第11章数据结构课程实训
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第11章 数据结构课程实训
2011年5月11日星期三
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第11章 目 录
• 11.1 系统设计的要求 • 11.2 文件的包含处理 • 11.3 数据结构课程实训任务书
本章的主要目的是指导学生以本书精选的、难度适当的60个左右的典型 算法为基础，组装一个数据结构实验系统。在此基础上，指导学生扩充自主 设计的其它算法，完成一个数据结构实训课题。通过本章学习，可以复习数 据结构的基本算法，学习数据结构实验系统开发的全过程，了解系统设计的 一般要求；掌握文件包含处理的基本方法；提高程序编写和程序调试的能力。
11.1 系统设计的要求
1．系统总体设计 系统总体设计包括系统总体结构设计；计算机系统配置方案的设计等。
其中，系统总体结构设计包括整个系统分成几个模块，各个模块选择多少个 算法，整体上要达到什么样的目标等。 计算机系统配置包括硬件和软件两个方面。在硬件上选择何种类型的计算机 及必要的外围设备；在软件上采用何种操作系统和程序设计语言等。
对于本章的数据结构实验系统而言，由于使用的是C（或C++）语言， 所以对硬件的要求比较低，一般的微型计算机或笔记本电脑都可以胜任。至 于软件，可以使用Windows各种版本的操作系统和Microsoft Visual C++等 系统软件。
2. 系统详细设计 系统详细设计包括逻辑结构设计、存储结构设计和算
各担负一定的局部功能，互相配合，共同完成整个系统的功能。
• 每个上一层的模块又可以进一步分解成更为简单（具体）的下一层模块，
越下层的模块，其功能越具体，越单一。
模块化的层次结构具有简明性，设计者容易思考，阅读者容易理解。只 要保证每个模块能完成其自身的功能，尽量减少模块之间的联系，整个系统 的正确性和可修改性就可以得到保证。另外，模块化的设计方法也使系统的 可扩充性得到了保证。
（3）上层模块分解为下层模块的三种结构形式 结构化程序设计是采用科学化、标准化的规定所设计、编写的程序，它
既是一种自上而下的程序设计方法，也是一种模块化的程序设计方法。
顺序结构（Sequence Construct） 在顺序结构的程序处理中，一组语句序列，只有一个入口和一个出口。
选择结构（Selection Construct） （a）单分支选择结构：IF （表达式） 语句 （b）两分支选择结构：
无论多么复杂的系统，都可以分解为三种基本形式的组合。大部分程序设 计语言都支持这三种结构形式。
2．模块分解的规则
模块的分解应使每个模块相对独立，因此使模块内部自身联系紧密， 模块外部相互之间的信息联系尽可能减少，是设计物理模型的两项基本原 则。
若以本教材第二章至第九章各子系统，作为数据结构实验系统的第一 层模块，其结构如图11-1所示。
法设计；用户界面设计；以及用何种程序设计语言实现等。 对于数据的逻辑结构、存储结构和算法在前面各章已经有了 详细的介绍，所以，这里主要考虑的是用户界面的设计，比 如采用什么样的菜单，如何设计人机交互的信息等等。
3. 系统调试和维护 系统调试的方法和常规的调试手段是每个学习计算机
技术的学生必须掌握的，我们所以增加这一章的内容主要目 的也是要加强学生编写程序和调试程序的能力。另外一个好 的系统还必须考虑其运行以后的可维护性，也就是系统的修 改、扩充、维护是否方便。
IF（表达式） 语句1 ELSE 语句序列2 （c）多分支选择结构（SWITCH 或CASE等）
循环结构（Iteration Construct） （a）直到型循环
直到型循环先执行循环体的程序，然后再判断是否要继续执行。这种循环 结构至少使循环体内的程序执行一次。 （b）当型循环
当型循环首先判断循环条件是否成立，如果条件成立，则执行循环体内的 语句序列；如果条件不成立，则结束循环。由于是先判断后执行，所以循环体 内的语句序列也可能一次也不执行。
1Fra Baidu bibliotek.1.1 系统总体结构设计
1．结构化设计的基本思想
（1）模块化程序的设计思想
• 将系统按一定规则构造成相对独立的模块，每个模块完成一个独立功能，是模
块化设计的基本思想。
• 模块化主要目的是将一个复杂系统划分为一些具有特定功能的模块，使整个
系统设计、测试、维护更加简单。
• 从逻辑上看，模块就是处理功能，给它一定的输入信息，它能对之进行加工
以此类推，完成整个模块的设计。并且各模块功能要求相对独立，这 对将来系统维护、和系统扩充将是十分有利的。假定系统中选用和设计的 算法是完全独立的，那么在VC++环境中开发一个下拉式的菜单，然后通过 下拉式菜单去调用这些算法将是十分方便的。
11.1.2 系统详细设计
1．用户界面设计 （1）菜单设计
（2）人机对话设计 当程序进行到一定阶段时，系统通过显示屏幕向用户提出一个问题，等
在数据结构教材中，每一章又有很多算法，在系统设计时就要进行分 析、筛选，以确定系统中选用各章的那些算法。有时，在一个小节中就有 多个算法，以查找子系统为例，其第二层的模块结构，如图11-2 所示。
在第二层的二叉排序树中还包含有许多重要的算法，于是我们可以 进一步分解为更为深入的第三层模块，如图 11-3 二叉排序树子系统。
处理，并输出结果信息。
• 从物理上看，它是可用名字来表示的一组程序。模块的功能应当简单明确，
易于理解，模块之间的联系应尽可能减少。
• 可以共用某些模块。 • 给每一个模块一个固定的编号或命名，以便整个系统的整合和系统的维护。
（2）自顶向下，逐步求精的设计方法
系统划分模块的工作应按层次进行：
• 把整个系统看作一个模块，然后按功能分解成若干第一层模块，每个模块
通过屏幕显示下一步程序可能执行的方向和目标，用户根据屏幕提示，指 定一个所期望的执行方向，这种方式好象在菜单上点菜一样，称为菜单方式。 早期的选择式菜单设计。
随着面向对象的程序设计软件的出现，下拉式的菜单已成为当前菜单设计 的主流，人们只要在菜单开发工具上，按照屏幕的提示，经过简单的操作就能 完成功能完善的菜单设计。本书从锻炼学生编程的基本能力出发，在数据结构 实验系统的菜单设计中仍然使用比较原始的选择式菜单。
2011年5月11日星期三
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第11章 目 录
• 11.1 系统设计的要求 • 11.2 文件的包含处理 • 11.3 数据结构课程实训任务书
本章的主要目的是指导学生以本书精选的、难度适当的60个左右的典型 算法为基础，组装一个数据结构实验系统。在此基础上，指导学生扩充自主 设计的其它算法，完成一个数据结构实训课题。通过本章学习，可以复习数 据结构的基本算法，学习数据结构实验系统开发的全过程，了解系统设计的 一般要求；掌握文件包含处理的基本方法；提高程序编写和程序调试的能力。
11.1 系统设计的要求
1．系统总体设计 系统总体设计包括系统总体结构设计；计算机系统配置方案的设计等。
其中，系统总体结构设计包括整个系统分成几个模块，各个模块选择多少个 算法，整体上要达到什么样的目标等。 计算机系统配置包括硬件和软件两个方面。在硬件上选择何种类型的计算机 及必要的外围设备；在软件上采用何种操作系统和程序设计语言等。
对于本章的数据结构实验系统而言，由于使用的是C（或C++）语言， 所以对硬件的要求比较低，一般的微型计算机或笔记本电脑都可以胜任。至 于软件，可以使用Windows各种版本的操作系统和Microsoft Visual C++等 系统软件。
2. 系统详细设计 系统详细设计包括逻辑结构设计、存储结构设计和算
各担负一定的局部功能，互相配合，共同完成整个系统的功能。
• 每个上一层的模块又可以进一步分解成更为简单（具体）的下一层模块，
越下层的模块，其功能越具体，越单一。
模块化的层次结构具有简明性，设计者容易思考，阅读者容易理解。只 要保证每个模块能完成其自身的功能，尽量减少模块之间的联系，整个系统 的正确性和可修改性就可以得到保证。另外，模块化的设计方法也使系统的 可扩充性得到了保证。
（3）上层模块分解为下层模块的三种结构形式 结构化程序设计是采用科学化、标准化的规定所设计、编写的程序，它
既是一种自上而下的程序设计方法，也是一种模块化的程序设计方法。
顺序结构（Sequence Construct） 在顺序结构的程序处理中，一组语句序列，只有一个入口和一个出口。
选择结构（Selection Construct） （a）单分支选择结构：IF （表达式） 语句 （b）两分支选择结构：
无论多么复杂的系统，都可以分解为三种基本形式的组合。大部分程序设 计语言都支持这三种结构形式。
2．模块分解的规则
模块的分解应使每个模块相对独立，因此使模块内部自身联系紧密， 模块外部相互之间的信息联系尽可能减少，是设计物理模型的两项基本原 则。
若以本教材第二章至第九章各子系统，作为数据结构实验系统的第一 层模块，其结构如图11-1所示。
法设计；用户界面设计；以及用何种程序设计语言实现等。 对于数据的逻辑结构、存储结构和算法在前面各章已经有了 详细的介绍，所以，这里主要考虑的是用户界面的设计，比 如采用什么样的菜单，如何设计人机交互的信息等等。
3. 系统调试和维护 系统调试的方法和常规的调试手段是每个学习计算机
技术的学生必须掌握的，我们所以增加这一章的内容主要目 的也是要加强学生编写程序和调试程序的能力。另外一个好 的系统还必须考虑其运行以后的可维护性，也就是系统的修 改、扩充、维护是否方便。
IF（表达式） 语句1 ELSE 语句序列2 （c）多分支选择结构（SWITCH 或CASE等）
循环结构（Iteration Construct） （a）直到型循环
直到型循环先执行循环体的程序，然后再判断是否要继续执行。这种循环 结构至少使循环体内的程序执行一次。 （b）当型循环
当型循环首先判断循环条件是否成立，如果条件成立，则执行循环体内的 语句序列；如果条件不成立，则结束循环。由于是先判断后执行，所以循环体 内的语句序列也可能一次也不执行。
1Fra Baidu bibliotek.1.1 系统总体结构设计
1．结构化设计的基本思想
（1）模块化程序的设计思想
• 将系统按一定规则构造成相对独立的模块，每个模块完成一个独立功能，是模
块化设计的基本思想。
• 模块化主要目的是将一个复杂系统划分为一些具有特定功能的模块，使整个
系统设计、测试、维护更加简单。
• 从逻辑上看，模块就是处理功能，给它一定的输入信息，它能对之进行加工
以此类推，完成整个模块的设计。并且各模块功能要求相对独立，这 对将来系统维护、和系统扩充将是十分有利的。假定系统中选用和设计的 算法是完全独立的，那么在VC++环境中开发一个下拉式的菜单，然后通过 下拉式菜单去调用这些算法将是十分方便的。
11.1.2 系统详细设计
1．用户界面设计 （1）菜单设计
（2）人机对话设计 当程序进行到一定阶段时，系统通过显示屏幕向用户提出一个问题，等
在数据结构教材中，每一章又有很多算法，在系统设计时就要进行分 析、筛选，以确定系统中选用各章的那些算法。有时，在一个小节中就有 多个算法，以查找子系统为例，其第二层的模块结构，如图11-2 所示。
在第二层的二叉排序树中还包含有许多重要的算法，于是我们可以 进一步分解为更为深入的第三层模块，如图 11-3 二叉排序树子系统。
处理，并输出结果信息。
• 从物理上看，它是可用名字来表示的一组程序。模块的功能应当简单明确，
易于理解，模块之间的联系应尽可能减少。
• 可以共用某些模块。 • 给每一个模块一个固定的编号或命名，以便整个系统的整合和系统的维护。
（2）自顶向下，逐步求精的设计方法
系统划分模块的工作应按层次进行：
• 把整个系统看作一个模块，然后按功能分解成若干第一层模块，每个模块
通过屏幕显示下一步程序可能执行的方向和目标，用户根据屏幕提示，指 定一个所期望的执行方向，这种方式好象在菜单上点菜一样，称为菜单方式。 早期的选择式菜单设计。
随着面向对象的程序设计软件的出现，下拉式的菜单已成为当前菜单设计 的主流，人们只要在菜单开发工具上，按照屏幕的提示，经过简单的操作就能 完成功能完善的菜单设计。本书从锻炼学生编程的基本能力出发，在数据结构 实验系统的菜单设计中仍然使用比较原始的选择式菜单。