校园导航系统 农夫过河问题 图的遍历演示 数据结构课程设计(实验报告)

广东技术师范学院天河学院

数据结构与算法

课程设计报告

题目:校园导航系统

农夫过河问题

图的遍历演示

学号: 23 27____28 32 ___ __

班级: 移动121____ ____ _ __

小组成员:_李俊、刘锦浩、刘钦锐、潘文伟_ 指导教师: 蔡柳萍

所属系部: 计算机科学与技术系

目录

题目一：农夫过河 (3)

一、问题描述 (3)

二、基本要求 (2)

三、算法思想 (2)

四、数据结构 (2)

五、模块划分 (3)

六、源程序 (6)

七、测试数据 (7)

1）运行测试........................................................ 错误！未定义书签。题目二：校园导航. (7)

一、问题描述 (8)

二、基本要求 (8)

三、算法思想 (8)

四、模块划分 (8)

五、源程序 (10)

六、运行及测试情况 (17)

题目二：图的遍历演示 (6)

一、问题描述 (6)

二、基本要求 (6)

三、算法思想 (6)

四、模块划分 (6)

五、源程序 (9)

六、运行及测试情况 (27)

1、主界面 (27)

2、输入信息运行测试（部分数据） (29)

3、运行测试 (30)

课程设计总结 (33)

题目一：农夫过河

一、问题描述

有一个农夫带一条狼、一只羊和一棵白菜过河。如果没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只够农夫带一样东西过河。问农夫该如何解此难题？二、基本要求

1）编程实现农夫过河的过程；

2）执行结果中要体现过河的先后顺序

界面要求：有合理的提示，每个功能可以设立菜单，根据提示，可以完成相关的功能要求。

存储结构：学生自己根据系统功能要求自己设计，但是要求运动会的相关数据要存储在数据文件中。（数据文件的数据读写方法等相关内容在c语言程序设计的书上，请自学解决）请在最后的上交资料中指明你用到的存储结构

三、算法思想

求解这个问题的简单的方法是一步一步进行试探，每一步搜索所有可能的选择，对前一步合适的选择再考虑下一步的各种方案。要模拟农夫过河问题，首先需要对问题中每个角色的位置进行描述。一个很方便的办法是用四位二进制数顺序分别表示农夫、狼、白菜和羊的位置。用0表示农夫或者某东西在河的南岸，1表示在河的北岸。例如整数5(其二进制表示为0101) 表示农夫和白菜在河的南岸，而狼和羊在北岸。现在问题变成：从初始状态二进制0000(全部在河的南岸) 出发，寻找一种全部由安全状态构成的状态序列，它以二进制1111(全部到达河的北岸)为最终目标，并且在序列中的每一个状态都可以从前一状态到达。为避免瞎费功夫，要求在序列中不出现重复的状态。

四、数据结构

实现上述求解的搜索过程可以采用两种不同的策略：一种是广度优先(breadth_first) 搜索，另一种是深度优先(depth_first) 搜索。本书只介绍在广度优先搜索方法中采用的数据结构设计。广度优先就是在搜索过程中总是首先搜索下面一步的所有可能状态，再进一步考虑更后面的各种情况。要实现广度优先搜索，可以使用队列。把下一步所有可能的状态都列举出来，放在队列中，再顺序取出来分别进行处理，处理过程中把再下一步的状态放在队列里……。由于队列的操作遵循先进

先出的原则，在这个处理过程中，只有在前一步的所有情况都处理完后，才能开始后面一步各情况的处理。这样，具体算法中就需要用一个整数队列moveTo，它的每个元素表示一个可以安全到达的中间状态。另外还需要一个数据结构记录已被访问过的各个状态，以及已被发现的能够到达当前这个状态的路径。由于在这个问题的解决过程中需要列举的所有状态（二进制0000 －1111）一共16种，所以可以构造一个包含16个元素的整数顺序表来实现。顺序表的第i个元素记录状态i是否已被访问过，若已被访问过则在这个顺序表元素中记入前驱状态值，把这个顺序表叫做route。route 的每个分量初始值均为-1。route的一个元素具有非负值表示这个状态已访问过，或是正被考虑。最后可以利用route顺序表元素的值建立起正确的状态路径。于是得到农夫过河问题的广度优先算法。在具体应用时，采用链队和顺序队均可，为叙述的方便，不妨设为使用顺序队。

五、模块划分

1、void BA() //农夫从B岸到A岸

2、void xu() //初始化三样东西的位置

3、void f() //判断农夫的位置

4、int g() //判断羊的位置

5、void huan () //农夫返回

6、void AB() //农夫从A岸到B岸

六、源程序

#include

int s[100],t=0;

void BA(int a[4],int b[4]);

void xu(int a[4])

{ int i,j,k;

for(i=0;i<3;i++)

for(j=i+1;j<4;j++)if(a[i]

{ k=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=k;

}}

int f(int a[4],int x)

{ int i,j=0,b[4];

for(i=0;a[i];i++)

{ if(i==x)continue;

b[j]=a[i];

if(j&&b[j]==b[j-1]-1)return 1; j++; }

return 0;}

int g()

{ int i,r;

for(i=t-1;i>=t/2;i-=2)

{ for(r=0;r

if(s[t-r]!=s[i-r]) break;

if(r==t-i)break; }

if(i

else return 1;}

void huan(int a[4],int b[4],int x)

{ int i;

for(i=0;a[i]!=x;i++);

a[i]=0; b[3]=x; xu(a); xu(b);} void AB(int a[4],int b[4])

{ int i;

for(i=0;a[i-1]||i==0;i++)

{ if(f(a,i)) continue;

s[t]=a[i];

if(g()) continue;

huan(a,b,s[t]);

t++;

if(a[0]==0) break;

BA(a,b);

if(a[0]==0) break;

t--;

huan(b,a,s[t]);

}

}

void BA(int a[4],int b[4])

{ int i;

for(i=0;b[i-1]||i==0;i++)

{ if(f(b,i)) continue;

s[t]=b[i];

if(g()) continue;

huan(b,a,s[t]);

t++;

AB(a,b);

if(a[0]==0) break;

t--;

huan(a,b,s[t]); }}

void main()

{ int i,a[4]={3,2,1},b[4]={0};

AB(a,b);

for(i=0;i

{ if(i%2)printf("农夫从B岸到A岸:");

else printf("农夫从A岸到B岸:");

switch(s[i])

{ case 0:printf("什么都不带");break;

case 1:printf("把狼带过河");break;

case 2:printf("把羊带过河");break;

case 3:printf("把菜带过河");break;

}

printf("\n"); }

}

七、测试数据

1)、运行测试

题目二：校园导航

一、问题描述

设计你的学校的平面图，至少包括10个以上的场所，每两个场所间可以有不同的路，且路长也可能不同，找出从任意场所到达另一场所的最佳路径（最短路径）。

二、基本要求

1）、基本要求：

（1）设计校园平面图，在校园景点选10个左右景点。以图中顶点表示校园内各景点，存放景点名称、代号、简介等信息；以边表示路径，存放路径长度等有关信息。

（2）为来访客人提供图中任意景点相关信息的查询。

（3）为来访客人提供任意景点的问路查询，即查询任意两个景点之间的一条最短路径。

2）、实现提示：一般情况下，校园的道路是双向通行的，可设计校园平面图是一个无向网。顶点和边均含有相关信息。

三、算法思想

本课设要求输入信息，按照提示要求输入所要查询的地点的信息和亮点之间的最短路径。系统有两个分为使用者模式和管理者模式，使用者模式下时为来访客人提供图中任意景点相关信息的查询，为来访客人提供任意景点的问路查询，即查询任意两个景点之间的一条最短路径。管理者模式则是管理员对地点信息的修改。

四、模块划分

void way（）; //最短路径的输出函数

void shortestpath（）； //寻找最短路径函数

void information（）; //输出简介函数

void init(); //写入定点节点的信息函数

void Writeweight_adj(); //写入邻接矩阵权值函数

void map(); //现实地图函数

void Floyd(); //定义弗洛伊德算法求最短路径函数弗洛伊德算法求最短路径函数流程图

输出两点最短路径流程图

五、源程序

#include #include

#define Num 13/*测试使用十三个地点，直接定义*/

#define Maxedge 32760/*最大距离*/

typedef struct/*定义对各个地点信息存储的结构体类型*/

{

char name[13] ;

int number;

char introduce[100];

}vertex;

vertex ver[Num];/*定义结构体数组*/

int edge[Num][Num];

int shortest[Num][Num];

int path[Num][Num];

void map()/*天河学院平面图，给使用程序者以直观认识*/

{

printf("\t 广东技术师范学院天河学院平面图(括号内为相对应的数字编

号)\n\n");

printf(" 346总站（1）

\n");

printf(" | ┕┓

\n");

printf(" | ┕┑

\n");

printf(" | 三饭（7）———————————————————

\n");

printf(" | |\n");

printf(" 正门（2）———————————————————综合楼（6）

\n");

printf(" | ┕┑ /

\n");

printf(" | 图书馆（4）————————————经管楼（5）\n");

printf(" | | |

\n");

printf(" | 11栋教学楼（8） | \n");

printf(" | | | \n");

printf(" | 10栋教学楼（9）————————假草足球场（10）\n");

printf(" | ┃

\n");

printf(" | ┖校医室(13)

\n");

printf(" | | \n");

printf(" 蘑菇亭（3）————————一饭(11)——————二饭(12) \n");

}

void init()

{

int i,j;/*从39到78行，对平面图中的各个地点信息进行输入，运用strcpy

函数*/

ver[1].number =1;

strcpy(ver[1].name,"346总站");

strcpy(ver[1].introduce,"开往天河客运站，半个小时一班，周五六日10分钟

一班\n");

ver[2].number =2;

strcpy(ver[2].name,"正门");

strcpy(ver[2].introduce,"学院的正门\n");

ver[3].number =3;

strcpy(ver[3].name,"蘑菇亭");

strcpy(ver[3].introduce,"位于学院中门，最近正门施工，不能通行\n");

ver[4].number =4;

strcpy(ver[4].name,"图书馆");

strcpy(ver[4].introduce,"内有自习室，有WIFI，适合学习，泡妞，泡仔\n");

ver[5].number =5;

strcpy(ver[5].name,"经管楼");

strcpy(ver[5].introduce,"有各种移动课室，还有学术报告厅\n");

ver[6].number =6;

strcpy(ver[6].name,"综合楼");

strcpy(ver[6].introduce,"本学院最大的楼，各老师和领导的办公室，财务室等等\n");

ver[7].number =7;

strcpy(ver[7].name,"三饭");

strcpy(ver[7].introduce,"学院第三饭堂，内有空调，冬暖夏凉，味极鲜！\n");

ver[8].number =8;

strcpy(ver[8].name,"11栋教学楼");

strcpy(ver[8].introduce,"本院新建的教学楼，宏伟且富有科技感，比四合院好看多了，4楼为计算机系办\n");

ver[9].number =9;

strcpy(ver[9].name,"10栋教学楼");

strcpy(ver[9].introduce,"教学楼，面朝足球场，出暖花开，内有学生宿舍\n");

ver[10].number =10;

strcpy(ver[10].name,"假草足球场");

strcpy(ver[10].introduce,"白天练球，晚上约会的好地方，说了你也不懂\n");

ver[11].number =11;

strcpy(ver[11].name,"一饭");

strcpy(ver[11].introduce,"学院第一饭堂，旁边有个面包店，很多师姐出入的饭堂\n");

ver[12].number =12;

strcpy(ver[12].name,"二饭");

strcpy(ver[12].introduce,"很多师妹来这里吃饭，所以我经常来，不要告诉别人");

ver[13].number =13;

strcpy(ver[13].name,"校医室");

strcpy(ver[13].introduce,"校医室，每当我去校医室，医生都会叫我去医院检查一下再来，脑残的");

for(i=1;i<=Num;i++)/*对存储距离的距离矩阵取值进行初始化，全定义为最大*/

{

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

{

edge[i][j]=Maxedge;

}

}

for(i=1;i<=Num;i++)/*对存储距离的矩阵的取值进行正确赋值，由于我校均来回可达，顾对路径正反同时赋值*/

{

edge[i][i]=0;

}

edge[1][2]=edge[2][1]=500;

edge[2][3]=edge[3][2]=300;

edge[1][7]=edge[7][1]=280;

edge[6][7]=edge[7][6]=250;

edge[2][4]=edge[4][2]=300;

edge[2][6]=edge[6][2]=300;

edge[3][11]=edge[11][3]=200;

edge[4][5]=edge[5][4]=10;

edge[4][8]=edge[8][4]=200;

edge[5][6]=edge[6][5]=200;

edge[5][10]=edge[10][5]=10;

edge[8][9]=edge[9][8]=25;

edge[9][10]=edge[10][9]=50;

edge[10][13]=edge[13][10]=50;

edge[11][12]=edge[12][11]=105;

edge[12][13]=edge[13][12]=220;

}

char menu()/*菜单函数*/

{

char i;

printf("输入“s”以查询最短路径\n");

printf("输入“i”以查询信息\n");

printf("输入“e”以退出程序\n");

printf("请输入对应的英文小写字母，谢谢：\n\t");

scanf("%s",&i);

return i;

}

void information()/*输出简介函数*/

{

int i;

while(1)

{

printf("请输入查询地点的编号：\n\t");

scanf("%d",&i);

if(i<=Num&&i>=1)

{

printf("\n@名称：%s\n#简介：%s\n",ver[i].name,ver[i].introduce);

return;

}

else

{

printf("输入有误！");

}

}

}

void floyd()/*弗洛伊德算法*/

{

int i=1,j=1,k=1,l=1;

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

{

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

{

shortest[i][j]=edge[i][j];

path[i][j]=0;

}

}

for(k=1;k<=Num;k++)

{

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

{

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

{

if(shortest[i][j]>(shortest[i][k]+shortest[k][j]))

{

shortest[i][j]=(shortest[i][k]+shortest[k][j]);

path[i][j]=path[j][i]=k;

}

}

}

}

}

void way(int i,int j)/*最短路径的输出*/

{

int k=0,a=i,b=j;

if(shortest[i][j]!=Maxedge)

{

printf("\n%从%s到%s的最短路径为:\n",ver[i].name,ver[j].name);

printf("%s",ver[i].name);

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

{

k=path[i][j];

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

{

k=path[i][k];

}

printf("-到-%s",ver[k].name);

i=k;

}

printf("-到-%s;\n",ver[j].name );

printf("\n最短距离为：%d米。\n",shortest[a][b]);

printf("\n数据均为测试数据，与实际有误差，敬请谅解.\n\n");

}

else

printf("你的输入有误，请输入数字为0-13，中间用空格隔开！");

}

void shortestpath()/*寻找最短路径*/

{

int i=0,j=0;

while(1)

{

printf("请输入要查询的两点的编号（范围为0-13，中间用空格间隔）\n 否则需要重启本系统：");

scanf("%d%d",&i,&j);

if(i<=Num&&i>0&&j<=Num&&j>0)

{

floyd();

way(i,j);

return ;

}

}

}

int main()/*主函数*/

{

char i;

printf("\t\t欢迎使用广东技术师范学院天河学院导航系统(个人版）\n\n");

init();

map();/*输出地图，提示使用者*/

while (1)

{

i=menu();

switch(i)

{

case 's':shortestpath();break;

case 'i':information();break;

case 'e':printf("\n\n\n\t\t\t\t谢谢使用!\n\n\t 对本系统有什么建议可以发送邮箱到：827655592@https://www.360docs.net/doc/a73104118.html,");return(0);

default :printf("输入错误！\n");break;

}

}

}六、运行及测试情况

1、主菜单界面

地图通过文本保存，运行时再调用2、运行测试

1）信息查询测试：