离散数学(集合地运算)实验报告材料

民族学院

计算机科学与工程学院实验报告

实验题目：集合的运算

课程名称：离散数学

实验类型：□演示性□验证性□操作性□设计性□综合性专业：网络工程班级：网络111班

学生：山学号：2011083123

实验日期：2013年12月22日实验地点：I区实验机房

实验学时：8小时实验成绩：

指导教师签字：年月日老师评语：

实验题目：集合的运算

实验原理：

1、实验容与要求：

实验容：本实验求两个集合间的运算，给定两个集合A、B，求集合A与集合B 之间的交集、并集、差集、对称差集和笛卡尔乘积。

实验要求：对于给定的集合A、B。用C++/C语言设计一个程序（本实验采用C++），该程序能够完成两个集合间的各种运算，可根据需要选择输出某种运算结果，也可一次输出所有运算结果。

2、实验算法：

实验算法分为如下几步：

（1）、设计整体框架

该程序采取操作、打印分离（求解和输出分开）的思想。即先设计函数求解各部分运算并将相应结果传入数组（所求集合）中，然后根据需要打印运算结果。

（2）、建立一个集合类（Gather）

类体包括的数组a、b、c、d、e、f、g分别存储集合A、B以及所求各种运算的集合。接口（实现操作的函数）包括构造函数，菜单显示函数，求解操作函数，打印各种运算结果等函数。

（3）、设计类体中的接口

构造函数：对对象进行初始化，建立集合A与集合B。

菜单显示函数：设计提示选项，给使用者操作提示。

操作函数：该函数是程序的主题部分，完成对集合的所有运算的求解过程，并将结果弹入（存入）对应数组（集合）中，用于打印。

具体操作如下：

1*求交集：根据集合集的定义，将数组a、b中元素挨个比较，把共同元素选出来，并存入数组c（交集集合）中，即求得集合A、B的交集。

2*求并集：根据集合中并集的定义，先将数组a中元素依次存入数组g（并集集合）中，存储集合A中某元素前，先将其与已存入g中的元素依次比较，若相同则存入下一个元素，否则直接存入g中，直到所有A中元素存储完毕。接着把b中元素依次存入数组g（并集集合）中，存储前将b中每个元素依次与已存入数组g中的集合A的元素比较，若数组g中没有与该元素相同的元素，则将该元素存入g（并集集合）中，否则进行下一次比较，直到所有b中元素比较并存储完毕，即求得A与B 的并集。

3*求差集：根据集合中差集的定义知，差集分为两部分，A对B的差集（数组d）和B对A的差集（e）。设计求解A对B的差集，将集合A中元素依次与B中元素比较，若B中无元素与该元素相同，则将其存入数组d中（同时删除d中相同的元素，操作方法与求并集时删除相同元素类似），否则进行下一轮比较，直到A中所有元素比较完毕，即求得A对B的差集（数组d）。求解B对A的差集方法与求解A对B 的差集类似，这里不再重复。

4*求对称差：根据集合中对称差集的定义，将3*中所求两部分差集求并集并存入数组f中即可。操作过程与求并集相似，这里不再重复。

5*求笛卡尔乘积：根据集合中笛卡尔乘积集的定义，分为A*B和B* A。先设计A* B是我算法，将a中元素循环依次与b中元素配对即可。求B* A与求A* B类似，这里不再重复。

实验步骤：

一、分析实验

阅读实验指导书和离散数学课本，充分理解整个实验的实验容及要求，以便对实验进行科学的设计。然后对整个实验进行“解剖”，即把整个实验系统地分成若干部

分，分别针对各个部分进行分析，最后预测程序设计过程中可能遇到的问题及解决方案。

二、实验设计

基于第一步的实验分析制定实验设计的整体方案，然在计算机上设计整体框架，接着依据最初得到的方案有序的设计该程序的各个分支。最后将分支分别填入主体框架的相应位置，检查设计是否有书写错误。没有则进行调试，有则修改。重复上述过程，直到没有书写错误。

三、调试程序

对第二步设计的程序进行编译，对多组具有代表性的数据进行测试，检查程序是否有逻辑错误和程序漏洞。若无，则进行下一步程序优化，否则，续修改调试，直至没有逻辑错误和漏洞。

四、优化程序

在前面设计的程序的基础上，查找是否有可以简化程序或是有缺陷的地方，亦或是否有可以添加的功能。有，则进行相应的修改，对整个程序进行优化升级，直至趋于完善。

五、处理数据

输入：

运行结果：

六、对实验进行归纳、总结，撰写实验报告。实验记录：

一、集合初始化数据输入：

1、第一行输入m

2、第二行输入m个整数

3、第三行输入n

4、第四行输入n个整数

输入数据的含义：

1、m：集合A的元素个数

2、n：集合B的元素个数

3、m个整数：集合A中的元素

4、n个整数：集合B中的元素

二、求解输入：

使用者可以根据提示输入I、U、C、D、K、A、P、E。

其含义如下：

1、I：输出交集

2、U：输出并集

3、C：输出差集

4、D：输出对称差

5、K：输出笛卡尔乘积

6、A：输出所有集合运算结果

7、P：打印集合A和集合B

8、E：退出系统

一、实验过程中遇到的问题及其解决过程

实验过程遇到的问题很多，主要有一下问题。

首先是实验的分析，最初没有对实验原理理解透彻，在求差集的时候没考虑到A、B间相互求差集；于是在原有的基础上对程序添加缺少的部分。

其次是对整个程序的框架设计，最初设计是顺序求解并输出集合A、B的交、并、差、对称差及笛卡尔乘积。但这种设计太低级，不能根据使用者的意愿求解集合的运算；于是对原来的程序上“大动干戈”，把它的整体结构做调整，将原来混合不清、顺序死板的设计改成操作、打印分离的“动态”结构。

第三是对数据的处理不够完善，比如在最初设计的程序中，当集合中含有相同元素时，程序不能完善处理，结果中会有重复元素。于是在程序中添加一个删除相同元素的操作。

最后便是功能的完善问题了，相比最终程序，缺乏一些人性化的功能。于是在相应位置添加功能，使程序完善。

二、实验结束时的程序清单及运行结果