《数据结构》课程设计教学大纲(刘继华)

1、附件3：课程编号：11034205（11064204）数据结构课程设计教学大纲（Data Structure Course Design） 适用专业：计算机科学与技术、软件工程总学时：16 课程设计周数：2 学分：1制定单位：吕梁学院计算机科学与技术系 执笔者：刘继华 审核人：王三虎编写日期：2013年8月28日一、课程设计的目的与任务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。本课程设计的目的就是要达到理论与实际应用相结合，使同学们能够根据数据对象的特性，学会数据组织的方法，能把现实世界中的实际问题在计算机内部表示出来，并培养基本的、良好的程序设

2、计技能。通过这次设计，要求学生掌握数据结构的逻辑特性和物理表示，在数据结构的合理选择应用、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。二、课程设计的基本要求“数据结构课程设计”采用组长负责制，小组人员自行对系统模块进行划分和任务安排，每人都有独立需要完成的任务。教师在整个设计过程中，对每人进行阶段检查。在设计过程中，小组成员通力合作，共同克服困难完成最后的整合工作，培养了学生的团队精神。通过数据结构课程设计，使学生对整个课程的知识体系有较深入的理解，学生对各自选定问题的求解，使学生对整个课程的知识体系有较深

3、入的理解，帮助学生充分理解、巩固所学的基本概念、原理和方法，不仅可以并根据数据结构课程设计中存在的问题进行分析，提出未来要解决的问题，在运用本课程的知识解决实际问题方面得到锻炼，对锻炼学生的实践能力以及运用本课程的知识、方法解决更为复杂的实际问题有较好的启发和指导作用。使学生在运用数据结构、程序设计以及迄今为止所学课程中的各种基本技术和理论，在建立问题模型、构造求解算法、设计数据结构、编程及上机调试等方面得到全面的锻炼，同时在也加强了学生对程序设计的深入理解，从而能更深刻地理解数据结构的精髓。三、课程设计选题原则“数据结构课程设计”是一个综合性应用实验课程，在题目的选择上要覆盖多个章节的知识点

4、，难度较大。学生可以通过调研，提出项目的研究背景和意义，并给出需求分析。在课程设计正式开课前，要提前对学生说明课程设计的要求，同时要求学生自行分组（每组2-4人），学生自行选题，选题的思想是根据实际需要进行调研，所有的项目要来自于日常生活，以组为单位提交课程设计任务书，主要是以实用性为主，开发一个具有实际价值的项目。在两周内利用课余时间组内进行讨论，完成课程设计任务书的提交工作，包括课程设计的选题、项目的研究意义、项目的需求分析、组内分工、工作量的分配、项目的基本模块等内容。课程设计开始前每组必须提交任务书，老师根据学生的任务书给每组的选题评定出选题级别，作为整个课程设计成绩的一部分，要求各组

5、学生认真选择课题，注意课题的调研工作和需求分析。四、课程设计内容1、课程设计地点：计算机科学与技术系实验室等。2、设计内容（以下为参考内容）题目一：运动会分数统计*问题描述：参加运动会有n个学校，学校编号为1n。比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。项目编号为男子1m，女子m+1m+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=20,n=20）*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，3)可以按学校编号、学校总分、男女团体总分排序输出；4).可以按学校

6、编号查询学校某个项目的情况；可以按项目编号查询取得前三或前五名的学校。规定：输入数据形式和范围：20以内的整数（如果做得更好可以输入学校的名称，运动项目的名称）输出形式：有中文提示，各学校分数为整形界面要求：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；测试数据：要求使用1、全部合法数据；2、整体非法数据；3、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

7、果请在上交的资料中写明；题目二： 一元多项式计算*问题描述：能够按照指数降序排列建立并输出多项式；能够完成两个多项式的相加、相减，并将结果输入；在上交资料中请写明：存储结构、多项式相加的基本过程的算法（可以使用程序流程图） 、源程序、测试数据和结果、算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法；题目三：订票系统*问题描述：通过此系统可以实现如下功能：1）录入：可以录入航班情况（数据可以存储在一个数据文件中，数据结构、具体数据自定）2）查询：可以查询某个航线的情况（如，输入航班号，查询起降时间，起飞抵达城市，航班票价，票价折扣，确定航班是否满仓）；可以输入起飞抵达城市，查询飞机航班情况；3）订票

8、：（订票情况可以存在一个数据文件中，结构自己设定）可以订票，如果该航班已经无票，可以提供相关可选择航班；4）退票： 可退票，退票后修改相关数据文件；客户资料有姓名，证件号，订票数量及航班情况，订单要有编号。5）修改航班信息：当航班信息改变可以修改航班数据文件*要求：根据以上功能说明，设计航班信息，订票信息的存储结构，设计程序完成功能；题目四：迷宫求解*问题描述：可以输入一个任意大小的迷宫数据，用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径，并将路径输出；*要求：在上交资料中请写明：存储结构、基本算法（可以使用程序流程图）、源程序、测试数据和结果、算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法；题目五：文章

9、编辑*问题描述：输入一页文字，程序可以统计出文字、数字、空格的个数。静态存储一页文章，每行最多不超过80个字符，共N行。*要求（1）分别统计出其中英文字母数和空格数及整篇文章总字数；（2）统计某一字符串在文章中出现的次数，并输出该次数；（3）删除某一子串，并将后面的字符前移。*存储结构使用线性表，分别用几个子函数实现相应的功能；*输入数据的形式和范围：可以输入大写、小写的英文字母、任何数字及标点符号。*输出形式：（1）分行输出用户输入的各行字符；（2）分4行输出全部字母数、数字个数、空格个数、文章总字数（3）输出删除某一字符串后的文章；题目六： joseph环 *问题描述：编号是1，2，,n的

10、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。*要求：利用单向循环链表存储结构模拟此过程，按照出列的顺序输出各个人的编号。*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？*输入数据：建立输入处理输入数据，输入m的初值，n ，输入每个人的密码，建立单循环链表。*输出形式：建立一

11、个输出函数，将正确的输出序列题目七：猴子选大王*问题描述：一堆猴子都有编号，编号是1，2，3 .m ,这群猴子（m个）按照1-m的顺序围坐一圈，从第1开始数，每数到第N个，该猴子就要离开此圈，这样依次下来，直到圈中只剩下最后一只猴子，则该猴子为大王。*输入数据：输入m,n m,n 为整数，nm*输出形式：中文提示按照m个猴子，数n 个数的方法，输出为大王的猴子是几号 ，建立一个函数来实现此功能 题目八： 建立二叉树，层序、先序遍历（ 用递归或非递归的方法都可以）*问题描述：要求能够输入树的各个结点，并能够输出用不同方法遍历的遍历序列；分别建立建立二叉树存储结构的的输入函数、输出层序遍历序列的函

12、数、输出先序遍历序列的函数； 题目九： 赫夫曼树的建立 *问题描述：建立建立最优二叉树函数*要求：可以建立函数输入二叉树，并输出其赫夫曼树在上交资料中请写明：存储结构、 基本算法（可以使用程序流程图） 、输入输出、源程序、测试数据和结果、算法的时间复杂度、另外可以提出算法的改进方法；题目十： 纸牌游戏*问题描述：编号为1-52张牌，正面向上，从第2张开始，以2为基数，是2的倍数的牌翻一次，直到最后一张牌；然后，从第3张开始，以3为基数，是3的倍数的牌翻一次，直到最后一张牌；然后从第4张开始，以4为基数，是4的倍数的牌翻一次， 直到最后一张牌；.再依次5的倍数的牌翻一次，6的，7的 直到 以52

13、为基数的 翻过。输出：这时正面向上的牌有哪些？ 题目十一：图的建立及输出*问题描述：建立图的存储结构（图的类型可以是有向图、无向图、有向网、无向网，学生可以任选两种类型），能够输入图的顶点和边的信息，并存储到相应存储结构中，而后输出图的邻接矩阵。 题目十二：拓扑排序*问题描述：编写函数实现图的拓扑排序。题目十三：各种排序*问题描述：对30000个随机整数，利用插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序等排序方法进行排序，并统计每一种排序上机所花费的时间。*输入的数据形式为任何一个正整数，大小不限。*输出的形式：数字大小逐个递增的数列?题目十四：图的遍历*问题描述：对任意

14、给定的图（顶点数和边数自定），建立它的邻接表并输出，然后利用队列的五种基本运算（置空队列、进队、出队、取队头元素、判队空）实现图的广度优先搜索周游。题目十五：线性表的操作*问题描述：利作链表的插入运算建立线性链表，然后利用链表的查找、删除、计数、输出等运算反复实现链表的这些操作（插入、删除、查找、计数、输出单独写成函数的形式），并能在屏幕上输出操作前后的结果。题目十六：长整数四则运算*问题描述：设计一个实现任意长的整数进行加法运算的演示程序。*基本要求：利用双向循环链表实现长整数的存储，每个结点含一个整形变量。任何整形变量的范围是 -(215 - 1) (215 - 1)。输入和输出形式：按中

15、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“999（4）1,0001,0001；-1,0001,0001；应输出“0”。（5）1,0001,0001；-1,0001,0000；应输出“1”。（6）-9999,9999,9999；-9999,9999,9999；应输出“1,9999,9999,9998”。（7）1,0000,9999,9999；1；应输出“1,0001,0000,0000”。*

16、实现提示：（1）每个结点中可以存放的最大整数为32767，才能保证两数相加不会溢出，但若这样存放，即相当于按32768进制存放，在十进制与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的4位，即不超过9999的非负整数，整个链表表示为万进制。（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。题目十七：马踏棋盘*问题描述：将马随机放在国际象棋的8* 8棋盘Bord88的某个方格中，马按走棋规则进行移动。要求每个方格上只进入一次，走遍棋

17、盘上全部64个方格。编制非递归程序，求出马的行走路线 ，并按求出的行走路线，将数字1，2，64依次填入个8* 8的方阵，输出之。*测试数据：由读者指定,可自行指定一个马的初始位置。*实现提示：每次在多个可走位置中选择一个进行试探，其余未曾试探过的可走位置必须用适当结构妥善管理，以备试探失败时的“回溯”(悔棋)使用。题目十八：校园导游咨询*问题描述： （1）设计你的学校的校园平面图，所含景点不少于10个。以图中顶点表示学校各景点，存放景点名称、代号、简介等信息；以边表示路径，存放路径长度等相关信息。（2）为来访客人提供图中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的简单路径。 （3）为

18、来访客人提供图中任意景点相关信息的查询。*测试数据：由读者根据实际情况指定。*实现提示：一般情况下，校园的道路是双向通行的，可设校园平面图是一个无向网。顶点和边均含有相关信息。题目十九：编制一个求解迷宫通路的图形界面演示程序。*问题描述：1） 输入一个任意大小的迷宫，任设起点、终点、障碍，用栈求出一条走出迷宫的路径，并显示在屏幕上。2） 根据用户界面提示，用键盘输入。Home键设置迷宫起点，End键设终点，上下左右箭头键移动，Enter键添加墙，Del键删除墙，完成后按F9键演示，Esc键退出。3）橙色的实心小圆圈表示起点，绿色实心圆圈表示终点，空心圆圈表示足迹，红色方块表示墙。4）本程序只求

19、出一条成功的通路，但若对求解函数MazePath稍加更改即可求得全部路径。此外，因受图形界面限制，不能保存或载入测试文件（此功能可在Maze_text中实现）。5）当未输入起点时，消息显示“Error： You must set Startplace.”；未输入终点时，显示“Error： You must set Endplace.” 找到路径时，屏幕显示足迹，并在消息框出现Path found，否则消去足迹，显示Path not found.题目二十：一元稀疏多项式计算器*问题描述：一元多项式简单计算器的基本功能是：（1）输入并建立多项式；（2）输出多项式，输出形式为整数序列n,c1,e1,

20、c2,e2,cn,en，其中n是多项式的项数，ci和ei分别是第I项的系数和指数，序列指指数降序排列；（3）多项式a和b相加，建立多项式a+b；（4）多项式a和b相减，建立多项式a-b。*实现提示：用带头结点的单链表存储多项式，多项式的项数存在头结点。题目二十一：算术表达式求值演示*问题描述：表达式求值是实现程序设计语言的基本问题之一，也是栈的应用的一个典型例子。设计一个程序，演示用算符优先法对算术表达式求值的过程。*基本要求：以字符序列的形式从终端上输入语法正确的、不含变量的整数表达式。利用教材中给出的算符优先关系，实现对算术四则混合运算表达式的求值，并仿照教材例3-1演示在求值中运算符栈、

21、运算数栈、输入字符和主要操作的变化过程。*实现提示：（1）设置运算栈和运算数栈辅助分析算符优先关系。（2）在输入表达式的字符序列的同时，完成运算符和运算数（整数）的识别处理，以及相应的运算。（3）在识别出运算数的同时，要将其字符序列形式转换成整数形式。*选作内容：（1）扩充运算符集，如增加乘方、单目减、赋值等运算；（2）运算量可以是变量；（3）运算量可以是实数类型；（4）计数器的功能和仿镇界面。题目二十二：稀疏矩阵运算器*问题描述：稀疏矩阵是指那些多数元素为0的矩阵。利用“稀疏”特点进行存储和计算可以大大节省存储空间，提高计算效率。实现一个能进行稀疏矩阵基本原酸的运算器。*基本要求：以“带行逻辑链接信息”的三元组顺序表