数据结构课程设计报告 关键路径的实现

1、青岛理工大学数据结构课程设计报告题目： 关键路径的实现院（系）：计算机工程学院 学生姓名: 班级： 学号:起迄日期: 2014.7.82014.7.19指导教师: 张艳 一、需求分析1.问题描述 找出实际工程中的关键路径，合理安排关键活动的施工顺序。要求：(1)表示工程的图可以用邻接表或邻接矩阵存储；(2)应能以图形的方式输出图；(3)输出关键路径和关键活动。2.基本功能 (1)用邻接表存储有向图并建立AOE网 CreateGraph（）； (2)用图形的形式输出有向图Display(); (3)输出关键路径和关键活动 SearchMapPath（）； 3.输入输出 输入: (1)有向图的顶点

2、数和弧数，都是int型，中间用空格隔开； (2)图中的各个顶点的值，char型; (3)图中弧的权值、起点、终点,都是int型，中间用空格隔开； 输出： 起点（char）、终点(char) 、最早开始时间(int)、最迟开始时间(int)、差值(int)、是否为关键活动、关键路径。二、 概要设计1.设计思路：(1) 输入图的顶点数和弧数。(2) 输入这个图中每段弧的起始点及权值。 (3) 用输入的数据建立AOE网。(4) 用邻接表来存储图的这些信息。 (5) 用CreateGraph( )函数建立AOE图。(6)用Display()函数输出AOE图。(7) 用SearchMapPath ( )

3、函数求出最长路径，并输出关键路径。(8) 编写程序。 2.数据结构设计：（1）逻辑结构采用图状的结构。图是一种较线性表和树更为复杂的数据结构。在线性表中，数据元素之间仅有线性关系，每个数据元素只有一个直接前驱和一个直接后继；在树形结构中，数据元素之间有着明显的层次关系，并且每一层上的数据元素可能和下一层中多个元素（即其孩子结点）相关，但只能和上一层中一个元素（即其双亲结点）相关；而在图形结构中，结点之间的关系可以是任意的，图中任意两个数据元素之间都可能相关。而由于本程序的操作对象是有向图，所以必须采用图状的结构。（2）存储结构采用链式的结构。由于图的结构比较复杂，任意两个顶点之间都可能存在联系

4、，因此无法以数据元素在存储区中的物理位置来表示元素之间的关系，即图没有顺序映象的存储结构，因此采用链式的存储结构。（3）抽象数据类型图的定义如下：ADT Graph 数据对象V：V是具有相同特性的数据元素的集合，称为顶点集。数据关系R： R=VR VR=|v,wV且P（v,w）,表示从v到w的弧，谓词P（v,w）定义了弧的意义或信息基本操作P：CreateGraph(&G,V,VR );初始条件：V是图的顶点集，VR是图中弧的集合。操作结果：按V和VR的定义构造图G。 SearchMapPath (&G,V,VR )；初始条件：V是图的顶点集，VR是图中弧的集合。操作结果：求出最长路径，并输出

5、关键路径。Display(&G,V,VR)；初始条件：V是图的顶点集，VR是图中弧的集合。操作结果：以图形的形式输出图。ADT Graph3. 软件结构设计：三、 详细设计 1. 定义程序中所有用到的数据及其数据结构: 邻接表的存储单元: typedef struct node int adjvex; int w; struct node *nextedge; edgenode; 表头结点: typedef struct char data; int id;int x,y; /顶点的横坐标、纵坐标 edgenode *firstedge; vexnode; 2 主函数和其他函数的伪码算法:主函

6、数：void main() int vexnumber,arcnumber; printf(请输入这个图中的节点数和弧数:); scanf(%d %d,&vexnumber,&arcnumber); vexnode* Graph=(vexnode*)malloc(vexnumber*sizeof(vexnode); CreateGraph(Graph,vexnumber,arcnumber); SearchMapPath(Graph,vexnumber,arcnumber); 建立AOE网函数：void CreateGraph(vexnode* Graph,int vexnumber,int

7、arcnumber) int begin,end,duttem; char ch; edgenode *p; /输入顶点信息存储在顶点表中，并初始化该顶点的便表。 for(int i=0;ivexnumber;i+) Graphi.id =0; Graphi.firstedge =NULL; /输入边所依附的两个顶点的序号i和j然后生成新的邻接点序号为j的/边表结点,将该结点插入到第i个表头部。printf(请输入这个图中的各个顶点的值:n); for(i=0;ivexnumber;i+) scanf(%s,&ch); Graphi.data=ch; printf(请输入图中弧的权值、起点、终

8、点:（中间用空格隔开）n); for(int k=0;kadjvex =end-1; p-w =duttem; Graphend-1.id +; p-nextedge =Graphbegin-1.firstedge ; Graphbegin-1.firstedge =p; 显示有向图函数：void Display(vexnode* Graph,int vexnumber,int arcnumber)int i;int arw6;edgenode *p;initgraph(400, 600);for(i=0;ivexnumber;i+)if(i%3=0|i=0) outtextxy(100,50

9、*(i+1), Graphi.data);Graphi.x=100;Graphi.y=50*(i+1);if(i%3=1|i=1) outtextxy(10,50*(i+1), Graphi.data);Graphi.x=10;Graphi.y=50*(i+1);if(i%3=2|i=2)outtextxy(200,50*i, Graphi.data);Graphi.x=200;Graphi.y=50*i;for(i=0;iadjvex.x,Graphp-adjvex.y);outtextxy(Graphi.x+Graphp-adjvex.x)/2,(Graphi.y+Graphp-adjve

10、x.y)/2,p-w+48);arw0=Graphp-adjvex.x+5;arw1=Graphp-adjvex.y-10;arw2=Graphp-adjvex.x;arw3=Graphp-adjvex.y;arw4=Graphp-adjvex.x+5;arw5=Graphp-adjvex.y+10;drawpoly(3,arw);p=p-nextedge;getch();closegraph(); 求解关键路径函数：int SearchMapPath(vexnode* Graph,int vexnumber,int arcnumber) int totaltime=0;int m=0; in

11、t i,j,k,t; char sv100; int front,rear; int *topology_queue,*vl,*ve,*el,*ee; front=rear=-1; t=0; topology_queue=(int*)malloc(vexnumber*sizeof(int); vl=(int*)malloc(vexnumber*sizeof(int); ve=(int*)malloc(vexnumber*sizeof(int); el=(int*)malloc(arcnumber*sizeof(int); ee=(int*)malloc(arcnumber*sizeof(int

12、); edgenode *p; for(i=0;ivexnumber;i+) vei=0; for(i=0;iadjvex; Graphk.id -; if(vej+p-w vek) vek=vej+p-w ; if(Graphk.id =0) topology_queue+rear=k; p=p-nextedge ; if(mvexnumber) printf(n该图中存在回路，不可计算出关键路径！n); return 0; totaltime=vevexnumber-1; for(i=0;i=0;i-) j=topology_queuei; p=Graphj.firstedge; whil

13、e(p) k=p-adjvex ; if(vlk-p-w )w; p=p-nextedge; printf(| 起点 | 终点 | 最早开始时间 | 最迟开始时间 | 差值 | n); i=0; for(j=0;jadjvex ; ee+i=vej; eli=vlk-p-w; printf(| %4c | %4c | %12d | %12d | %4d |,Graphj.data ,Graphk.data ,eei,eli,eli-eei); if(eli=eei) printf( 是关键活动 ); svt=Graphj.data;t+; printf(n); p=p-nextedge; pr

14、intf(关键路径为：); svt=Graphvexnumber-1.data; for(i=0;i=t;i+) printf(%c,svi);if(svi!=Graphvexnumber-1.data)printf(); printf(n); return 1; 3. 主要函数的程序流程图： 4. 画出函数之间的调用关系图:四、 调试分析 1.实际完成的情况说明: 本程序完成的功能是：显示用户从键盘输入的有向图，并计算出其关键路径。支持用户输入char型的顶点值，int型的弧数和顶点数，int型的权值；2.程序的性能分析：本程序的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O（1）。3.上机过程中出现

15、的问题及其解决方案：（1）有向图的存储。存储时，由于对邻接表的具体代码实现不了解，导致在写这部分程序的过程中遇到不少麻烦，比如如何在结点里添加指向下一邻接结点的指针等，后来查阅了教材，解决了这一部分的问题。（2）有向图的显示。如何在屏幕上以图形的形式输出图，困惑了我好久。通过在网上查找资料及寻找帮助，明白了需在头文件里添加graphics.h文件，并使用该库里的line()函数和outtextxy()函数。接着是如何显示带箭头的直线，由于graphics.h库里不含有画带箭头的直线的函数，于是，我使用了画多边形的函数drawpoly()来实现箭头，但是这个函数的第二个形参类型是数组型的，需用数

16、组来存储三个点的坐标信息。（3）关键路径的求解。由于对关键路径的基本算法不了解，所以特地查阅了这一方面的书籍，了解了关键路径的基本算法。4.程序中可以改进的地方说明：有向图的显示里，箭头无法随直线的斜率的变化而变化，顶点值与箭头重合，看不清箭头的方向。5.程序中可以扩充的功能及设计实现假想：应能显示多个有向图，能求解多个有向图的关键路径，关键活动。界面可以做成可视化，人性化的界面。5、 测试结果（1）输入一组可以构成AOE网的顶点与弧的数据 （2） 输入一组不可构成AOE网的顶点与弧的数据（即存在回路）6、 用户手册(1) 输入图中的节点数与弧数 （2）输入图中各个顶点的值 （3）输入图中弧的

17、权值、起点、终点（4）按回车键 （5） 按回车键（6）按任意键 七、体会与自我评价 通过本次课程设，掌握了邻接表的存储结构，图形显示的一些函数的使用以及关键路径的求法。在实验过程中出现了不少的问题，通过查阅资料，向老师、同学寻求帮助，解决了出现的问题。从这次的课程设计任务中我深刻地体会到：任何事情并不像我们想的那样艰难。刚开始拿到这个课设任务时，对于关键路径很是发怵，因为之前对这一部分的知识运用的少，再加上任务书上还要求以图形的形式显示有向图，在这次课设之前，我从来没有接触过图形处理的函数。然而，俗话说“世上无难事，只怕有心人”，通过积极地查阅书籍，上网查找资料，这些困难都一个个的迎刃而解。并且在解决这些困难的同时，自己也复习并掌握了这些知识。本次课设遇到了很多理论课上所没有遇到过的问题，也让理论课上所学的理论得到验证和使用，通过实际操作，扎实了理论知识，开拓了自己的算法思想。通过本次课设，更让我意识到团队合作的力量，通过小组成员的讨论和互相解惑，学到很多自己没有遇到过的问题的解决办法，学会了如何在团队合作中互帮互助，共同进步。