第一篇：数据结构课程设计——约瑟夫环报告(含代码)
#include
typedef struct LNode {
//数据域
int cipher;
//密码
int number;
//编号
struct LNode *next;
//指针域 }LNode,*LinkList;
void InitList(LinkList &L)
//创建一个只有头结点链表 { L =(LinkList)malloc(sizeof(LNode));if(!L){
exit(1);
printf(“/n/nError!/n/n”);} L->next = L;}
void CreateList(int n,LinkList &L)//初始化循环单链表 { LinkList p,q;q = L;printf(“分别输入每个人的密码：”);for(int i = 1;i <= n;i++){
int k;
scanf(“%d”,&k);
if(k <= 0)
{
printf(“nn密码有误!nn”);
exit(1);
}
p =(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
if(!p)
{
exit(1);
printf(“/n/nError!/n/n”);
}
p->cipher = k;
p->number = i;
L->next = p;
L = p;} L->next = q->next;free(q);}
void PrintList(int x,int n,LinkList L)//输出出列顺序 { LinkList p,q;p = L;for(int i = 1;i <= n;i++){
for(int j = 1;j < x;j++)
p = p->next;
q = p->next;
x = q->cipher;
printf(“%d ”,q->number);
p->next = q->next;
free(q);} }
int main(){ printf(“=============约瑟夫环==============nnn”);
int n,x;LinkList L;L = NULL;InitList(L);
//构造空链表
printf(“输入初始密码：”);scanf(“%d”,&x);
//初始密码为x printf(“n”);printf(“输入参与总人数：”);scanf(“%d”,&n);
//总共的人数n printf(“n”);CreateList(n,L);
//建立好一个约瑟夫环
printf(“nnn===================================nn”);
printf(“出列编号为：”);PrintList(x,n,L);
//输出出列顺序
printf(“nn”);return 0;}
第二篇：数据结构报告--约瑟夫环范文
实习报告
题目:约瑟夫环
班级：08052712学号: 08052211姓名: 葛俊峰
一、需求分析
1.本演示程序中，编号为1，2，„，n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每个人持有一个密码（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，如此下去，直到所有人全部出列为止。
2.演示程序以用户和计算机的对话方式执行，即在计算机终端上显示“提示信息”之后，由用户在键盘上输入相应数据（即总人数，m的值，每个人所持的密码），运算结果显示在其后。
3.程序执行的命令包括：
（1）构造链表；（2）输入数据；（3）执行报数，储存出列人的序号，删除出列人的信息以及把出列人的密码赋给m；（4）结束。
4.测试数据：
m的初始值为20；n＝7，7个人的密码依次为：3，1，7，2，4，8，4，首先m值为6，则这正确的出列顺序为6，1，4，7，2，3，5。
二、概要设计
为了实现上述操作，应以单向循环链表为存储结构。为此，需要1个抽象数据类型：线性表。
1.线性表的抽象数据类型为：
ADT List{
数据对象：D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,„，n,n≥0}
数据关系：R1={
基本操作：
InitList(&L)
操作结果：构造一个空的线性表L。
}ADT List
2.本程序包括三个模块:
1）主程序模块：
void main（）{
初始化；
输入数据；
函数调用；
}
2）构造链表并输入每个人信息的模块-----实现线性表的抽象数据类型；
3）运行模块-----模拟约瑟夫环依次出列；
各模块之间调用关系如下：
主程序模块
↓
构造链表并输入每个人信息的模块
↓
运行模块
三、详细设计
1.结点类型和指针类型
typedef struct Node{
int num;
int password;
struct Node *next;
}LNode,*LinkList;//结点类型,指针类型
Status MakeNode（LinkList &p，Elem Type e）
{
//分配由p指向的数据元素为e、后继为“空”的特点，并返回TRUE，//若分配失败，则返回FALSE
P=(LinkType)malloc（sizeof（NodeType））；
If（！p）return FALSE；
p->data=e；p->next=null；return TRUE；
}
viod Free Node（Link Type &p）
{
//释放p所指结点
}
2.主函数和其他函数
int main()
{
//主函数
LinkList L = NULL;
LinkList s ,r;
int n,i,j,m;//初始化
printf(“请输入人数nn”);
scanf(“%d”,&n);
printf(“请输入mn”);
scanf(“%d”,&m);
printf(“请依次输入每个人的密码n”);//输入数据
CreatList(L,s,r,n);//创建链表run(L,n,m);//模拟约瑟夫环并输出
return 0;
}//main
void CreatList(LinkList &L,LinkList &s,LinkList &r,int n)
{
//创建链表
int i=1;
s=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));//分配空间
scanf(“%d”,&s->password);//输入密码
s->num = i;//序号为i
if(L==NULL)
L=s;
else
r->next=s;
r=s;//为下次连接做准备
for(i=2;i<=n;i++)
{
s=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));//分配空间
scanf(“%d”,&s->password);
s->num = i;
r->next=s;//连接到下个结点
r=s;//为下次连接做准备
}
r->next = L;//闭合L = r;
} // void CreatList
void run(LinkList &L,int n,int m)
{
//模拟约瑟夫环并输出
LinkList s,r;
int i,j;
for(i = 0;i < n;i ++)
{
for(j = 1;j < m;j ++)
L = L->next;//报数
s = L->next;
r = s->next;
printf(“%dn”,s->num);//输出序号
m = s->password;
L->next = r;
free(s);//删除结点
}
}//run
3.函数的调用关系图反映了演示程序的层次结构:
main
↓↓
CreatListrun
↓↓
Make NodeFree Node
四、调试分析
1.刚开始由于使用头结点,使得程序不符合要求。
2.在写程序时忽略了一些变量参数的标识“&”,使调试程序费时不少。今后应重视确定参数的变量和赋值属性的区分和标识。
3.本程序模块划分比较简单且容易看懂，但头指针赋空不太合理。
4.本实习作业采用数据抽象的设计方法，将程序划分为3个层次，使得设计时思路清晰，实现调试顺利
五、用户手册
1.本程序运行环境为DOS操作系统，执行文件为约瑟夫环.exe。
2． 进入演示程序后出现提示信息：
“请输入人数n”
输入后，出现提示信息：
“请输入m”
输入后，出现提示信息：
“请依次输入每个人的密码”
输入后，显示相应的结果。
第三篇：约瑟夫环课程设计实验报告
《数据结构》
课程设计报告
课程名称：
课程设计题目：姓名： 院系： 专业： 年级： 学号： 指导教师： 《数据结构》课程设计
joseph环
计算机学院
2011年12月18日
目 录 课程设计的目的………………………………………………………………2 2 需求分析………………………………………………………………………2 3 课程设计报告内容……………………………………………………………3
1、概要设计……………………………………………………………………3
2、详细设计……………………………………………………………………3
3、调试分析……………………………………………………………………x
4、用户手册……………………………………………………………………x
5、测试结果……………………………………………………………………6
6、程序清单……………………………………………………………………7 4 小结 …………………………………………………………………………10
1、课程设计的目的
（1）熟练使用C++编写程序，解决实际问题；
（2）了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力；（3）初步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；（4）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；
2、需求分析
1、问题描述：
编号是1，2，……,n的n个人按照顺时针方向围坐一圈，每个人只有一个密码（正整数）。一开始任选一个正整数作为报数上限值m,从第一个仍开始顺时针方向自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，从他在顺时针方向的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直到所有人全部出列为止。设计一个程序来求出出列顺序。
2、要求：
利用不带表头结点的单向循环链表存储结构模拟此过程，按照出列的顺序输出各个人的编号。
3、测试数据：
m的初值为20，n=7 ,7个人的密码依次为3，1，7，2，4，7，4，首先m=6,则正确的输出是什么？
输出形式：建立一个输出函数，将正确的输出序列
3、课程设计报告内容
概要设计：
在理解了题目后，我先想到的是我们所学的单链表，利用单链表先建立循环链表进行存贮，建立完循环链表后，我将所要编写的函数分为了两块，一块是经过学过的单链表改编的循环链表的基本操作函数，还有一块是运行约瑟夫环的函数。
详细设计：
我先建立一个结构体，与单链表一样，只是多了一个存密码的code域
struct LinkNode {
int data;
//顺序
int code;
//密码
LinkNode *next;
};建立一个类LinkList ,包含的函数：
LinkList();
//构造函数
void Creat(const int);
//创建循环链表
int Delete(LinkNode*);
//删除报到数的结点
int Joseph(int);
// 约瑟夫环 私有成员是
LinkNode* head;
//指向第一个结点的指针 LinkNode* elem;
// 同上
int len;
//长度
我定义了一个elem指针是为了约瑟夫环里运行方便，elem只在约瑟夫环这个函数里用到，其他函数没有特别大的用处。
构造函数与书上的没什么大差别，创建循环链表时，要考虑几个问题，一个是题目要求是不带头结点，所以head指针直接指向了第一个结点，我在创建链表时把第一个结点初始化data为1，表明这个结点是第一个结点。具体如下：
void LinkList::Creat(const int number)
//number为结点个数，也就是参与的人数 {
if(number==1)
//只有一个人的情况 {
head=elem=new LinkNode;
head->data=1;
cout<<“请输入密码:”< cin>>head->code; head->next=head;} else { head=elem=new LinkNode; head->data=1; cout<<“请依次输入各个密码:”< cin>>head->code;LinkNode*q=head; q=head; for(int i=1;i //将每个结点链接上，在链接时填入密码 { LinkNode*p=new LinkNode; p->data=i+1; cin>>p->code; q->next=p; q=p;} q->next=head; //构成循环链表 } len=number;} 在构建约瑟夫环的执行函数时，我首先考虑了递归调用的函数，原本的这个程序的所有的都定为elemtype类型的，虽然编译没出错，但是在连接时发生了错误，在老师的指导下改成了具体的int型。int LinkList::Joseph(int m){ if(len>1){ LinkNode *q;if(m==1) //在初始报数为1的情况下 { q=elem;int a=q->code; //将选中的结点的密码记录在a中 elem=elem->next;cout< //用已经删除的结点的存的密码作为下一次循环的报数值 } else //一般情况下 { for(int i=1;i elem=elem->next;//找到需要出列的结点 q=elem;elem=elem->next; //此处的elem指针指向要删除的结点的下一个结点，下 次递归调用时从这里开始向下循环报数 int a=q->code; cout< //在只有一个结点的情况下 cout< 最后还有一个Delete函数，在删除结点的时候要考虑几个特殊情况，头尾结点。删除第一个结点时，需要将head指针下移，尾结点的next也要指向第二个结点；删除尾结点时，要将尾结点前的结点与第一个结点相连。在设计这个函数时，我只考虑了当len大于1的情况，在只剩下一个结点时，不必要删除，直接输出data的值即可（在约瑟夫函数中有写）。具体函数如下： int LinkList::Delete(LinkNode *a) { if(len>1)//只考虑长度大于1的情况 { if(head==a){ int out=head->data;LinkNode* q=head; while(q->next!=head){ q=q->next;} q->next=head->next;head=head->next;delete a;len--; //用len记录删除后的循环链表的长度 return out;} else { LinkNode* q=head;int out=a->data; while(q->next!=a){ q=q->next;} if(a->next=head).//删除的是尾结点时（不知道为什么我写程序里总是编译出现错误） { q->next=head; //重新链接 delete a; len--; return out;} else { q->next=a->next; delete a; len--; return out; } } } } 5、测试结果： 程序清单： #include int data; int code; LinkNode *next;}; class LinkList { public: LinkList(); void Creat(const int); //~LinkList(); int Delete(LinkNode*); int Joseph(int); private: LinkNode* head; LinkNode* elem; int len; }; LinkList::LinkList() { head=elem=NULL; len=0;} void LinkList::Creat(const int number) { if(number==1){ head=elem=new LinkNode; head->data=1; cout<<“请输入密码:”< cin>>head->code; head->next=head;} else { head=elem=new LinkNode; head->data=1; cout<<“请依次输入各个密码:”< cin>>head->code; LinkNode*q=head; q=head; for(int i=1;i { LinkNode*p=new LinkNode; p->data=i+1; cin>>p->code; q->next=p; q=p; } q->next=head;} len=number;} int LinkList::Delete(LinkNode *a) { if(len>1) { if(head==a) { int out=head->data; LinkNode* q=head; while(q->next!=head) { q=q->next; } q->next=head->next; head=head->next; delete a; len--; return out; } else { LinkNode* q=head; int out=a->data; while(q->next!=a) { q=q->next; } q->next=a->next; delete a; len--; return out; } } } int LinkList::Joseph(int m){ if(len>1){ LinkNode *q; if(m==1) { q=elem; int a=q->code; elem=elem->next; cout< Joseph(a); } else { for(int i=1;i elem=elem->next; q=elem; elem=elem->next; int a=q->code; cout< Joseph(a); } } else cout< int main(){ int num,code; cout<<“请输入人数: ”; cin>>num; LinkList L; L.Creat(num); cout<<“请输入第一个上限数: ”; cin>>code; cout<<“出列顺序:”< L.Joseph(code); return 0;} 4、小结 一、这次课程设计的心得体会通过实践我的收获如下： 一开始接触数据结构课程设计真的挺难的，好多都不会，不是逻辑方面的问题，而是不具备动手能力，脑子里总有一团火，比如对于这个题目，一开始有很多的想法，想到了从逻辑上怎么实现他，要编写哪些程序，但是一到需要编写了就开始为难了，可以说是几乎不知道从哪里入手，参考了书本里的程序，仿照他的结构一步一步做下来，现在对于单链表的各种操作已经算是比较熟练了，让我知道光有理论知识还远远不够，需要多动手，写的多了自然就能手到擒来。 二、根据我在实习中遇到得问题，我将在以后的学习过程中注意以下几点： 1、认真上好专业实验课，多在实践中锻炼自己。 2、写程序的过程中要考虑周到，严密。 3、在做设计的时候要有信心，有耐心，切勿浮躁。 4、认真的学习课本知识，掌握课本中的知识点，并在此基础上学会灵活运用。 5、在课余时间里多写程序，熟练掌握在调试程序的过程中所遇到的常见错误，以便能节省调试程序的时间。 数据结构课程设计 散列表的应用:插队买票 专业 计算机科学与技术（网络技术） 金玲 计算机131 1310704114 张静林 2015年1月23日 学生姓名 班学级 号 指导教师 完成日期 目录概述……………………………………………………………………………………1 1.1 课程设计目的……………………………………………………………………….1 1.2 课程设计内容……………………………………………………………………….1 2 系统需求分析……………………………………………………………………….1 2.1 主体功能…………………………………………………………………………....2 3系统概要设计…………………………………………………………………………2 3.1 系统流程图………………………………………………………………………….2 4 系统详细设计…………………………………………………………………………3 5 测试……………………………………………………………………………………5 5.1 测试方案…………………………………………………………………………….5 5.2 测试结果…………………………………………………………………………….5 6 小结……………………………………………………………………………………5 参考文献…………………………………………………………………………………5 附录………………………………………………………………………………………7 附录1 源程序清单……………………………………………………………………...7 概述 1.1 课程设计目的 数据结构课程设计是为数据结构课程独立开设的实践性教学环节。数据结构课程设计对于巩固数据结构知识，加强学生的实际动手能力和提高学生综合素质是十分必要的。课程设计的目的： 1．要求学生达到熟练掌握C语言的基本知识和技能。 2．了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力。3．提高程序设计和调试能力。学生通过上机实习，验证自己设计的算法的正确性。学会有效利用基本调试方法，迅速找出程序代码中的错误并且修改。 4．培养算法分析能力。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度，进一步提高程序设计水平。 5．初步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。 1.2课程设计内容 本课程设计的任务是写一个程序模拟这种情况。每个队伍都允许插队。如果你在排队，有一个以上的朋友要求插队，则你可以安排他们的次序。每次一个人入队，并且如果这个入队的人发现队伍中有自己的朋友，则可以插入到这个朋友的后面；当队伍中的朋友不止一个的时候，这个人会排在最后一个朋友的后面；如果队伍中没有朋友，则他只能够排在这个队伍的最后面。每一个入队的人都先进行上述的判断。当队伍前面的人买到车票之后，依次出队。系统需求分析 2.1 主体功能 程序从“input.txt”文件读入测试用例，一个文件可包含多个测试用例。每个用例的第一行是朋友组的数目n（1<=n<=1000)。对于一个朋友组以朋友的数目j（1<=j<=1000）开始，由朋友的个数以及他们的名字组成，一个空格后接该组朋友的名字，以空格分开，并且每个人的名字都不同。每个名字不超过四个字母，由{A，B，...，Z，a，b，...，z}组成。一个朋友组最多有1000个人，每个人只属于一个朋友组。n=0时，测试数据结束。 下面是一些具体命令：.ENQUEUE——X入队;.DEQUEUE——排队头的人买票，离开队伍，即出队；.STOP——一个测试用例结束。 测试结果输出到“output.txt”文件中。每个测试用例第一行输出“Scenario#k”，k是测试用例的序号（从1开始）。对每一个出队命令，输出刚买票离开队伍的人名。两个测试试用例 之间隔一空行，最后一个用例结束不输出空行。系统概要设计 3.1 系统流程图 系统详细设计 本题目主要解决两个问题：一是怎么存放和查找大量数据（主要是姓名）；二是怎么操作“ENQUEUE”和“DEQUEUE”命令。 用散列表来存放和查找数据。由于最多有1000个朋友组，每组最多有1000人，使用平方探测法解决冲突，则表的大小是2*（1000*1000），所以选择TableSize=2000003（2000003是大于2000000的最小素数）。同一个组内的都是朋友，所以每个人除了记录他的名字name，还要记录他属于哪个组group，另外用info来表示该单元是否被占用，数据结构如图4.1所示。散列函数是根据Honer法则计算一个以64为阶的多项式，如图4.2所示。冲突解决方法采用平方探测法，如图4.3所示。 #define TabSize 2000003 typedef struct hashtab *PtrToHash;struct hashtab /*散列表数据结构*/ { char name[5]; /*名字*/ int group; /*属于哪个朋友组*/ char info; /*标志位，该单元是否被占用*/ };图4.1数据结构：散列表 Int Hash(char *key,int TableSize){ Int HashVal=0; While(key!=NULL) HashVal=(HashVal<<6)+*key; Return HashVal%TableSize;} 图4.2散列函数 Long int Find(PtrToHash hash,char *c){ key=c; CurrentPos=Hash(key,TableSize); CollisionNum=0; While((单元被占用)and(单元内的名字与查找的名字不同)) { CurrentPos+=2*(++CollisionNum)-1; If(CurrentPos>=TabSize) CurrentPos=TabSize; } Return CurrentPos;} 图4.3用平方探测法解决冲突 第二个问题是关于怎么操作“ENQUEUE”和“DEQUEUE”命令。这可以用队列来模拟。由于有插队现象的存在，不能单纯的用一个数组来表示队列，因为这样的话，插入一个朋友，则他后面的人都要往后移一个单位，删除一个人，则他后面的人都要前移一个，会降低效率。所以，采用一个Index标记来表示当前元素的后继元素，最后一个单元的后继元素是第0个，形成环，数据结构如图4.4所示。不用链表是因为链表存放指针也需要空间，并且链表插入、删除的效率没有数组高。 typedef struct Que *PtrToQue;struct Que /*队列数据结构*/ { long int HashVal; /*散列值*/ long int Index; /*在中的队列序号*/ };图4.4数据结构：队列 输入ENQUEUE命令，如果队伍里有朋友，则排在朋友后面；如果没有朋友，则排在队尾。入队时，用一个数组记录每个朋友组的最后一位，以便下一个朋友到来时排到他后面，这个数组被称为“插队数组”。 输入DEQUEUE命令，则根据“先进先出”，按照各个元素和它后继元素的先后顺序，每次删除队列重的第一个。程序结构如图4.5所示。 While(读测试文件){ if(输入”ENQUEUE”) { 读入名字； 插入散列表； 插入队列； } else if(输入”DEQUEUE”) { 删除队列第一个名字； 将该名字输出到文件； } else stop;} 图4.5入队、出队操作 测试 5.1 测试方案 按输入要求输入正常测试数据，测试程序是否能正确解决问题，得到正确答案。应注意边界测试。例如，将n，j分别取为1的用例和n为1000的用例。n，j比较大时需写程序生成测试用例。 不按输入要求输入数据，测试程序能否对输入内容进行数据合法性检测并进行相应的异常处理。例如，将n或j取为小于1或大于1000的数，名字超过4个字母等情况下的测试用例。5.2 测试结果 小结 在前面的学习过程中我们学到了很多知识而这次课程设计又是对我们所学的 一次总结，刚开始，可以说是没有头绪，于是就去图书馆找资料，找到了一些关于程序方面的，可这远远不够，这只是小小的开始。我们必须掌握很多已学的知识才能很好的完成本次的课程设计。在这次课程设计中，总的感觉是我遇到了很多困难这主要是由于我编写代码的经验不足，有时虽然是一个很小的问题但解决起来却花费了我不少的时间，值得欣慰的是，当自己苦思冥想或者和其它同学一起探讨把问题解决的时候我还是觉得获益非浅，这就是在摸索中寻求到的知识。在设计时也免不了存在着些不足，所以在今后的学习中我会努力取得更大的进步。虽然对着电脑做程序，有些累，可当看到劳动成果时，却有另一番滋味。 参考文献 [1]范策，周世平，胡晓琨.《算法与数据结构（C语言版）》[M].北京：机械工业出版社，2004 [2]严蔚敏.《数据结构（C语言版）》.北京：清华大学出版社，2004 [3]许卓群，杨冬青，唐世渭，张铭.《数据结构与算法》.北京：高等教育出版社，2004 [4]徐孝凯.《数据结构实用教程（第二版）》.北京：清华大学出版社，2006 附录 附录1 源程序清单 #include /*散列表大小TabSize 是大于表最大空间的素数*/ #define Max 1000001 /*队列空间最大值*/ struct hashtab;typedef struct hashtab *PtrToHash;struct hashtab /*散列表数据结构*/ { char name[5]; /*名字*/ int group; /*属于哪个朋友组*/ char info; /*标志位，该单元是否被占用*/ };struct Que;typedef struct Que *PtrToQue;struct Que /*队列数据结构*/ { long int HashVal; /*散列值*/ long int Index; /*在中的队列序号*/ }; int hashedx=0; /*标记元素是否已经在散列表里*/ long int Find(PtrToHash hash,char *c)/*查找在散列表中的位置*/ { char *key;long int CurrentPos,CollisionNum; key=c;for(CurrentPos=0;*key;++key) /*散列函数，计算散列值*/ CurrentPos=(CurrentPos<<6)+*key;CurrentPos%=TabSize; /*散列值*/ CollisionNum=0;/*如果当前单元被占用：单元内的元素与当前操作的名字不同，使用平方探测法解决冲突；与当前操作的名字相同，则直接返回在散列中的位置*/ while((hash[CurrentPos].info)&&(strcmp(hash[CurrentPos].name,c))) { /*平方探测法*/ CurrentPos+=2*(++CollisionNum)-1; if(CurrentPos>=TabSize) CurrentPos-=TabSize;} if((hash[CurrentPos].info)&&(strcmp(hash[CurrentPos].name,c)==0)) /*元素已经在散列表里*/ hashedx=1;else /*元素不在散列表里*/ hashedx=0;return CurrentPos;/*返回在散列表中的位置*/ } int main(){ long int Find(PtrToHash hash,char *c); /*查找在散列表中的位置*/ PtrToHash hash; /*散列表*/ PtrToQue queue; /*队列*/ int *grouppos; /*记录每个朋友组的最后一位，即插队数组*/ int n; /*测试用例数目*/ int num; /*当前测试用例序号*/ long int i,ii,j,key,temp;long int head,last; /*队列的头和尾*/ char c[8],tempc[8]; /*名字*/ FILE *fpin,*fpout; /*输入、输出文件指针*/ if(!(fpin=fopen(“input.txt”,“r”))) /*打开测试文件*/ { printf(“fopen error!”); /*文件打开错误*/ return-1;} if(!(fpout=fopen(“output.txt”,“w”))) /*打开输出文件*/ { printf(“fopen error!”); return-1;} hash=(PtrToHash)malloc(sizeof(struct hashtab)*TabSize);/*为散列表申请空间*/ queue=(PtrToQue)malloc(sizeof(struct Que)*Max);/*为队列申请空间*/ grouppos=(int *)malloc(sizeof(int)*1000);/*申请空间记录每个朋友组的最后一位*/ for(i=0,j=1;i queue[i].Index=j;queue[i-1].Index=0;/*最后一个单元的后继单元是第0个，形成环*/ num=0;for(fscanf(fpin,“%d”,&n);n;fscanf(fpin,“%d”,&n))/*输入当前测试用例的朋友组数*/ { if(n<1||n>1000) /*处理异常输入n*/ { fprintf(fpout,“n is out of rangen”); return-1; } num++; if(num!=1) /*两个测试用例间输入一空行*/ fprintf(fpout,“n”); for(i=0;i hash[i++].info=0; /*初始化散列表，标记位置0*/ for(i=0;i /*对每一组朋友*/ { fscanf(fpin,“%d”,&j); /*当前组里的人数*/ if(j<1||j>1000) /*处理异常输入j*/ { fprintf(fpout,“j is out of rangen”); return-1; } for(;j;--j) { fscanf(fpin,“%s”,c); /*输入名字*/ for(ii=0;ii tempc[ii]=' '; strcpy(tempc,c); ii=0; while(tempc[ii]!=' ') /* 是否由四个以内字母组成*/ { if(tempc[ii]<'A'||('Z' { fprintf(fpout,“Group %d: Nonstandard namen ”,i); return-1; } ii++; } key=Find(hash,c); /*找到在散列表中的位置*/ if(hashedx==1)/*重名*/ { fprintf(fpout,“repeated name %sn”,c); return-1; } strcpy(hash[key].name,c);/*插入散列表*/ hash[key].info=1; /*标记置1，该单元被占用*/ hash[key].group=i; /*记录他属于哪个组*/ } } for(i=0;i<1000;) grouppos[i++]=0;/*初始化插队数组*/ head=0; /*初始化队列头、尾标记*/ last=0;fprintf(fpout,“Scenario #%dn”,num);/*输出当前用例序号到文件*/ for(fscanf(fpin,“%s”,c);;fscanf(fpin,“%s”,c))/*输入命令*/ { if(*c=='E') /*入队命令*/ { fscanf(fpin,“%s”,c); /*输入名字*/ key=Find(hash,c); /*查找在散列表中的位置*/ if(hashedx==0)/*散列表里没这个人*/ { fprintf(fpout,“no %sn”,c); return-1;} temp=queue[0].Index; /*队列第0个位置记录队尾的后继单元*/ queue[0].Index=queue[temp].Index; /*在队列中申请一个新单元，队尾标记后移一个位置 */ queue[temp].HashVal=key;/*入队*/ if(!head)/*如果是队列里的第一个元素 */ last=head=temp;/*队头、队尾标记指向第一个元素*/ if(!grouppos[hash[key].group])/*如果队列里没朋友*/ { queue[temp].Index=0;/*队尾指向对头，形成环*/ queue[last].Index=temp;/*前一次队尾的后继元素是当前元素*/ last=temp; /*队尾标记指向当前元素*/ grouppos[hash[key].group]=temp;/*插队数组记录该朋友组里已入队的最后一位*/ } else/*如果队列中已经有他的朋友*/ { queue[temp].Index=queue[grouppos[hash[key].group]].Index; /*插队到朋友的后面*/ queue[grouppos[hash[key].group]].Index=temp; /*插队到朋友后面一位的前面*/ grouppos[hash[key].group]=temp; /*替换插队数组里该组的元素为当前元素*/ if(hash[queue[last].HashVal].group==hash[key].group) /*如果当前元素和前一元素是朋友，队尾标志指向当前元素*/ last=temp; } } else if(*c=='D')/*出队命令*/ { if(last==0) /*不能对空队列执行出队命令*/ { fprintf(fpout,“Empty queue!nCan't execute DEQUEUE!n”); return-1; } fprintf(fpout,“%sn”,hash[queue[head].HashVal].name); /*输出队头元素到文件*/ temp=head; head=queue[temp].Index; /*队列第一位出队，队头标记后移一位*/ queue[temp].Index=queue[0].Index; /*队列第0个元素后移一位*/ queue[0].Index=temp; /*释放空间*/ if(grouppos[hash[queue[temp].HashVal].group]==temp) /*当前删除的元素是该朋友组在队列里的最后一位*/ grouppos[hash[queue[temp].HashVal].group]=0; if(last==temp) /*出队后，队列为空*/ last=0; } else /*输入 “STOP”*/ break; /*测试结束*/ } } fprintf(fpout,“b”);fclose(fpin);fclose(fpout);return 1;} 正文要求：对每一个题目，正文必须包括以下几个方面 知识点回顾： 实验要求： 实验过程：包括设计思路，算法描述，程序清单，调试等等； 实验小结： 注意：（1）正文中字体用小四号宋体，行间距1.25倍行距； （2）页码居中； （3）A4纸双面打印，在纸的左侧装订。 （4）上交的课程设计报告控制在10页以内。 齐鲁工业大学 理学院 信计11-1 郑桥 一、提示：对于单窗口的服务系统知识点回顾如下： 1、什么是负指数分布？ 又称指数分布。泊松事件流的等待时间（相继两次出现之间的间隔）服从指数分布。用于描述非老化性元件的寿命（元件不老化，仅由于突然故障而毁坏）。常假定排队系统中服务器的服务时间和Petri网中变迁的实施速率符合指数分布。 2、用C语言如何产生随机序列？ double rd_MN1(double m,double n){ double r;if(m>n){r=n;n=m;m=r;};r =((double)rand()/((double)(RAND_MAX)+(double)(1)));r = m+ r*(n-m);return r;} 3、用C语言如何产生负指数分布的时间序列？ double expntl(double x){ double z;do { z =((double)rand()/ RAND_MAX);} while((z == 0)||(z == 1));return(-x * log(z));//z相当于1-x,而x相当于1/lamda。} 其中的x相当于1/λ 4、排队论简单叙述； 排队系统主要有：X/Y/Z，其中X表示到达时间间隔的分布，Y表示服务时间的分布，Z表示并列的服务设备的数目。表示相继到达的时间间隔或服务时间的分布的符号是： M——负指数分布，D——确定性，Ek——k阶Erlang，GI——相互独立的一般随机分布，G——一般的随机分布。 例如：M/M/1表示达到时间间隔为负指数分布，服务时间为负指数分布，单服务设备的排队系统。 这里我们用静态仿真的思想来实现M/M/1仿真。在排队系统中的每一个动态实体的状态可以有三个量来反映：与前一个实体到达的时间间隔，在排到自己服务前的等待时间以及服务时间。其中服务时间和到达时间间隔服从指数分布，不受别的因素的影响。开始服务前的等待时间则受到排在前面的动态实体的状态的影响。其更新算法如下： 即：如果某个实体到达以后，发现处在它前面的动态实体已经结束服务，所以这个实体就不用等待，直接接受服务；反之，处在它前面的动态实体如果没有结束服务（包括没有开始服务），则这个实体的等待时间就是它前一实体结束服务的时刻减去它到达的时刻。 5、如何得到每个顾客的到达时刻，服务时间，等待时间和离开时刻； 到达时间=前面各个到达时间之和； 服务时间就是负指数随机生成的时间； 等待时刻：如果前一个人的离开时间小于这个人的到达时间，等待时间=0； 如果不是，则等待时间=该人的离开时间-他的到达时间-服务时间 6、如何排队，排队的主要算法思想？ 排队就是来到的人数多于离开的人数； 如果下一个人到达时前一个人依旧在接受服务，则此人就要排队。 7、如何求队长？以及最大的队长？ 假设以5分钟为一个时间段，则在第5分钟时用这5分钟内来到的人数减去这5分钟内离开的人数即是排队人数 8、如何求平均等待时间？ 求平均等待时间首先要求出总的等待时间与接受服务的人数； 总的等待时间=每个人的等待时间之和；接受服务的人数由时间540分钟来控制，如果在540分钟之后才到达的人则不再算入接受服务的人数之内。 9、用C语言如何将得到的数据输出到文件？ 在C语言中用fopen函数打开文件，然后把数据输出比如用fprintf函数，最后fclose。 利用ofstream fcout(“d:arr_time.txt”);语句来实现C++中的输出文件 10、如何用已学的数学语言程序（如：Mathematica, Matlab）把C语言得到的数据文件画出其相应的图像？ 11、如果是两个窗口的服务系统，则该怎么修改程序？ 12、如果到达时间间隔，服务时间服从泊松分布或者其他分布，该程序该如何改进？ 二、数据结构课程设计题目 单窗口的排队模型的数值仿真（参考课本上第四章的离散事件模拟）要求如下：（1）要求相邻两个顾客的到达时间间隔服从负指数分布；且每个顾客接受服务的时间也服从负指数分布； （2）求出各个时刻的队长（以五分钟为一时间单位，即求零时刻的队长，五分钟时的队长，十分钟时的队长，依次类推）； （3）一个工作日内的顾客总数，约定8：30上班，17：30下班，中午不休息；（4）求平均等待时间（顾客总等待时间除以总人数）； （5）画出顾客的到达，离开图像（横坐标是顾客图，纵坐标是到达时刻，和离开时刻）； （6）画出队长变换图像（横坐标是时刻图，纵坐标是队长个数）；（7）求出一个工作日内的最大队长； 三、设计思路： 1）把8：:30记做第0分钟，17:30记做第540分钟。 2）首先利用C++随机生成200个服从负指数分布的到达时间与200个服务时间 然后根据随机生成的数计算到达的时刻，即到达时间的逐步加和，然后计算离开的时刻； 3）根据到达时刻与离开时刻来计算等待时刻，于是便可得到平均等待时间； 同时根据这两个时刻求出每5分钟到达人数与离开的人数，于是便得出每5分钟的队长，同时也可求出最大队长。4）再利用MATLAB画出相应的图像。 四、算法描述： 1）首先将8:30这个时刻化为0时刻，17:30化为第540分钟这个时刻，全体单位为分钟。 2）定义到达时间间隔arr_time[200]，服务时间ser_time[200]，到达时刻arr_time1[200],离开时间lea_time[200],等待时间sta_time[200],离开人数lea_num[200],到达人数arr_num[200]等变量。3）根据负指数函数 来利用C++程序生成随机到达时间间隔与服务时间。 4）利用到达时刻与离开时刻之间的关系来求出等待时间。同时将这540分钟划分为5分钟间隔的108个时间段来求出在每个时间段到达人数与离开人数，再求出队长。 5）利用已知的服务人数，平均到达时间与平均离开时间来做出图像。（借助MATLAB软件。） 五、总结 （1）求出各个时刻的队长（以五分钟为一时间单位，即求零时刻的队长，五分钟时的队长，十分钟时的队长，依次类推）；见程序清单中数据部分对长。（2）求平均等待时间（顾客总等待时间除以总人数）；根据程序可得，平均等待时间为21.6分钟。 （3）画出顾客的到达，离开图像（横坐标是顾客图，纵坐标是到达时刻，和离开时刻）； ***0100806040200 0Arrive curveleave curve***600 （6）画出队长变换图像（横坐标是时刻图，纵坐标是队长个数）； 25Queue Length Curve 20151050 ***0600 （7）求出一个工作日内的最大队长： 最大对长为16个人在排队。 六、程序清单： 求随机产生负指数 #include #include void main(){ long int i,k;double m,n;//m,n控制时间间隔 double r;double a,s,sum;//arr为到达时间，ser为服务时间 double LAM=1.2; //f(x)=LAM*exp(-LAM*x);double arr_time[200];double ser_time[200];ofstream fcout(“d:arr_time.txt”);ofstream fscout(“d:ser_time.txt”);m=2.0;n=5.0;srand((unsigned)time(NULL)); k=0;loop: r=((double)rand()/((double)(RAND_MAX)+(double)(1))); a =-log(r)/LAM;if(a >= m && a <= n){ arr_time[k]=a; k++;};if(k < 200)goto loop; // 产生200个指数分布随机数 for(i=0;i<200;i++){ fcout< //cout< if(i!=0 && i%5==0) //cout< fcout< s =-log(r)/LAM;if(s >= m && s <= n){ ser_time[k]=s;k++;};if(k < 100)goto loop1; // 产生200个指数分布随机数 m=3.0;n=5.5; srand((unsigned)time(NULL));k=100;loop2: r=((double)rand()/((double)(RAND_MAX)+(double)(1))); s =-log(r)/LAM;if(s >= m && s <= n){ ser_time[k]=s;k++;};if(k < 200)goto loop2; // 产生200个指数分布随机数 for(i=0;i<200;i++){ fscout< //cout< if(i!=0 && i%5==0) //cout< fscout< #include double sta_time[200];//等待时间 double arr_time[200];//随机生成到达时间 double ser_time[200];//随机生成服务时间 double arr_time1[200];//到达时间 ifstream fcin(“d:arr_time.txt”);ifstream fscin(“d:ser_time.txt”);ofstream fcout(“d:arr_time1.txt”);ofstream flcout(“d:lea_time.txt”);ofstream fscout(“d:sta_time.txt”); //求到达的时间 for(i=0;i<200;i++){ fcin>>arr_time[i]; arr_time1[i]=arr_time[i];} double sum=0.0;for(i=0;i<200;i++){ sum+=arr_time1[i]; arr_time1[i]=sum;} for(i=0;i<200;i++){ fcout< if(i!=0 && i%5==0) fcout< //求离开时间 fscin>>ser_time[0];lea_time[0]=arr_time1[0]+ser_time[0];for(i=1;i<200;i++){ fscin>>ser_time[i]; if(lea_time[i-1]>arr_time1[i]) {lea_time[i]=lea_time[i-1]+ser_time[i];} else {lea_time[i]=arr_time1[i]+ser_time[i];} } for(i=0;i<200;i++){ flcout< if(i!=0 && i%5==0) flcout< sta_time[i]=lea_time[i]-arr_time1[i]-ser_time[i];// if(sta_time[i]<0) { sta_time[i]=0; } } for(i=0;i<200;i++){ fscout< if(i!=0 && i%5==0) fscout< sta_sum+=sta_time[i];} //求平均等待时间 double ave;int peo_sum;for(i=0;i<200;i++){ if(lea_time[i]<540) peo_sum=i;} cout<<“总的服务人数为：”< 求离开人数和到达人数 #include #include int i,j; int arr_num[200];//到达人数arr int lea_num[200];//lea离开人数 int arr_jian=0;//时间间隔 double arr_time1[200];double lea_time[200];int peo_sum;int count=0;int count1=0;ifstream fcin(“d:arr_time1.txt”);ifstream flcin(“d:lea_time.txt”);ofstream fcout(“d:arr_num.txt”);ofstream flcout(“d:lea_num.txt”);for(i=0;i<200;i++){ fcin>>arr_time1[i]; flcin>>lea_time[i];} for(i=0;i<200;i++){ if(lea_time[i]<540) peo_sum=i;} while(arr_jian<540){ for(i=0;i { if(arr_time1[i]>arr_jian) { arr_num[count]=i; count++; //cout< break; } } for(j=0;j { if(lea_time[j]>arr_jian) { lea_num[count1]=j; count1++; break; } } arr_jian=arr_jian+5;} for(i=0;i<108;i++){ fcout< //cout< if(i!=0 && i%5==0) //cout< fcout< for(i=0;i<108;i++){ flcout< //cout< if(i!=0 && i%5==0) //cout< flcout< 求对长 #include int i;int max;int que[200];int arr_num[200];int lea_num[200];ifstream fcin(“d:arr_num.txt”);ifstream flcin(“d:lea_num.txt”);ofstream fcout(“d:que.txt”); for(i=0;i<200;i++){ fcin>>arr_num[i]; //cout< flcin>>lea_num[i]; //cout< for(i=0;i<200;i++){ que[i]=arr_num[i]-lea_num[i]; //cout< } for(i=0;i<200;i++){ fcout< if(i!=0 && i%5==0) { fcout< } } max=que[0];for(i=1;i<200;i++) { if(que[i]>max) { max=que[i]; //cout< } } cout<<“最大对长是”< 画图: function[maxque,mwait_t,mstay_t,queue_l,use_rate]=MM1queue(mean_arr,mean_lea,peo_num)status=zeros(3,peo_num); %用一个3行矩阵表示每个顾客的状态; %到达时间间隔，服务时间，等待时间;status(1,:)=exprnd(mean_arr,1,peo_num); %按照指数分布随机生成各顾客的到达间隔;status(2,:)=exprnd(mean_lea,1,peo_num); %按照指数分布随机生成各顾客的服务时间;for i=2:peo_num if status(1,i)<=status(2,i-1)+status(3,i-1) status(3,i)=status(2,i-1)+status(3,i-1)-status(1,i); else status(3,i)=0; end; %对状态进行更新； end;arr_time=cumsum(status(1,:));status(1,:)=arr_time;lea_time=sum(status);stairs([0 arr_time],0:peo_num); %绘出各顾客的到达时间图; hold on;stairs([0 lea_time],0:peo_num,'r'); %绘出各顾客的离去时间图;legend('Arrive curve','leave curve',0)hold off figure;plot(1:peo_num,status(3,:),'r:',1:peo_num,status(2,:)+status(3,:),'k-'); %绘出每个顾客的等待时间和停留时间;legend('Wait Time','Stay Time',0);n1=1;n2=1;mstay_t=(sum(status(2,:))+sum(status(3,:)))/peo_num;mwait_t=mean(status(3,:)); %求平均停留时间和等待时间;queue_num=zeros(1,2*peo_num+1);queue_time=zeros(1,2*peo_num+1);n3=1; %while循环求每个时间队列的长度;while n1<=peo_num n3=n3+1; if arr_time(n1) queue_num(1,n3)=n1-n2+1; queue_time(1,n3)=arr_time(n1); n1=n1+1; else queue_num(1,n3)=n1-n2-1; queue_time(1,n3)=lea_time(n2); n2=n2+1; end;end;while n2<=peo_num n3=n3+1; queue_num(1,n3)=peo_num-n2; queue_time(1,n3)=lea_time(n2); n2=n2+1;end;figure;stairs(queue_time,queue_num,'k'); %绘出队列长度的时间变化曲线, stairs 是Matlab的函数 legend('Queue Length Curve',0);hold off;temp=diff(queue_time);overtime=max(queue_time);queue_l=sum(temp.*queue_num(2:(2*peo_num+1)))/overtime;use_rate=sum(temp(find(queue_num)))/overtime;maxque=max(queue_num);% 最大队长 在MATLAB中命令窗口中输入MM1queue(2.86,3.22,175)数据结果： 随机到达时间arr_time 2.2218 2.91038 2.70151 3.20392 2.20729 2.23954 2.27037 2.12161 2.97105 2.59537 2.05195 2.33276 2.40885 2.54536 3.18395 4.34619 2.9621 4.03687 2.56005 4.3556 2.59767 2.6854 2.2156 2.35007 2.01546 3.16558 2.51725 2.4227 3.00499 2.68796 2.57445 2.29238 2.04275 3.56593 4.12181 3.14539 4.60806 2.85305 2.18215 4.15836 2.75386 2.45691 3.15095 3.84449 3.29556 2.35349 2.88082 2.96656 2.60517 3.09175 3.77562 2.12649 2.17347 2.28761 2.91709 2.59767 2.20084 3.64077 2.09167 2.30401 2.89137 2.78563 2.35564 2.60401 3.47721 2.31212 2.2892 2.26189 2.71001 3.23541 3.15543 4.04989 2.33905 2.60575 2.93069 2.63466 2.33025 2.67211 2.13304 2.46765 2.01119 2.66026 2.17867 4.26591 2.56115 2.84451 3.37485 2.22326 2.3109 3.08451 2.75872 3.02393 2.32155 2.37607 2.43489 3.70764 3.07631 2.56943 2.81941 2.81567 2.18215 3.78511 2.72393 2.02062 2.28013 2.03219 2.9324 4.02088 2.83606 2.01804 2.82241 2.23062 2.38448 2.15369 4.07996 2.02407 2.77847 2.93584 4.92381 4.07996 2.52143 2.10523 3.29291 2.34922 2.60807 2.83989 3.77091 2.4652 2.12096 2.36601 4.23257 2.29039 2.03278 3.42756 3.04233 2.80972 4.46149 2.04867 3.6673 2.04363 3.56409 4.8267 4.40435 3.60347 2.01375 4.41955 2.28406 2.49971 2.85853 2.11547 2.29079 2.2037 3.0078 2.43726 2.43963 3.82172 2.26189 3.14207 3.02297 2.39612 2.26381 3.59773 2.454 4.98197 3.60539 3.04233 3.21228 2.48553 2.16591 2.17244 2.25882 2.11773 3.77326 2.1113 3.15319 2.4011 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第五篇：数据结构课程设计报告
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