校园导游咨询讲解

《算法与数据结构》课程设计报告

班级：专业级班

姓名：

学号：

课程设计题目：校园导游咨询

所属课程：算法与数据结构

实验室(中心)：

指导教师：

完成时间：年月日

学院信息科学与工程学院课程设计任务书

课程算法与数据结构

A

班级指导教师

题目校园导游咨询完成时间2015年6月23日至2015年7月3日

主要

内容

介绍校园的景点，同时提供任意两点之间最短的路径。

设计报告要求1．封面；

2．课程设计成绩单、课程设计任务书

3．内容提要；

4．“课程设计报告”正文部分：

主要应包括：

①问题分析和任务定义；

②环境简介；

③设计：主要是指数据结构与核心算法的设计描述；操作界面的设计；主要功能的算法框架；测试用例设计等内容（要求使用C++）。

④编译参数与步骤的说明；

⑤上机调试总结与分析；

⑥用户使用说明；

⑦测试数据与测试结果等内容。

⑧课程设计总结：可以包括课程设计过程的收获、遇到的问题及解决过程的思考、对数据结构这门课程的思考和认识等内容。

⑨附录程序清单

5．参考文献

版面要求1.题目用黑体三号，段后距18磅（或1行），居中对齐；

2.标题用黑体四号，段前、段后距6磅（或0.3行）；

3.正文用小四号宋体，行距为1.25倍行距；

4.标题按“一”、“㈠”、“1”、“⑴”顺序编号。

指导时间安排

星期

周次

一二三四五六

17周

1-4节

1-4

节

18周1-4节5-8节

指导地点

专业实验室406/407

指导教师：信息科学与工程学院课程设计成绩单

课程名称：算法与数据结构A课程设计姓名

综合成绩

程序运行情况（占总成绩20%）□能正确运行

（20分）

□基本能正确运行□能运行但结果不完善

（15分）（10分）

程序功能完善程度（占总成绩10%）□完善

（10分）

□基本完善

（8分）

□不完善

（5分）

程序结构的合理性（占总成绩10%）□合理

（10分）

□基本合理

（8分）

□不太合理

（5分）

对问题的答辩情况（占总成绩40%）□概念正确有创新□能正确回答所有问题

（40分）（35分）

□部分问题回答概念不清晰

（20分）

□基本能正确回答

（30分）

学生的工作态度与

独立工作能力

（占总成绩10%）□工作态度认真能独立完成任务□工作态度认真但独立性较差

（8分）

□工作态度基本认真但缺乏独立性

（5分）

设计报告的规范性（占总成绩10%）

（10分）

□符合规范

（10分）

□基本符合规范

（8分）

□规范性较差

（5分）

摘要

数据结构课程设计对于训练学生掌握程序设计技术、使学生进一步理解和掌握课堂上所学各种基本抽象数据类型的逻辑结构、存储结构和操作实现算法，以及它们在程序中的使用方法。使学生掌握软件设计的基本内容和设计方法，并培养学生进行规范化软件设计的能力。使学生掌握使用各种计算机资料和有关参考资料，提高学生进行程序设计的基本能力。

随着高校校园的逐渐增多，来访校园的各界人士逐渐增多，为了提高学校的知名度，需要给来访者提供校园景点信息查询服务，利用计算机建立一个自动的导游系统可以很好的解决这个问题，此系统的咨询过程为：当客人来访时，系统能根据用户指定的景点提供相关的信息，并能提供任意景点间的问路查询，即根据指定的起点和终点，查询两者之间的一条最短的简单路径。

根据课程要求，以及数据结构思想，在Windows操作系统环境下，运用Visual C++ 6.0编译程序，以C++语言为开发语言，最终实现通讯录系统的主要功能。

关键字：数据结构，校园导游咨询，弗洛伊德算法，c++语言，课程设计

正文

一问题分析

本次课程设计题目是校园导游咨询系统，为来访的客人提供各种信息查询服务。要求设计学校的校园平面图，所含景点不少于10个。以图中顶点表示校内个景点，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。位来访客人提供途中任意景点相关信息的查询。为来访客人提供图中任意景点间的问路查询，记查询任意两景点之间的一条最短的简单路径。因此，我采取了无向加权图来表示景点之间的路径联系，以两定点之间的权值表示两景点之间的距离。通过弗洛伊德算法求出任意两点之间的最短路径。

二运行环境

在Windows操作系统环境下，运用Visual C++ 6.0编译程序，以C++语言为开发语言。

三设计思路

（一）操作界面的设计

因为题目要求比较简单，只要求实现景点的介绍和两景点之间最短路径，同时临近期末许多科目都要复习，所以这个校园导游咨询写的比较简单。因此，操作界面也比较简单，功能菜单只有三个选项：1.查询景点、2.路径搜索、0.退出系统。景点查询首先是提供了可供查询的十个景点，然后再根据客人的需求选择需要介绍的景点。路径搜索是直接输入需要查询的两个景点，然后就能显示出最短的路径，同时也给出两景点之间的距离。

（二）数据结构与核心算法设计描述

1、建立结构体Elemtype、Place、MGraph

Elemtype结构体用来存放存放景点的信息，包括景点名称、景点代号和景点信息介绍。Place结构体作为地点的节点，含有指针域和景点信息域。MGraph 结构体用来构建图，包含了节点和边。具体代码如下：

struct Elemtype

{

char name[30];

char number[10];

char introduce[200];

};

struct Place

{

int num; //位置序号

Place *next;

Elemtype date; //景点信息

}; //定义景点

struct MGraph

{

Place place;

int legs[N][N]; //存放路径长

};

2、建立景点信息init(Place *&head)函数

用malloc()函数分配给节点的内存空间，然后用指针指向该景点，将景点的信息具体化，给定名称、代号和介绍信息。再然后给定各景点之间的权重。具体代码如下：

void init(Place *&head) //定义景点位置

{

Place *p,*q;

head=(Place *)malloc(sizeof(Place));

head->next=NULL;

q=head;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=1;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"南大门");

strcpy(p->date.number,"1");

strcpy(p->date.introduce,"学校的大门，很有特色的拱桥型的大门，十分的霸气！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=2;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"李子湖");

strcpy(p->date.number,"2");

strcpy(p->date.introduce,"学校最有风景的地方，是情侣晚上最喜欢去的地方！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=3;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"教学区");

strcpy(p->date.number,"3");

strcpy(p->date.introduce,"学生上课的地方，折来折去，绕来绕去的建筑！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=4;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"校车区");

strcpy(p->date.number,"4");

strcpy(p->date.introduce,"老师乘坐校车的地方，虽然是校车，却不准学生乘坐！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=5;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"实验楼");

strcpy(p->date.number,"5");

strcpy(p->date.introduce,"每个学校都有逸夫楼，这就是我们学校的逸夫楼！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=6;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"食堂");

strcpy(p->date.number,"6");

strcpy(p->date.introduce,"食堂看起来还是一般，只是吃起来就很一般了！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=7;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"宿舍区");

strcpy(p->date.number,"7");

strcpy(p->date.introduce,"十几栋宿舍，就浓缩成一个区了，其中有男生宿舍，女生宿舍，还有男女生宿舍！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=8;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"图书馆");

strcpy(p->date.number,"8");

strcpy(p->date.introduce,"离宿舍最远的地方，作为大学图书馆，感觉太小，书也不多！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=9;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"书香小镇");

strcpy(p->date.number,"9");

strcpy(p->date.introduce,"跟书其实没什么关系，是吃饭的地方，应该叫饭香小镇！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

p=(Place *)malloc(sizeof(Place));

p->num=10;

strcpy(p->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,,"运动场");

strcpy(p->date.number,"10");

strcpy(p->date.introduce,"晚上的运动场还是有很多人的，有露天的羽毛球场地，篮球场，网球场，足球场，旁边还有游泳馆！");

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

int i,j; //定义服务间的距离

for(i=1;i<=N;i++)

{

for(j=1;j<=N;j++)

{

MGr.legs[i][j]=Road;

}

}

for(i=1;i<=N;i++)

shortest[i][j]=0;

MGr.legs[1][2]=MGr.legs[2][1]=10;

MGr.legs[1][3]=MGr.legs[3][1]=15;

MGr.legs[1][4]=MGr.legs[4][1]=20;

MGr.legs[2][8]=MGr.legs[8][2]=80;

MGr.legs[3][5]=MGr.legs[5][3]=20;

MGr.legs[3][6]=MGr.legs[6][3]=15;

MGr.legs[7][4]=MGr.legs[4][7]=10;

MGr.legs[5][8]=MGr.legs[8][5]=40;

MGr.legs[6][7]=MGr.legs[7][6]=10;

MGr.legs[6][9]=MGr.legs[9][6]=70;

MGr.legs[7][10]=MGr.legs[10][7]=30;

MGr.legs[8][9]=MGr.legs[9][8]=60;

MGr.legs[9][10]=MGr.legs[10][9]=50;

}

3、弗洛伊德算法folyd()函数

用弗洛伊德算法求两节点之间最短的路径，具体算法为：在两节点之间引入一个新的节点，如果这三个节点之间的路径小于原来两点之间的路径则用这个路径代替原来的路径。用一个数组shortest[N][N]来存贮最小路径，再用一个数组path[N][N]来存贮替换之后的新的路径。通过三重循环来计算出各个节点之间最短路径。具体代码如下：

void folyd() //佛洛依德算法

{

int i,j,k;

for(i=1;i<=N;i++)

{

for(j=1;j<=N;j++)

{

shortest[i][j]=MGr.legs[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; //记录经过的路径

}

}

}

}

}

4、路径的显示display()函数

首先获取第一个路径节点进栈（因为最短路径的计算从小到大进行计算的，所以最后的节点为最大的节点，因此先进栈，然后在出栈显示），通过while循环找出最短路径的所有节点，再依次输出。具体代码如下：

void display(int i,int j) //输出两个服务的路径及最短路径

{

int a,b,x;

a=i;

b=j;

SeqStack st;

cout<<"推荐的最短路径是：";

if(i

{

cout<

while(path[i][j]!=0)

{

//cout<<"->"<

st.Push(path[i][j]);

if(i

j=path[i][j];

else

i=path[j][i];

}

while(st.top!=-1)

{

st.Pop(x);

cout<<"->"<

}

cout<<"->"<

cout<<" "<

cout<<"您所查找的"<"<

}

else

{

cout<

while(path[i][j]!=0)

{

//cout<<"->"<

st.Push(path[i][j]);

if(i>j)

j=path[i][j];

else

i=path[j][i];

}

while(st.top!=-1)

{

st.Pop(x);

cout<<"->"<

}

cout<<"->"<

cout<<"您所查找的"<"<

是:"<

}

cout<<" "<

}

5、最短路径查询shortdistance()函数

首先通过两个寻址指针找到需要查询的两个节点，然后调用弗洛伊德算法计算最短路径，最后通过display()函数将最短路径显示。具体代码如下：

int shortdistance(Place *head) //查找两服务之间最短路径

{

int i,j;

Place *t=head->next,*q=head->next;

cout<<"请输入要查询的两个景点的位置序号:"<

cin>>i>>j;

while(t)

{

if(t->num==i)break;

else t=t->next;

}

while(q)

{

if(q->num==j)break;

else q=q->next;

}

if(q==NULL||t==NULL)

cout<<"抱歉，没有通向的路径！"<

else

{

folyd();

display(i,j);

}

cout<

return 1;

}

6、查询景点find()函数

首先显示十个景点，然后根据输入通过指针不断寻找。具体代码如下：void find(Place *&head) //查询服务

{

int n;

Place *p=head;

cout<<" 重交十大景点！\n";

cout<<"

"<

cout<<"1.南大门 2.李子湖 3.教学区 4.校车区 5.教学区\n";

cout<<"

"<

cout<<"6.大食堂7.宿舍区8.图书馆9.书香小镇10.运动场\n";

cout<<"

"<

cout<<"

"<

cout<<"输入查询的景点位置序号：";

cout<<"

"<

cin>>n;

while(p->next)

{

if(p->next->num==n)

{

cout<<"景点位置："<next->num<

cout<<"景点编号："<next->date.number<

cout<<"景点名称："<next->https://www.360docs.net/doc/5a14379215.html,<

cout<<"景点简介："<next->date.introduce<

break;

}

else p=p->next;

}

if(p->next==NULL)

cout<<"该景点不存在！"<

cout<<"

"<

cout<<"

"<

}

景点分布图：

（三）主要功能算法框架

（四）测试用例设计

查询景点1.南大门，8.图书馆 查询李子湖到书香小镇的最短路径 查询南大门到运动场的最短路径

四 编译步骤

程序的编译由vc++6.0完成，点击编译按钮完成编译，其编译过程分为四步：编译预处理、编译和优化阶段、汇编过程、链接程序。

五上机调试

调试正常，但还是有点小问题没来得及解决。六用户使用说明

（一）主界面

（二）查询景点

（三）路径搜索

七、课程设计总结

我觉得课程设计目的主要在于将我们课堂学习的知识和实验中总结的经验融会贯通之后用于实际的程序编写过程中。临近期末，有不少课程需要复习，因此这次课程设计实现的相对来说比较简单，在完成题目要求之后没有什么扩展。

刚开始看到这个题目时，我就知道需要用图的知识来解决这个问题，不同的图节点表示不同的景点，然后在用不同权值的边表示景点与景点之间的路径。构建这样一个图其实比较简单，关键在于如何求出最短路径。遇到这个问题，我通过上网查询了相关的资料，了解到弗洛伊德这种算法，虽然我们书上已经学习了两种求路径的算法，但是弗洛伊德算法用来求任意两节点的路径更加方便。因此就自己学习了弗洛伊德算法，并用到课程设计中去了。

然后一个问题就是如何将路径显示出来，一开始显示的路径都是错乱的将节

点的顺序给搞混了，我通过分析其中的原因，添加了一个栈的操作最后解决了节点顺序错乱的问题。

总的来说还是收获很大的，学会了弗洛伊德算法，同时也懂得去分析代码中逻辑的问题并解决。但是也发现了不足的地方，那就是有些逻辑结构的和操作在自己的脑海里有很清晰的思路，但是转换成代码时却会遇到困难。

附录

一程序清单

#include

#include

#include

#include

#include

#define N 100 //景点个数最大100 #define Road 1000 //定义路径为1000 int Num=10; //目前景点个数using namespace std;

const int stackIncreament = 20;

template

class SeqStack

{

public:

T *elements;

int top;

int maxSize;

void overflowProcess();

public:

SeqStack(int sz = 50);

~SeqStack()

{

delete[]elements;

}

void Push(const T&x);

bool Pop(T&x);

bool getTop(T&x);

bool IsEmpty()const