数据结构与算法课程设计题目

数据结构与算法课程设计

一、课程设计的目的、要求和任务

本课程设计是为了配合《数据结构与算法》课程的开设，通过设计完整的程序，使学生掌握数据结构的应用、算法的编写等基本方法。

1.课程的目的是：

（1）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。

（2）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。

（3）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；

2.课程的基本要求与任务是：

（1）巩固和加深对数据结构基本知识的理解，提高综合运用课程知识的能力。

（2）培养学生自学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的能力。

（3）通过实际课程设计，初步掌握简单软件的分析方法和设计方法。

（4）了解与课程有关的工程技术规范，能正确解释和分析实验结果。

（5）题目具有足够的工作量。

二、课程设计的一般步骤：

（1）划分课程设计小组：由不超过5名同学自由组成一个课程设计小组，设组长一名。

（2）选题与搜集资料：每个课程设计小组在参考选题中至少选择3道课题，并保证线性表、栈、队列与递归算法设计和树、图及其应用均有一道；

（3）分析与概要设计：根据搜集的资料，进行程序功能与数据结构分析，并选择合适的数据结构、并在此基础上进行实现程序功能的算法设计。

（3）程序设计：运用掌握C++/Java/C#语言编写程序，实现所程序的各个模块功能。

（4）调试与测试：调试程序，并记录测试情况。

（5）完成课程设计报告。

（6）验收与评分：指导教师对每个同学的开发的系统进行综合验收。

三、课程设计报告的规范

课程设计报告（3000字以上，每个题目1000字以上）要求规范书写，应当包括如下8个部分：

（1）问题描述：描述要求编程解决的问题。

（2）基本要求：给出程序要达到的具体的要求。

（3）算法思想：描述解决相应问题算法的设计思想。

（4）模块划分：描述所设计程序的各个模块（即函数）功能。

（5）数据结构：给出所使用的基本抽象数据类型,所定义的具体问题的数据类型,以及新定义的抽象数据类型。

（6）源程序：给出所有源程序清单，要求程序有充分的注释语句，至少要注释每个函数参数的含义和函数返回值的含义。

（7）测试数据：设计测试数据，或具体给出测试数据。要求测试数据能全面地测试所设计程序的功能。

（8）测试情况：给出程序的测试情况，并分析运行结果

四、成绩评定标准

学生成绩以优、良、中、及格和不及格5个等级评定。

（1）学生编写的实际软件和运行结果，占总成绩50%；

（2）设计报告，占总成绩50%。

五、附课程设计题目

各小组可另选题目，经指导老师认可后正式作为课程设计题目。

数据结构课程设计参考题目

类型一线性表、栈、队列与递归算法设计

1．约瑟夫环

[问题描述]

约瑟夫（Joeph）问题的一种描述是：编号为1,2,…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。一开始任选一个正整数作为报数上限值m，从第一个人开始按顺时针方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有人全部出列为止。试设计一个程序求出出列顺序。

[基本要求]

利用单向循环链表存储结构模拟此过程，按照出列的顺序印出各人的编号。

[测试数据]

m的初值为20；密码：3，1，7，2，4，8，4（正确的结果应为6，1，4，7，2，3，5）。

[实现提示]

程序运行后首先要求用户指定初始报数上限值，然后读取各人的密码。设n≤30。

2、长整数运算

[问题描述]

设计一个程序实现两个任意长的整数求和运算。

[基本要求]

利用双项循环链表实现长整数的存储，每个结点含一个整型变量。任何整型变量的范围是-（215-1）~（215-1）。输入和输出形式：按中国对于长整数的表示习惯，每四位一组，组间用逗号隔开。

[测试数据]

（1）0；0；应输出“0”。

（2）-2345,6789；-7654,3211；应输出“-1,0000,0000”。

（3）-9999,9999；1,0000,0000,0000；应输出“9999,0000,0001”。

（4）1,0001,000；-1,0001,0001；应输出“0”。

（5）1,0001,0001；-1,0001,0000；应输出“1”。

[实现提示]

（1）每个结点中可以存放的最大整数为215-1=32767，才能保证两数相加不会溢出。但若这样存，即相当于按32768进制数存，在十进制数与32768进制数之间的转换十分不方便。故可以在每个结点中仅存十进制数的4位，即不超过9999的非负整数，整个链表视为

万进制数。

（2）可以利用头结点数据域的符号代表长整数的符号。用其绝对值表示元素结点数目。相加过程中不要破坏两个操作数链表。两操作数的头指针存于指针数组中是简化程序结构的一种方法。不能给长整数位数规定上限。

[选作内容]

修改上述程序，使它在整型量范围是-（2n-1）~（2n-1）的计算机上都能有效地运行。其中，n是由程序读入的参量。输入数据的分组方法可以另行规定。

3、多项式链式存储结构及其代数运算

[问题描述]

设计并建立一个链式存储分配系统来表示和操作多项式。为了避免对零和非零多项式进行不同的处理，使用带头结点的循环链表。为了充分利用多项式中不再使用的结点，维护一个可用空间表avail,把不再使用的多项式的结点链入其中。当需要一个新结点时，就查看这个单链表avail。如果表非空，那么可以使用它的一个结点。只有当该表为空时，才使用动态存储分配来创建新结点。

[基本要求]

设计多项式的存储结构，编写并测试下列函数：

a) get_node和ret_node，从/向可用空间表申请和插入一个多项式结点。

b) pread，读取一个多项式，并将其转换成循环存储表示。返回指向该多项式的头结点的指针。

c) pwrite，输出多项式，采用能够清楚显示的形式。

d) padd，计算d = a+b。不改变a和b。

e) psub，计算d = a-b。不改变a和b。

f) pmult，计算d = a*b。不改变a和b。

g) eval，计算多项式在某点a的值，其中a是一个浮点型常量。返回结果为浮点数。

h) perase，把存储表示为循环链表的多项式返还给可用空间表。

[实现提示]

为了进一步简化加法算法，把多项式的头结点的指数域设为-1。

4、稀疏矩阵的完全链表表示及其运算

[问题描述]

稀疏矩阵的每个结点包含down，right，row，col和value五个域。用单独一个结点表示一个非零项，并将所有结点连接在一起，形成两个循环链表。使得第一个表即行表，把所有结点按照行序（同一行内按列序）用right域链接起来。使得第二个表即列表，把所有结点按照列序（同一列内按行序）用down链接起来。这两个表共用一个头结点。另外，增加一个包含矩阵维数的结点。稀疏矩阵的这种存储表示称为完全链表表式。

实现一个完全链表系统进行稀疏矩阵运算，并分析下列操作函数的计算时间和额外存储空间的开销。

（2）设计目的

认识和掌握稀疏矩阵的完全链表表示；能够建立并运用这种存储结构

(3) 基本要求