第一篇：数据结构课程设计正文
两种常用查找算法的
比较与实现
摘 要：本次课程设计主要研究几种常用查找算法的比较与实现，查找的算法有很多种：静态查找表的顺序表、有序表、索引顺序表等查找结构；动态查找表的二叉排序树、哈希查找等查找结构。本次的课程设计主要研究两种常见的查找算法：顺序查找和折半查找，分析比较它们的时间复杂度，并且在此基础上用C语言对它们进行算法编程、调试和运行。
关键词：C语言；顺序查找；折半查找;时间复杂度。
１ 引 言
“数据结构”在计算机科学中是一门综合性的专业基础课，“数据结构”的研究不仅涉及到计算机硬件的研究范围，而且和计算机软件的研究有着密切的关系无论是编译程序还是操作系统，都涉及到数据元素在存储器中的分配问题。在研究信息检索时也必须考虑如何组织数据，一遍查找和存取数据元素更为方便。因此，可以认为“数据结构”是介于数学、计算机硬件和计算机软件三者之间的一门核心课程。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是实践性教学的一个重要环节。而数据结构的课程设计，更要求学生在数据结构的逻辑特性和物理表示、数据结构的选择和应用、算法的设计及其实现等方面，加深对课程基本内容的理解。同时，在程序设计方法以及上机操作等基本技能和科学作风方面受到比较系统和严格的训练。
在日常生活中，人们几乎每天都要进行“查找”工作。例如，在电话号码薄中查阅“某单位”或“某人”的电话号码；在字典中查阅“某个词”的读音和含义等等。而同样地，在各种系统软件和应用软件中，也存在“查找”：如编译程序中符号表、信息处理表中相关信息的查找。所以，“查找”就是在一个含有众多的数据元素（或记录）的查找表中找出某个“特定的”数据元素（或记录）。
【1】在计算机中进行查找的方法也会随数据结构不同而不同。在此，引入“查找表”的概念：同类数据元素构成的集合。所以，这次的课程设计就可以从静态查找表的几种典型的算法来实现对数据元素的查找的算法和操作的实现和比较。
1.1课程设计背景
《数据结构》课程设计作为独立的教学环节，是计算机相关专业集中实践环节系列之一，是学习完《数据结构》课程后进行的一次全面的综合练习。所以需要我们了解并掌握数据结构与算法的设计方法，并且具备初步的独立分析和设计能力，同时要掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码测试等基本方法和技能，提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力。所以这次课程设计的目的在于：加强学生对C语言的基本知识和技能；加深对数据结构基础理论和基本知识的理解，提高解决实际问题的实践能力；同时帮助调动学生的积极性和能动性，培养学生的自学、动手能力。
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1.2课程设计目标
本次课程设计，我准备用不同的两种常见的查找方法：针对顺序查找表中查找方法，如顺序查找、折半查找等。并且通过用这些算法实现对某个“特定的”数据元素（关键字）的查找，分析这些操作的性能：它们各自的时间复杂度、空间复杂度和其它的一些性能，同时记录每种查找方法的优缺点，比较得出它们的查找效率和查找范围。
３ 设计概要
2.1 问题描述
对于不同的查找算法，它们各自的时间复杂度和空间复杂度不同，查找的思想和算法也明显不同，所以要分析它们的特点和效率，我们要多方面比较：要比较时间复杂度，我们可以从它们的查找长度侧面比较出来；而它们算法的实现就要熟悉它们的查找思想，熟练应用C语言编写合适的程序。
2.2 设计思路
静态查找表有顺序表和链式表两种表示方法，在这次的课程设计里，我用顺序存储表来表示这两种查找算法的程序。我的设计思路及步骤如下：
（1）熟悉两种算法的编程思想,画出流程图。
（2）先编写两种算法的子程序，再遍写主程序调用它们。
（3）分步调试子程序和主程序，直到不再出现错误，然后运行程序，检查是否和 自己当初的设想一样，一直到结果能让自己满意。（4）比较得出两种查找算法的优缺。
2.3 相关的知识点
（1）C语言表示静态查找表的顺序存储结构 typedef struct { ElemType *elem;
//数据元素存储空间基址，建表时按实际长度分配，0号单元留空
int length;
//表的长度
} SSTable;
４（2）查找算法的衡量指标
查找可能产生“成功”与“不成功”两种结果，但在实际应用的大多数情况下，查找成功的可能性比不成功的可能性大得多，特别是在记录数中n很大时，查找不成功的概率可以忽略不计。当查找不成功的情况不能忽视时，查找算法的平均长度应该是查找成功时的平均查找长度与查找不成功时的平均查找长度之和，平均查找长度为： ASL= picii1n
其中，n为元素的个数； ci是查找第i 个记录需进行的比较次数；pi是查找第i个记录的概率，一般可认为查找每个记录的概率是相等的，即p1=p2=„=pn=1/n。【2】
５ 算法分析及程序编写
3.1.顺序表的查找
（1）基本思想
从查找表的一端开始，逐个将记录的关键字值和给定值进行比较，如果某个记录的关键字值和给定值相等，则称查找成功；否则，说明查找表中不存在关键字值为给定值的记录，则称查找失败。（2）顺序查找算法流程图
算法流程图如图3-1所示：
图3-1：顺序查找算法流程图
６（3）顺序查找算法代码如下
int Search_Seq(SSTable *table, ElemType key){
/*在顺序表ST中顺序查找其关键字等于key的数据元素。若找到，则函数值为该元素在表中的位置，否则为零。*/
table->elem[0]=key;
//设置哨兵 int result=0;
// 找不到时，返回0 int i;for(i=table->length;i>=1;i--)
{
//从后往前找
if(table->elem[i]==key)
{
} result=i;
//找到关键字的时候，该元素的位置 break;
}
return result;
//找不到时返回 } <4>顺序查找算法性能分析
对于顺序查找，不论给定值key为何值，查找不成功时和给定值进行比较的关键字个数均为n+1.假设查找成功与不成功的可能性相同，对每个记录的查找概率也相等，则Pi=1/（2n）,此时顺序查找的平均查找长度为[3]：
ASL= (ni1ni1)+(1/2)(n+1)
=(3/4)(n+1)
<5>结论
顺序查找的优点是算法简单，且对表的结构没有任何要求。它的缺点是查找效率低，因此，当表中元素个数比较多时，不宜采用顺序查找。
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3.2.折半查找
（1）使用折半查找必须具备两个前提条件
a：要求查找表中的记录按关键字有序(假设：从小到大有序)b：只能适用于顺序存储结构
（2）基本思想
先取查找表的中间位置的关键字值与给定关键字值作比较，若它们的值相等，则查找成功；如果给定值比该记录的关键字值大，说明要查找的记录一定在查找表的后半部分，则在查找表的后半部分继续使用折半查找；若给定值比该记录的关键字值小，说明要查找的记录一定在查找表的前半部分，则在查找表的前半部分继续使用折半查找，直到查找成功，或者查找失败。
(3）查找流程图
流程图如图3-2所示：
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图3-2：折半查找算法流程图
(4）折半查找算法的代码
int Search_Bin(SSTable *table, ElemType key){
/*在有序表ST中折半查找其关键字等于key的数据元素。若找到，则函数值为该元素在表中的位置，否则为0.*/
int low=1;
int high=table->length;
//置区间初值
int result=0;// 找不到时，返回0 while(low <= high)
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{
} return result;int mid=(low+high)/2;
//中间的数据元素 if(table->elem[mid]==key){ result=mid;break;}
//找到待查元素 else if(key
//继续在前半区间进行查找 else { low=mid+1;}
//继续在后半区间进行查找
}[5]
（5）折半查找算法性能分析
在折半查找的过程中，每经过一次比较，查找范围都要缩小一半，所以折半查找的最大查找长度为
MSL=[log2 n]+1 当n足够大时，可近似的表示为log2(n)。（6）结论
折半查找要求查找表按关键字有序，而排序是一种很费时的运算；另外，折半查找要求表是顺序存储的，为保持表的有序性，在进行插入和删除操作时，都必须移动大量记录。因此，折半查找的高查找效率是以牺牲排序为代价的，它特别适合于一经建立就很少移动、而又经常需要查找的线性表。
可见在查找速度上，折半查找比顺序查找速度要快的多，这是它的主要优点[4]。
１０ 测试分析
1.输入元素有误
（1）：若输入的元素个数不合理，元素个数少于n，这种输入造成的的结果是系统一直等待元素的输入，即得不到结果。如图4-1所示：
图4-1：输入元素个数少时的运行情况
（2）若输入元素个数大于n时，系统将从第一个元素起，自动选取前n个元素作为有效元素，进行程序的后续运行。这种情况下的结果如图4-2所示：
图4-2：输入元素个数多时的运行情况
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2.查找失败
这种情况是指在n个元素中没有与关键字相同的元素存在，所以程序运行的结果是查找失败。运行结果如图4-3所示：
图4-3：查找失败时的运行情况
3.查找成功
若查找成功，即元素输入无误，且有关键字存在的情况，这个时候的运行结果如图4-4所示[5]：
图4-4：查找成功时的运行情况
１２ 总结和体会
5.1 课程设计总结
“书到用时方恨少”。在这次课程设计，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了，为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，看着那么大叠的书籍、资料摆在自己的面前，有些时候还要上网查阅相关知识点，并且还要整理出有用的知识点，这对于我来说，是在是个不小的挑战。所以，以后一定要多看自己专业方面的书籍，增长自己的知识。而且，写程序是一件十分需要耐心的活，一个不小心，后果就可能是几个小时的思考和调试，幸好这次的课题我并不陌生，所以，并没有自己想象中的艰难。但是，用的时间和精力却绝对也不少。
5.2 心得与体会
这次课程设计，使我对《数据结构》这门课程有了更深入的了解。《数据结构》是一门实践性较强的课程，为了学好这门课程，必须在掌握理论知识的同时，加强上机实践。一个人的力量是有限的，要想把课程设计做的更好，就要学会参考一定的资料，吸取别人的经验，让自己和别人的思想有机的结合起来，得出属于你自己的灵感。
在本课程设计中，我明白了理论与实际应用相结合的重要性，并提高了自己组织数据及编写大型程序的能力。培养了基本的、良好的程序设计技能以及合作能力。这次课程设计同样提高了我的综合运用所学知识的能力。程序的编写需要有耐心，有些事情看起来很复杂，但问题需要一点一点去解决，分析问题，把问题一个一个划分，划分成小块以后就逐个去解决。再总体解决大的问题。这样做起来不仅有条理也使问题得到了轻松的解决。
通过这两周的课程设计，我认识到数据结构是一门比较难的课程。需要多花时间上机练习。这次的程序训练培养了我实际分析问题、编程和动手能力，使我掌握了程序设计的基本技能，提高了我适应实际，实践编程的能力。
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参考文献：
[1]严蔚敏，吴伟民.《数据结构:C语言版》 清华大学出版社，2012.5 [2]Mark Allen Weiss.数据结构与算法分析——C语言描述（英文版第二版）.北京：人民邮电出版社，2005 [3]李峰，谢中科.C语言程序设计.上海：复旦大学出版社，2011 [4]Baloukas, C., Risco-Martin, J.L., Atienza, D., et al.Optimization methodology of dynamic data structures based on genetic algorithms for multimedia embedded systems[J].Journal of Systems and Software, 2009, 82(4): 590-602.[5]李春葆，尹为民.数据结构教程上机指导（第三版）.北京：清华大学出版社,2008
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附录：程序源代码：
#include
using namespace std;typedef int ElemType;
//用C语言定义顺序存储结构
typedef struct {
ElemType *elem;
//数据元素存储空间基址，建表时按实际长度分配，0号单元留空
int length;
//表的长度 } SSTable;
void Create(SSTable *table, int length);
// 构建顺序表
void Destroy(SSTable *table);int Search_Seq(SSTable *table, ElemType key);
void Traverse(SSTable *table, void(*visit)(ElemType elem));
void Create(SSTable **table, int length){
// 构建顺序表
SSTable *t =(SSTable*)malloc(sizeof(SSTable));
１５ t->elem=(ElemType*)malloc(sizeof(ElemType)*(length+1));t->length=length;*table=t;} void FillTable(SSTable *table){
// 无序表的输入
ElemType *t=table->elem;for(int i=0;i
t++;
scanf(“%d”, t);
getchar();} } void Destroy(SSTable *table){
//销毁表
free(table->elem);free(table);} void PrintTable(SSTable *table){
// 打印查找表中的元素
int i;ElemType *t=table->elem;
１６ for(i=0;i
} } //顺序（哨兵）查找算法
int Search_Seq(SSTable *table, ElemType key){
/*在顺序表ST中顺序查找其关键字等于key的数据元素。若找到，则函数值为该元素在表中的位置，否则为零。*/
table->elem[0]=key;
//设置哨兵 int result=0;
// 找不到时，返回0 int i;for(i=table->length;i>=1;i--)
{
//从后往前找
if(table->elem[i]==key)
} {
} result=i;
//找到关键字的时候，该元素的位置 break;
return result;
//找不到时返回 }
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void Sort(SSTable *table){
// 排序算法
int i, j;ElemType temp;
for(i=table->length;i>=1;i--)
// 从前往后找 {
for(j=1;j } int Search_Bin(SSTable *table, ElemType key){ /*在有序表ST中折半查找其关键字等于key的数据元素。若找到，则函数值为该元 } { } if(table->elem[j]>table->elem[j+1]){ //从小到大排列 } temp=table->elem[j];table->elem[j]=table->elem[j+1];//元素后移 table->elem[j+1]=temp;素在表中的位置，否则为0.*/ int low=1; １８ } int high=table->length; //置区间初值 int result=0;// 找不到时，返回0 while(low <= high){ } return result;int mid=(low+high)/2; //中间的数据元素 if(table->elem[mid]==key){ result=mid;break;} //找到待查元素 else if(key //继续在前半区间进行查找 else { low=mid+1;} //继续在后半区间进行查找 // 主函数 １９ int main(int argc, char* argv[]){ SSTable *table; int r; //元素的位置 int n;ElemType key;printf(“输入 n:”);scanf(“%d”,&n); Create(&table, n);//建立表 cout<<“请输入”< printf(“您输入的 %d 个值是：n”,n); PrintTable(table);//打印无序表 cout< printf(“顺序法查找运行结果如下：n ”);Search_Seq(table,key);//顺序（哨兵）查找算法 r=Search_Seq(table,key); if(r>0) printf(“ 关键字 %d 在表中的位置是： %dn”,key, r); else printf(“查找失败，表中无此数据。n”); ２０ Sort(table);//对无序表进行排序 printf(“数据排序后的顺序如下：n ”);PrintTable(table);//打印有序表 printf(“n”); printf(“折半查找法运行结果如下：n ”); r=Search_Bin(table,key);//折半查找算法 if(r>0)printf(“ 关键字 %d 在表中的位置是： %dn”,key, r); else { printf(“查找失败，表中无此数据。n”);} } return 0;２１ 数 据 结 构 课程设计报告 题 目： 一元多项式计算 专 业： 信息管理与信息系统 班 级： 2012级普本班 学 号： 201201011367 姓 名： 左帅帅 指导老师： 郝慎学 时 间： 一、课程设计题目分析 本课程设计要求利用C语言或C++编写，本程序实现了一元多项式的加法、减法、乘法、除法运算等功能。 二、设计思路 本程序采用C语言来完成课程设计。 1、首先，利用顺序存储结构来构造两个存储多项式A(x)和 B(x)的结构。 2、然后把输入，加，减，乘，除运算分成五个主要的模块：实现多项式输入模块、实现加法的模块、实现减法的模块、实现乘法的模块、实现除法的模块。 3、然后各个模块里面还要分成若干种情况来考虑并通过函数的嵌套调用来实现其功能，尽量减少程序运行时错误的出现。 4、最后编写main()主函数以实现对多项式输入输出以及加、减、乘、除，调试程序并将不足的地方加以修改。 三、设计算法分析 1、相关函数说明： (1)定义数据结构类型为线性表的链式存储结构类型变量 typedef struct Polynomial{} (2)其他功能函数 插入函数void Insert(Polyn p,Polyn h) 比较函数int compare(Polyn a,Polyn b) 建立一元多项式函数Polyn Create(Polyn head,int m) 求解并建立多项式a+b，Polyn Add(Polyn pa,Polyn pb) 求解并建立多项式a-b，Polyn Subtract(Polyn pa,Polyn pb)2 求解并建立多项式a*b，Polyn Multiply(Polyn pa,Polyn pb) 求解并建立多项式a/b，void Device(Polyn pa,Polyn pb) 输出函数输出多项式，void Print(Polyn P) 销毁多项式函数释放内存，void Destroy(Polyn p) 主函数，void main（） 2、主程序的流程基函数调用说明(1)typedef struct Polynomial { float coef; int expn; struct Polynomial *next;} *Polyn,Polynomial; 在这个结构体变量中coef表示每一项前的系数，expn表示每一项的指数，polyn为结点指针类型，属于抽象数据类型通常由用户自行定义，Polynomial表示的是结构体中的数据对象名。 (2)当用户输入两个一元多项式的系数和指数后，建立链表，存储这两个多项式，主要说明如下： Polyn CreatePolyn(Polyn head,int m)建立一个头指针为head、项数为m的一元多项式 p=head=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial));为输入的多项式申请足够的存储空间 p=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial));建立新结点以接收数据 Insert(p,head);调用Insert函数插入结点 这就建立一元多项式的关键步骤 (3)由于多项式的系数和指数都是随即输入的，所以根据要求需要对多项式按指数进行降幂排序。在这个程序模块中，使用链表，根据对指数大小的比较，对各种情况进行处理，此处由于反复使用指针对各个结点进行定位，找到合适的位置再利用void Insert(Polyn p,Polyn h)进行插入操作。(4)加、减、乘、除、的算法实现： 在该程序中，最关键的一步是实现四则运算和输出，由于加减算法原则是一样，减法可通过系数为负的加法实现；对于乘除算法的大致流程都是：首先建立多项式a*b，a/b，然后使用链表存储所求出的乘积，商和余数。这就实现了多项式计算模块的主要功能。 (5)另一个子函数是输出函数 PrintPolyn（）； 输出最终的结果，算法是将最后计算合并的链表逐个结点依次输出，便得到整链表，也就是最后的计算式计算结果。由于考虑各个结点的指数情况不同，分别进行了判断处理。 四、程序新点 通过多次写程序，发现在程序在控制台运行时总是黑色的，本次写程序就想着改变一下，于是经过查资料利用system(“Color E0”);可以函数解决，这里“E0，”E是控制台背景颜色，0是控制台输出字体颜色。 五、设计中遇到的问题及解决办法 首先是，由于此次课程设计里使用指针使用比较多，自己在指针多的时候易脑子混乱出错，对于此问题我是采取比较笨的办法在稿纸上写明白后开始进行 4 代码编写。 其次是，在写除法模块时比较复杂，自己通过查资料最后成功写出除法模块功能。 最后是，前期分析不足开始急于写代码，中途出现各种问题，算是给自己以后设计时的一个经验吧。 六、测试（程序截图） 1.数据输入及主菜单 2.加法和减法模块 3.乘法和除法模块 七、总结 通过本次应用C语言设计一元多项式基本计算程序，使我更加巩固了C语言程序设计的知识，以前对指针这一点使用是比较模糊，现在通过此次课程设计对指针理解的比较深刻了。而且对于数据结构的相关算法和函数的调用方面知识的加深。本次的课程设计，一方面提高了自己独立思考处理问题的能力；另一方面使自己再设计开发程序方面有了一定的小经验和想法，对自己以后学习其他语言程序设计奠定了一定的基础。 八、指导老师评语及成绩 附录：（课程设计代码） #include float coef;6 int expn; struct Polynomial *next;} *Polyn,Polynomial; //Polyn为结点指针类型 void Insert(Polyn p,Polyn h){ if(p->coef==0)free(p); //系数为0的话释放结点 else { Polyn q1,q2; q1=h;q2=h->next; while(q2&&p->expn { q1=q2;q2=q2->next;} if(q2&&p->expn==q2->expn)//将指数相同相合并 { q2->coef+=p->coef; free(p); if(!q2->coef)//系数为0的话释放结点 { q1->next=q2->next;free(q2);} } else { p->next=q2;q1->next=p; }//指数为新时将结点插入 } 7 } //建立一个头指针为head、项数为m的一元多项式 Polyn Create(Polyn head,int m){ int i; Polyn p; p=head=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial)); head->next=NULL; for(i=0;i { p=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial));//建立新结点以接收数据 printf(“请输入第%d项的系数与指数:”,i+1); scanf(“%f %d”,&p->coef,&p->expn); Insert(p,head); //调用Insert函数插入结点 } return head;} //销毁多项式p void Destroy(Polyn p){ Polyn q1,q2; q1=p->next;8 q2=q1->next; while(q1->next) { free(q1); q1=q2;//指针后移 q2=q2->next; } } //输出多项式p int Print(Polyn P){ Polyn q=P->next; int flag=1;//项数计数器 if(!q)//若多项式为空，输出0 { putchar('0'); printf(“n”); return; } while(q) { if(q->coef>0&&flag!=1)putchar('+');//系数大于0且不是第一项 9 if(q->coef!=1&&q->coef!=-1)//系数非1或-1的普通情况 { printf(“%g”,q->coef); if(q->expn==1)putchar('X'); else if(q->expn)printf(“X^%d”,q->expn); } else { if(q->coef==1){ if(!q->expn)putchar('1'); else if(q->expn==1)putchar('X'); else printf(“X^%d”,q->expn);} if(q->coef==-1){ if(!q->expn)printf(“-1”); else if(q->expn==1)printf(“-X”); else printf(“-X^%d”,q->expn);} } q=q->next; flag++; } printf(“n”);} int compare(Polyn a,Polyn b){ if(a&&b) { if(!b||a->expn>b->expn)return 1; else if(!a||a->expn else return 0; } else if(!a&&b)return-1;//a多项式已空，但b多项式非空 else return 1;//b多项式已空，但a多项式非空 } //求解并建立多项式a+b，返回其头指针 Polyn Add(Polyn pa,Polyn pb){ Polyn qa=pa->next; Polyn qb=pb->next; Polyn headc,hc,qc; hc=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial));//建立头结点 11 hc->next=NULL; headc=hc; while(qa||qb){ qc=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial)); switch(compare(qa,qb)) { case 1: qc->coef=qa->coef; qc->expn=qa->expn; qa=qa->next; break; case 0: qc->coef=qa->coef+qb->coef; qc->expn=qa->expn; qa=qa->next; qb=qb->next; break; case-1: qc->coef=qb->coef; qc->expn=qb->expn; qb=qb->next; break;12 } if(qc->coef!=0) { qc->next=hc->next; hc->next=qc; hc=qc; } else free(qc);//当相加系数为0时，释放该结点 } return headc;} //求解并建立多项式a-b，返回其头指针 Polyn Subtract(Polyn pa,Polyn pb){ Polyn h=pb; Polyn p=pb->next; Polyn pd; while(p)//将pb的系数取反 { p->coef*=-1;p=p->next;} pd=Add(pa,h); for(p=h->next;p;p=p->next) //恢复pb的系数 p->coef*=-1;13 return pd;} //求解并建立多项式a*b，返回其头指针 Polyn Multiply(Polyn pa,Polyn pb){ Polyn hf,pf; Polyn qa=pa->next; Polyn qb=pb->next; hf=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial));//建立头结点 hf->next=NULL; for(;qa;qa=qa->next) { for(qb=pb->next;qb;qb=qb->next) { pf=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial)); pf->coef=qa->coef*qb->coef; pf->expn=qa->expn+qb->expn; Insert(pf,hf);//调用Insert函数以合并指数相同的项 } } return hf;} //求解并建立多项式a/b，返回其头指针 void Device(Polyn pa,Polyn pb){ Polyn hf,pf,temp1,temp2; Polyn qa=pa->next; Polyn qb=pb->next; hf=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial));//建立头结点,存储商 hf->next=NULL; pf=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial));//建立头结点，存储余数 pf->next=NULL; temp1=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial)); temp1->next=NULL; temp2=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial)); temp2->next=NULL; temp1=Add(temp1,pa); while(qa!=NULL&&qa->expn>=qb->expn) { temp2->next=(Polyn)malloc(sizeof(struct Polynomial)); temp2->next->coef=(qa->coef)/(qb->coef); temp2->next->expn=(qa->expn)-(qb->expn); Insert(temp2->next,hf); pa=Subtract(pa,Multiply(pb,temp2));15 qa=pa->next; temp2->next=NULL; } pf=Subtract(temp1,Multiply(hf,pb)); pb=temp1; printf(“商是:”); Print(hf); printf(“余数是:”); Print(pf);} void main(){ int choose=1;int m,n,flag=0;system(“Color E0”);Polyn pa=0,pb=0,pc,pd,pf;//定义各式的头指针，pa与pb在使用前付初值NULL printf(“请输入A(x)的项数:”);scanf(“%d”,&m);printf(“n”);pa=Create(pa,m);//建立多项式A printf(“n”);printf(“请输入B(x)的项数:”);16 scanf(“%d”,&n);printf(“n”);pb=Create(pb,n);//建立多项式B printf(“n”);printf(“**********************************************n”);printf(“* 多项式操作菜单 printf(”**********************************************n“);printf(”tt 1.输出操作n“);printf(”tt 2.加法操作n“);printf(”tt 3.减法操作n“);printf(”tt 4.乘法操作n“);printf(”tt 5.除法操作n“);printf(”tt 6.退出操作n“);printf(”**********************************************n“);while(choose){ printf(”执行操作:“); scanf(”%d“,&flag); switch(flag) { case 1: printf(”多项式A(x):“);Print(pa);*n”); printf(“多项式B(x):”);Print(pb); break; case 2: pc=Add(pa,pb); printf(“多项式A(x)+B(x):”);Print(pc); Destroy(pc);break; case 3: pd=Subtract(pa,pb); printf(“多项式A(x)-B(x):”);Print(pd); Destroy(pd);break; case 4: pf=Multiply(pa,pb); printf(“多项式A(x)*B(x):”); Print(pf); Destroy(pf); break; case 5: Device(pa,pb);18 break; case 6: exit(0); break; } } Destroy(pa); Destroy(pb);} 数据结构课程设计 1.赫夫曼编码器 设计一个利用赫夫曼算法的编码和译码系统，重复地显示并处理以下项目，直到选择退出为止。要求： 1)将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt，位于执行程序的当前目录中) 2)初始化：键盘输入字符集大小26、26个字符和26个权值（统计一篇英文文章中26个字母），建立哈夫曼树； 3)编码：利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码； 4)输出编码（首先实现屏幕输出，然后实现文件输出）； 5)界面优化设计。 代码如下： #include typedef struct HTNode //结构体 { int Weight; char ch;int Parent,Lchild,Rchild;}HTNode;typedef char * * HCode; void Save(int n,HTNode *HT) //把权值保存到文件 { FILE * fp; int i; if((fp=fopen(“data.txt”,“wb”))==NULL) { printf(“cannot open filen”); return; } for(i=0;i if(fwrite(&HT[i].Weight,sizeof(struct HTNode),1,fp)!=1) printf(“file write errorn”); fclose(fp); system(“cls”); printf(“保存成功！”); } void Create_H(int n,int m,HTNode *HT) //建立赫夫曼树，进行编码 { int w,k,j;char c;for(k=1;k<=m;k++){ if(k<=n) { printf(“n请输入权值和字符(用空格隔开): ”); scanf(“%d”,&w); scanf(“ %c”,&c);HT[k].ch=c; HT[k].Weight=w; } else HT[k].Weight=0; HT[k].Parent=HT[k].Lchild=HT[k].Rchild=0;} int p1,p2,w1,w2; for(k=n+1;k<=m;k++){ p1=0;p2=0; w1=32767;w2=32767; for(j=1;j<=k-1;j++) { if(HT[j].Parent==0) { if(HT[j].Weight { w2=w1;p2=p1; w1=HT[j].Weight; p1=j; } else if(HT[j].Weight { w2=HT[j].Weight; p2=j; } } } HT[k].Lchild=p1;HT[k].Rchild=p2;HT[k].Weight=HT[p1].Weight+HT[p2].Weight; HT[p1].Parent=k;HT[p2].Parent=k; } printf(“输入成功！”);} void Coding_H(int n,HTNode *HT) //对结点进行译码 { int k,sp,fp,p;char *cd;HCode HC; HC=(HCode)malloc((n+1)*sizeof(char *)); cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));cd[n-1]=' '; printf(“************************n”);printf(“Char Codingn”); for(k=1;k<=n;k++) { sp=n-1;p=k;fp=HT[k].Parent; for(;fp!=0;p=fp,fp=HT[fp].Parent) if(HT[fp].Lchild==p) cd[--sp]='0'; else cd[--sp]='1'; HC[k]=(char *)malloc((n-sp)*sizeof(char)); strcpy(HC[k],&cd[sp]); printf(“%c %sn”,HT[k].ch,HC[k]); } printf(“************************n”);free(cd);} void Read(int n,HTNode *HT) //从文件中读出数据 { int i;FILE * fp;if((fp=fopen(“data.txt”,“rb”))==NULL){ printf(“cannot open filen”); exit(0);} for(i=0;i fread(&HT[i].Weight,sizeof(struct HTNode),1,fp);// printf(“%d n”,HT[i].Weight); } Coding_H(n,HT); fclose(fp);} void Print_H(int m,HTNode *HT) //输出赫夫曼造树过程 { int k;printf(“************************n”);printf(“Num Weight Par LCh RCh n”);for(k=1;k<=m;k++){ printf(“%d ”,k); printf(“ %d”,HT[k].Weight); printf(“ %d”,HT[k].Parent); printf(“ %d”,HT[k].Lchild); printf(“ %dn”,HT[k].Rchild); } printf(“************************n”);} void Decode(int m,HTNode *HT) //对输入的电文进行译码 { int i,j=0;char a[10];char endflag='2';i=m;printf(“输入发送的编码，以‘2’结束:”);scanf(“%s”,&a);printf(“译码后的字符：”);while(a[j]!='2'){ if(a[j]=='0') i=HT[i].Lchild; else i=HT[i].Rchild; if(HT[i].Lchild==0) //HT[i]是叶结点 { printf(“%c”,HT[i].ch); i=m; //回到根结点 } j++;} printf(“n”);if(HT[i].Lchild!=0&&a[j]!='2') printf(“ERROR”);} int main() //主函数 { int n,m,c;HTNode HT[N];do { system(“color 2f”); //运行环境背景颜色.printf(“nntt*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=ntt”); printf(“nttt 赫夫曼编译码系统 ttt”); printf(“nntt*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=ntt”); printf(“nttt1.输入权值、字母nttt2.把数据写入文件nttt3.输出赫夫曼编码表nttt”); printf(“4.输出赫夫曼译码表nttt5.输入编码并译码.nttt6.从文件中读出数据nttt7.退出”); printf(“nnttt请选择:”); scanf(“%d”,&c); switch(c) { case 1:system(“cls”);printf(“输入多少结点:”); scanf(“%d”,&n);m=2*n-1;Create_H(n,m,HT);break; case 2:system(“cls”);Save(n,HT);break; case 3:system(“cls”);Print_H(m,HT);break; case 4:system(“cls”);Coding_H(n,HT);break; case 5:system(“cls”);Decode(m,HT);break; case 6:system(“cls”);Read(n,HT);break; case 7:system(“cls”);exit(0); } }while(1);return 0;} 运行界面如下： 2.学生成绩管理（链表实现）要求： 实现如下功能：增加、查找、删除、输出、退出。 代码如下： #include //定义成绩信息结构体 { char Number[20];char Name[20];char Chinese[20];char English[20];char Math[20];}score;typedef struct node_score //定义成绩信息链表结点，包括数据域和指针域 { score data;struct node_score *next;}node_score,*p_node_score;p_node_score headScore;//定义链表的头指针为全局变量 void PrintScore(score s)//输出信息函数 { printf(“ %10s”,s.Number);printf(“ | %-6s”,s.Name);printf(“ | %-3s”,s.Chinese);printf(“ | %-3s”,s.English); printf(“ | %-3sn”,s.Math);} void View()//输出函数 { p_node_score pNodeScore; pNodeScore=headScore;printf(“ 学号 | 姓名 | 语文成绩 | 英语成绩| 高数成绩n”);while(pNodeScore!= NULL){ PrintScore(pNodeScore->data);//输出学生信息和成绩信息 pNodeScore=pNodeScore->next;} } void Add(){ p_node_score pNodeScore;// 定义一个节点 pNodeScore=(p_node_score)malloc(sizeof(node_score));//为节点分配存储空间 printf(“请输入学号：”);scanf(“%s”,pNodeScore->data.Number);printf(“请输入姓名：”);scanf(“%s”,pNodeScore->data.Name);printf(“请输入语文成绩：”);scanf(“%s”,pNodeScore->data.Chinese);printf(“请输入英语成绩：”);scanf(“%s”,pNodeScore->data.English);printf(“请输入高数成绩：”);scanf(“%s”,pNodeScore->data.Math);if(headScore==NULL){ //如果头结点为空 headScore=pNodeScore; pNodeScore->next=NULL;} else { //如果头结点不为空 pNodeScore->next=headScore; headScore=pNodeScore;//将头结点新结点 } } void Input(){ int n,i;printf(“输入几个学生的数据：”);scanf(“%d”,&n);for(i=0;i Add();printf(“输入成功！”);} int Delete(){ p_node_score pNodeScore,p1;//p1为pNodeScore的前驱 p1=headScore;if(p1==NULL){ printf(“成绩表中没有数据！请先添加数据！n”); return 0;} char DeleteNumber[20]; printf(“请数入要删除的学生学号:”);scanf(“%s”,DeleteNumber);if(strcmp(p1->data.Number,DeleteNumber)==0) { //如果要删除的结点在第一个 headScore=p1->next; pNodeScore=p1; printf(“学号为%s的学生信息已经删除！n”,DeleteNumber); return 0;} else { pNodeScore=p1->next; while(pNodeScore!=NULL) { if(strcmp(pNodeScore->data.Number,DeleteNumber)==0) { p1->next=pNodeScore->next; printf(“学号为%s的学生信息已经删除！n”,DeleteNumber); return 0; } else { //否则，结点向下一个，p1仍为pNodeScore的前驱 p1=pNodeScore; pNodeScore=pNodeScore->next; } } } printf(“没有此学号的学生！”);} int Change(){ p_node_score pNodeScore; pNodeScore=headScore;if(pNodeScore==NULL){ printf(“成绩表中没有数据！请先添加数据！n”); return 0;} char EditNumber[20];printf(“请输入你要修改的学生学号：”);scanf(“%s”,EditNumber);while(pNodeScore!=NULL){ if(strcmp(pNodeScore->data.Number,EditNumber)==0) { //用strcmp比较两字符串是否相等，相等则返回0 printf(“原来的学生成绩信息如下：n”);//输出原来的成绩信息 printf(“ 学号 | 姓名 | 语文成绩 | 英语成绩| 高数成绩n”); PrintScore(pNodeScore->data); printf(“语文新成绩:”); scanf(“%s”,pNodeScore->data.Chinese); printf(“英语新成绩:”); scanf(“%s”,pNodeScore->data.English); printf(“高数新成绩:”); scanf(“%s”,pNodeScore->data.Math); printf(“成绩已经修改！”); return 0; } pNodeScore=pNodeScore->next;//如果不相等，pNodeScore则指向下一个结点 } printf(“没有此学号的学生！n”);//如果找到最后都没有，则输出没有此学号的学生 } int Find(){ p_node_score pNodeScore; pNodeScore=headScore;if(pNodeScore==NULL){ printf(“成绩表中没有数据！请先添加数据！n”); return 0;} char FindNumber[20];printf(“请输入你要查找的学生学号：”);scanf(“%s”,FindNumber);while(pNodeScore!=NULL){ if(strcmp(pNodeScore->data.Number,FindNumber)==0) { printf(“你要查找的学生成绩信息如下：n”); printf(“ 学号 | 姓名 | 语文成绩 | 英语成绩| 高数成绩n”); PrintScore(pNodeScore->data); return 0; } pNodeScore=pNodeScore->next;} printf(“没有此学号的学生！n”);} int main() //主函数 { int choice=0;headScore=NULL;int c;do { system(“color 2f”); //运行环境背景颜色.printf(“nntt*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=ntt”); printf(“nttt 学生成绩管理系统 ttt”); printf(“nntt*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=ntt”); printf(“nttt1.输入成绩信息nttt2.输出成绩信息nttt3.添加成绩信息nttt”); printf(“4.修改成绩信息nttt5.删除成绩信息nttt6.查询成绩信息nttt7.退出”); printf(“nnttt请选择:”); scanf(“%d”,&c); switch(c) { case 1:system(“cls”);Input();break; case 2:system(“cls”);View();break; case 3:system(“cls”);Add();break; case 4:system(“cls”);Change();break; case 5:system(“cls”);Delete();break; case 6:system(“cls”);Find();break; case 7:system(“cls”);exit(0); } }while(1);return 0;} 运行界面如下： 课程设计报告的内容 设计结束后要写出课程设计报告,以作为整个课程设计评分的书面依据和存档材料.设计报告以规定格式的电子文档书写,打印并装订,排版及图,表要清楚,工整.装订顺序如下:封面、目录、正文.正文包括以下7个内容: 1.需求分析 陈述说明程序设计的任务,强调的是程序要做什么，需要什么结果、所能达到的功能.2.概要设计 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义,主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系.3.详细设计 实现概要设计中定义的所有数据类型,对每个操作只需要写出伪码算法;对主程序和其他模块也都需要写出伪码算法(伪码算法达到的详细程度建议为:按照伪码算法可以在计算机键盘直接输入高级程序设计语言程序);可采用流程图、N S 图进行描述,画出函数和过程的调用关系图.4.调试分析 内容包括: a.调试过程中遇到的问题是如何解决的以及对设计与实现的回顾讨论和分析;b.算法的时空分析(包括基本操作和其他算法的时间复杂度和空间复杂度的分析)和 改进设想; c.经验和体会等.5.测试结果 列出你的测试结果,包括输入和输出.这里的测试数据应该完整和严格,最好多于需求分析中所列.6.参考文献 列出参考的相关资料和书籍.封面格式如下： 数据结构课程设计报告 班级：_____ _____ _____ _________ 姓名：____________________ 指导教师：___________________ 成绩：__________________________ 信息工程学院 年月日 目录 1.需求分析 ……………………………………………… 22．概要设计………………………………………………2 3.详细设计 ………………………………………………2 4.调试分析 ………………………………………………2 5.测试结果… ……………………………………………2 参考文献 …………………………………………………6 附录…………………………………………………… 一、需求分析 二、概要设计 三、详细设计 四、调试分析 五、测试结果 六、参考文献 七、附录 附录为程序代码！4 课程设计题目 1、运动会分数统计 任务：参加运动会有n个学校，学校编号为1……n。比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。项目编号为男子1……m，女子m+1……m+w。不同的项目取前五名或前三名积分；取前五名的积分分别为：7、5、3、2、1，前三名的积分分别为：5、3、2；哪些取前五名或前三名由学生自己设定。（m=10 , w=8 , n=15）功能要求： 1).可以输入各个项目的前三名或前五名的成绩； 2).能统计各学校总分（用链表）； 3).可以按学校编号、学校总分、男女团体总分排序输出（快速、基数）； 4).可按学校编号查询学校某个项目的情况；可按项目编号查询取得前三或前五名的学校。 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。 测试数据：要求使用 1、全部合法数据； 2、局部非法数据。进行程序测试，以保证程序的稳定。测试数据及测试结果请在上交的资料中写明； 2、迷宫求解 任务：可以读入一个任意大小的迷宫数据，分别用广度和深度搜索的方法求出一条走出迷宫的路径，并将路径输出（最佳路径）； 要求：以较为直观的方式显示结果 3、Huffman编码 任务 ：对一篇英文文章，统计各字符出现的次数，实现Huffman编码； 要求：输出每个字符出现的次数和编码，其中求最小权值要求用堆实现； 4、营业窗口队列模拟 任务：实现具有n（n=3）个窗口的现实队列模拟，统计每人的等待时间。要求： 1).随机产生顾客的到达时间和服务时间存盘。2).利用存盘数据实现队列的插入和删除。2).当有顾客离开时，根据队列长度调整队尾。3).考虑顾客中途离队的情况。4).考虑顾客具有优先级的情况。 5、公交线路提示 任务：建立南京主要公交线路图。要求：输入任意两站点，给出最佳的乘车线路和转车地点。 6、家谱管理系统 任务：实现具有下列功能的家谱管理系统 功能要求： 1).输入文件以存放最初家谱中各成员的信息，成员的信息中均应包含以下内容：姓名、出生日期、婚否、地址、健在否、死亡日期（若其已死亡），也可附加其它信息、但不是必需的。 2).实现数据的存盘和读盘。3).以图形方式显示家谱。 4).显示第n 代所有人的信息。 5).按照姓名查询，输出成员信息（包括其本人、父亲、孩子的信息）。6).按照出生日期查询成员名单。7).输入两人姓名，确定其关系。8).某成员添加孩子。 9).删除某成员（若其还有后代，则一并删除）。10).修改某成员信息。 11).按出生日期对家谱中所有人排序。 12).打开一家谱时，提示当天生日的健在成员。 要求：建立至少30个成员的数据，以较为直观的方式显示结果，并提供文稿形式以便检查。 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，但是要求相关数据要存储在数据文件中。测试数据：要求使用 1、全部合法数据； 2、局部非法数据。进行程序测试，以保证程序的稳定。测试数据及测试结果请在上交的资料中写明； 7、排序算法比较 设计要求：利用随机函数产生10个样本，每个样本有50000随机整数，利用直接插入排序、折半插入排序，表插入排序，希尔排序，起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序，归并排序，基数排序十种排序方法进行排序（结果为由小到大的顺序），并统计每一种排序所耗费的平均时间（统计为图表坐标形式）。 8、算术表达式求值 [问题描述] 一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。[基本要求]（1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。（2）显示输入序列和栈的变化过程。 9、电子小字典 基本要求：建立一个微型电子字典，实现生词的加入，单词的查找、删除，修改等操作。 数据结构：键树 10、校园导游程序 [问题描述]用无向网表示你所在学校的校园景点平面图，图中顶点表示主要景点，存放景点的编号、名称、简介等信息，图中的边表示景点间的道路，存放路径长度等信息。要求能够回答有关景点介绍、游览路径等问题。[基本要求]（1）查询各景点的相关信息； （2）查询图中任意两个景点间的最短路径。（3）查询图中任意两个景点间的所有路径。 （4）增加、删除、更新有关景点和道路的信息。 11、稀疏矩阵相乘 任务：以三元组形式存储稀疏矩阵，实现矩阵相乘。 12、平衡二叉树 任务：平衡二叉树的建立、结点的插入和删除。 13、B-树 任务：3阶B-树的结点的插入和删除。 14、HASH表 任务：以班级学生姓名（拼音）为关键字，建立HASH涵数，实现HASH表存储，用链地址方法解决冲突。 15、„„（自选合适的题目） 成绩评定细则： 1.正确性：程序是否可以运行，结果是否正确（20分）2.功能的完备性：是否实现要求的所有子功能（20分） 3.课程设计报告中的算法说明的清晰程度，课程设计报告中总结的深刻程度（20分）4.独立完成情况(40分）总计：100分 加分项目： 1.健壮性：异常处理的情况 2.可读性：代码编写是否规范，是否便于阅读。如函数、变量命名，‘{ }’的缩进，关键位置适量注释等 3.功能的完善：除要求实现的功能外，完成了其它的功能，实现了功能的完善 4.界面的设计：可视化界面，或者交互良好的DOS界面 5.……（自荐加分项目） 代码量要求：>=1000行。 代码总量 = 课设题目1 代码量 + 课设题目2 代码量…… 若代码总量低于1000行，则成绩按比例打折。 编程语言：C或C++语言 编程环境：Microsoft Visual C++ 6.0 检查方式: 1.总体上检查程序的代码量，正确性，可读性，健壮性，功能的完备性,代码量，程序的结构是否合理；局部检查三个以上函数块 2.检查程序时同时检查课程设计报告的电子文档 时间安排： 上机时间安排 课程设计报告上交时间 3 课程设计检查时间 课程设计报告要求： 1.所有的课程设计报告，均要有封面，包括：课题名称、班级、学号、学生姓名、成绩和指导教师； 2.给出自己采用的数据结构； 3.给出算法设计思想； 4.给出实现的源程序，并在必要的代码处给出注释； 5.给出测试数据和结果； 6.给出算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法； 7.给出结束语：说明完成课程设计的情况，心得体会；课程设计报告的电子文档在上机检查程序时一并检查；书面文档在指定的时间内上交。第二篇：2012数据结构课程设计
第三篇：数据结构课程设计
第四篇：《数据结构》课程设计文档格式（定稿）
第五篇：课程设计(数据结构)
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