize);if(trainsize<=0 || trainsize>=33){puts("the number is wrong!");return;}for(i=0;i < trainsize;i++)trainsource[i]=i+1;/*给火车贴上从1到trainsize的编号*/ 4 程序实现4.1 源代码#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef struct SqStack{int *top;int *base;int stacksize;}SqStack;struct SqStack stack;/*定义一个栈变量*/int trainsize;/*车厢个数*/int trainsource[33];/*车厢数组*/void Show(int list_in[]);/*打印*/void Schedule(int list_in[],int source_num,int list_num); /*对第source_num 号车厢进行处理*/void InitStack2(SqStack *S,int base_size){S->base=(int *)malloc(base_size * sizeof(int));if(!S->base){puts("ERROR!");return ;}S->top=S->base;S->stacksize=base_size;}void Push2(SqStack *S, int e){*(S->top++)=e;}void Pop2(SqStack *S){int e;if(S->top==S->base){puts("");return ;}e=*--S->top;printf("%d ",e);}void TrainSchedule(){int i;int trainlist[66];printf("please input the number of the trains:");scanf("%d",&trainsize);if(trainsize<=0 || trainsize>=33){puts("WRONG LENGTH!");return;}for(i=0;i < trainsize;i++)trainsource[i]=i+1;Schedule(trainlist,1,0);}void Schedule(int list_in[],int source_num,int list_num) /*对当前第source_num号车厢的处理用到了递归*/{int i;int sum=0;int judge;int trainlist[50];if(source_num > trainsize)return;for(i=0;i<50;i++)trainlist[i]=-1;for(i=0;i<=list_num-1; i++){trainlist[i]=list_in[i];sum=sum+trainlist[i];}if(sum != 0){trainlist[list_num]=1;Schedule(trainlist,source_num+1,list_num+1);/*对下一车厢进行处理*/ for(i=0,judge=0;i<trainsize*2;i++)judge=judge+trainlist[i];if(source_num == trainsize && judge == 0)Show(trainlist); /*打印出可能的列车序列*/trainlist[list_num]=-1;Schedule(trainlist,source_num,list_num+1);for(i=0,judge=0;i<trainsize*2;i++)judge=judge+trainlist[i];if(source_num == trainsize && judge == 0)Show(trainlist);/*打印出可能的列车序列*/}else{trainlist[list_num]=1;Schedule(trainlist,source_num+1,list_num+1);for(i=0,judge=0;i<trainsize*2;i++)judge=judge+trainlist[i];if(source_num == trainsize && judge == 0) Show(trainlist);}}void Show(int list_in[])/*输出可能的车厢序列*/{int i,cur=0;int length;SqStack stack;InitStack2(&stack,trainsize);length=trainsize*2;for(i=0;i<length;i++){if(list_in[i]==1)Push2(&stack,trainsource[cur++]);else if(list_in[i]==-1)Pop2(&stack);elseputs("error!");}puts("");}int main(){TrainSchedule();getchar();getchar();}4.2 运行结果运行结果如下:不足之处在于对车厢个数进行了限制,车厢数越小越稳定.还有就是一次只能对一组车厢进行调度.5.设计体会在进行课程设计的过程中,先把问题具体化,再进行编程.车厢调度问题是个很老的问题,它的难点在于车厢进栈出栈的递归算法.经过这次课程设计,我加深了对栈的操作的熟练程度,对递归有了更深刻的理解,递归算法有点难度.6.结束语课程设计终于完成了,总的来说,栈是个很实用的存储结构.递归算法也很重要.我对数据结构有了进一步的掌握.参考文献[1] 严蔚敏,吴伟民.《数据结构》,清华大学出版社,2001年1月.[2] 谭浩强.《C程序设计》,清华大学出版社,1999年12月.。