高校专用通信网络建设

1、淮 海 工 学 院 计算机工程学院课程设计报告设计名称： 数据结构课程设计 选题名称： 高校专用通信网络建设 姓 名： 学 号： 专业班级： 计算机科学 系 （院）： 计算机工程学院 设计时间： 2014.12.222015.1.4 设计地点： 计算机实验室、教室 成绩：指导教师评语： 签名： 年 月 日数据结构课程设计报告 第 31 页，共 页1课程设计目的1、训练学生灵活应用所学数据结构知识，独立完成问题分析，结合数据结构理论知识，编写程序求解指定问题。 2、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；3、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

2、力；4、训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发，巩固、深化学生的理论知识，提高编程水平，并在此过程中培养他们严谨的科学态度和良好的工作作风。2课程设计任务与要求：任务根据教材数据结构-C语言描述（耿国华主编）和参考书数据结构题集（C语言版）（严蔚敏、吴伟民主编）选择课程设计题目，要求通过设计，在数据结构的逻辑特性和物理表示、数据结构的选择应用、算法的设计及其实现等方面加深对课程基本内容的理解和综合运用。设计题目从任务书所列选题表中选取，每班每题不得超过2人。学生自选课题。学生原则上可以结合个人爱好自选课题，要求课题有一定的深度与难度，有一定的算法复杂性，能够巩固数据结构课程所学的知识。

3、学生自选课题需在18周前报课程设计指导教师批准方可生效。要求：1、在处理每个题目时，要求从分析题目的需求入手，按设计抽象数据类型、构思算法、通过设计实现抽象数据类型、编制上机程序和上机调试等若干步骤完成题目，最终写出完整的分析报告。前期准备工作完备与否直接影响到后序上机调试工作的效率。在程序设计阶段应尽量利用已有的标准函数，加大代码的重用率。 2、设计的题目要求达到一定工作量（300行以上代码），并具有一定的深度和难度。3、程序设计语言推荐使用C/C+，程序书写规范，源程序需加必要的注释;4、每位同学需提交可独立运行的程序；5、每位同学需独立提交设计报告书（每人一份），要求编排格式统一、规范、

4、内容充实，不少于10页（代码不算）；6、课程设计实践作为培养学生动手能力的一种手段，单独考核。 3课程设计说明书一 需求分析问题描述 中国移动公司正在积极推广3G通信应用，计划在江苏高校之间建立一个专用通信网络，请为其规划一个投资最省的通信线路架设方案。数据需求高校（高校名称，地址，数量）高校间的线路线路的成本功能需求 能够构造通信网络系统，编辑通信网络系统，销毁通信网络系统，添加高校，删除高校，修改高校名，添加高校间的线路，删除高校间的线路，修改线路的成本，能生成最佳方案，输出通信网络系统，保存通信网络系统。性能需求 输出方案的结果直观、明确高校专用通信网络建设二 概要设计 保存通信网络输出

5、通信网络生成最佳方案编辑通信网络构造通信网络修改线路成本添加删除高校间的线路修改高校名添加删除高校销毁通信网络ADT LinearList数据元素：D=ai|aiD0,i=1,2，n，n0，D0为高校关系：S=ai,ai+1|ai,ai+1D0，i=1,2，n-1基本操作：InitList(L) 初始化L为空表DestoryList(L) 销毁LClearList(L) 将L置为空表ListLength(L) 若L为空表则返回0，否则返回表中元素个数Locate(L,e) 若L中存在元素e则将当前指针指向e所在位置并返回真GetData(L,i) 返回L中第i个元素的值InsList(L,I,

6、e) 在L中第i个位置插入e，L的长度增加1DelList(L,I,&e) 删除L的第i个元素，并用e返回其值，L长度减少1ADT LinearList数据定义：typedef struct ArcNodeint adj;/权值ArcNode;typedef struct string vexsMAX_VERTEX_NUM;/顶点 ArcNode arcsMAX_VERTEX_NUMMAX_VERTEX_NUM;/邻接矩阵 int vexnum,arcnum;/顶点数和边数graph;/图的类型typedef struct string adjvex;int lowcost;minsi

7、de;/求最小生成树时的辅助数组的类void menu(graph *g); /菜单void Editgraph(graph *g); /编辑通信网络系统int Creategraph(graph *g) /创建通信网络系统int InsertVex(graph *g,string v) /添加高校void ChangeVex(graph *g,string v) /修改高校名int InsertArc(graph *g,string v,string w) /添加高校间的路线int DeleteArc(graph *g,string v,string w) /删除高校间的路线void Cha

8、ngeWeight(graph *g,string v,string w) /修改高校间的路线及其成本int Destroygraph(graph *g) /销毁通信网络系统int Display(graph *g) /输出通信网络系统void save(graph *g) /保存通信网络系统main()主函数Menu()菜单 m n InPutNumber(m)InsertVex()Creategraph()Destorygraph()ChangeVex()DeleteVex()三 详细设计创建通信系统int Creategraph(graph *g) int i,j,k,w; string

9、 va,vb;读取文件"通信网络.txt" if(未找到文件) cout<<"open error!"<<endl;return 0; 从文件读入顶点数 从文件读入边数 顶点向量 infile>>(*g).vexsi; 初始化邻接矩阵 for(j=0;j<(*g).vexnum;+j)(*g).arcsij.adj=INFINITY; /网 for(k=0;k<(*g).arcnum;+k) infile>>va>>vb>>w; i=LocateVex(g,va); j=

10、LocateVex(g,vb); 无向网 infile.close(); return 1;开始创建通信系统能否读取文件 N YOpen error 创建成功 结束添加高校 int InsertVex(graph *g,string v) /在图g中增添新顶点vif(顶点数为0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system(暂停);Editgraph(g);cout<<"请输入要添加的高校名:"cin>>v;int n=LocateVex(g,v);if(高校名重复)cout<<"该高校已存

11、在!n"system(暂停);Editgraph(g); int i; 构造新顶点向量 for(i=0;i<=(*g).vexnum;i+) 初始化该行邻接矩阵的值 初始化该列邻接矩阵的值 图g的顶点数加1 return 1;删除学校int DeleteVex(graph *g,string v) / 删除g中顶点v及其相关的弧if(顶点数为0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system(暂停);Editgraph(g);int k=LocateVex(g,v);if(k<0)cout<<"不存在该学校!n&q

12、uot;system(暂停);Editgraph(g);int i,j; int m=0; if（ v不是图g的顶点） return 0; m=无限; for(j=0;j<(*g).vexnum;j+) if(有入弧或边) 修改弧数 for(序号k后面的顶点向量依次前移) (*g).vexsj-1=(*g).vexsj; for(i=0;i<(*g).vexnum;i+) for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+) 移动待删除顶点之后的矩阵元素 for(i=0;i<(*g).vexnum;i+) for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+)移

13、动待删除顶点之下的矩阵元素 更新图的顶点数 return 1;修改高校名void ChangeVex(graph *g,string v)/修改高校名cout<<"请输入要修改的高校名:"cin>>v;int n=LocateVex(g,v);if(n<0)cout<<"不存在该学校!n"system(暂停);Editgraph(g);string s;cout<<"请输入修改后的高校名:"cin>>s;g->vexsn=s;添加路线int InsertArc(g

14、raph *g,string v,string w)/在g中增添弧<v,w>,若g是无向的,则还增添对称弧<w,v>if(顶点数为0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system(暂停);Editgraph(g);cout<<"请输入要添加的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int v1,w1; v1=LocateVex(g,v); /尾 w1=LocateVex(g,w); /头 if(v1<0|w1<0|v1=w1)cout<<"高

15、校名输入错误!n"system(暂停);Editgraph(g);else if(路线两头高校名重复)cout<<"该线路已存在!n"system(暂停);Editgraph(g); 弧或边数加1 cout<<"请输入该条线路的建设费用:" cin>>(*g).arcsv1w1.adj;bool bRet = cin.good(); if(!bRet)cout<<"输入的成本不是整型的!n"system(暂停);exit(0); (*g).arcsw1v1.adj=(*g).a

16、rcsv1w1.adj;return 1;删除线路int DeleteArc(graph *g,string v,string w) /在g中删除弧<v,w>,若g是无向的,则还删除对称弧<w,v> if(顶点数为0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system(暂停);Editgraph(g);cout<<"请输入要删除的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int n=LocateVex(g,v);int m=LocateVex(g,w);if(m<0|n<

17、0|m=n)cout<<"学校名输入错误!n"system(暂停);Editgraph(g);else if(花费无限)cout<<"不存在该线路!n" system(暂停);编辑 g->arcsnm.adj=INFINITY;(*g).arcsmn.adj=(*g).arcsnm.adj;(*g).arcnum-; return 1;四 程序设计与调试分析1. 程序中运用到大多的插入与删除，但应前期需求分析的准备工作不充分，导致程序运行功能不全，比如查找时关于此书的信息不能全部显示出来，并且添加删除时库存的变化不能直接显示

18、出来。程序的健壮性不能达到预期的结果，这些都是需要改进的。2. 在程序中的函数调用是个非常重要的部分，也是经常需要用到的，在编写程序过程中，因为函数调用不准确，使得循环进不去，后来改变函数的调用关系，才达到了预期结果。五 用户手册【使用说明】1. 进入高校专用通信网络系统2. 选择1.构造通信网络系统，显示出10个高校45条线路的通信系统矩阵。3. 若创建成功，选择2.编辑通信网络系统，显示出功能18。4. 若要销毁系统，选择1.销毁通信网络系统。5. 若要添加高校，选择2.添加一个高校，并输入要添加的高校名。6. 若要删除高校，选择3.删除一个高校，并输入要删除的高校名。若输入的高校名不存在

19、，则显示不存在该学校。7. 若要修改高校名，选择4.修改高校名，并输入要修改的高校名。若输入的高校名不存在，则显示不存在该学校。8. 若要添加高校间的线路，选择5.添加一条高线间的线路，并输入要添加线路两端的高校名。若输入的高校名错误在则显示学校名输入错误。9. 若要删除高线间的线路，选择6.删除一条高校间的线路，并输入要删除线路两端的高校名。若输入的高校名不存在则显示学校名输入错误。10. 若要修改线路的成本，选择7.修改线路的成本，并输入要删除线路连段的高校名。若输入的高校名不存在则显示学校名输入错误。11. 若要推出编辑通信网络系统，选择8.退出。回到高校专用通信网络建设系统。12. 若

20、要生成最佳方案，选择3.生成最佳方案。并输入起始学校和要保存的文件名。13. 若要输出通信网络系统，选择4.输出通信网络系统。14. 若要保存通信网络系统，选择5.保存通信网络系统。并输入要保存的文件名。15. 退出，选择6.退出系统。六 测试成果构造通信网络系统编辑通信网络系统，添加一个高校删除一个高校修改高校名添加一条高校间的线路删除高校间的线路修改高校间的成本生成最佳路线输出通信网络系统保存通信网络系统七 附录（源程序清单）#include "stdafx.h"#include <iostream>#include <iomanip>#incl

21、ude <windows.h>#include <fstream>#include <string>#define MAX_VERTEX_NUM 30#define INFINITY 32768using namespace std;typedef struct ArcNodeint adj;/权值ArcNode;typedef struct string vexsMAX_VERTEX_NUM;/顶点ArcNode arcsMAX_VERTEX_NUMMAX_VERTEX_NUM;/邻接矩阵int vexnum,arcnum;/顶点数和边数graph;/图的

22、类型void menu(graph *g);void Editgraph(graph *g);int LocateVex(graph *g,string v)/求顶点位置函数,若v存在,输出j;若不存在,输出0int j=-1,k;for(k=0;k<g->vexnum;k+)if(g->vexsk=v)/判断是否存在顶点vj=k;break;return j;int Creategraph(graph *g)/采用邻接矩阵法,构造有向网g int i,j,k,w; string va,vb; ifstream infile("通信网络.txt",ios:

23、in);/从文件中读入数据 if(!infile) cout<<"open error!"<<endl;return 0; infile>>g->vexnum;/从文件读入顶点数 infile>>g->arcnum;/从文件读入边数 for(i=0;i<g->vexnum;+i) /顶点向量 infile>>(*g).vexsi; for(i=0;i<(*g).vexnum;+i) /初始化邻接矩阵 for(j=0;j<(*g).vexnum;+j)(*g).arcsij.adj

24、=INFINITY; /网 for(k=0;k<(*g).arcnum;+k) infile>>va>>vb>>w; i=LocateVex(g,va); j=LocateVex(g,vb); (*g).arcsij.adj=(*g).arcsji.adj=w; /无向网 infile.close(); return 1;int InsertVex(graph *g,string v) /在图g中增添新顶点vif(g->vexnum=0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system("pause&q

25、uot;);Editgraph(g);cout<<"请输入要添加的高校名:"cin>>v;int n=LocateVex(g,v);if(n>=0&&v=g->vexsn)cout<<"该高校已存在!n"system("pause");Editgraph(g); int i; (*g).vexs(*g).vexnum=v; /构造新顶点向量 for(i=0;i<=(*g).vexnum;i+) (*g).arcs(*g).vexnumi.adj=INFINITY;

26、/初始化该行邻接矩阵的值 (*g).arcsi(*g).vexnum.adj=INFINITY; /初始化该列邻接矩阵的值 (*g).vexnum+=1; / 图g的顶点数加1 return 1;int DeleteVex(graph *g,string v) / 删除g中顶点v及其相关的弧if(g->vexnum=0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system("pause");Editgraph(g);int k=LocateVex(g,v);if(k<0)cout<<"不存在该学校!n"

27、;system("pause");Editgraph(g);int i,j; int m=0; if(k<0) /v不是图g的顶点 return 0; m=INFINITY; for(j=0;j<(*g).vexnum;j+) if(*g).arcsjk.adj!=m) /有入弧或边 (*g).arcnum-; /修改弧数 for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+) /序号k后面的顶点向量依次前移(*g).vexsj-1=(*g).vexsj; for(i=0;i<(*g).vexnum;i+) for(j=k+1;j<(*g).v

28、exnum;j+) (*g).arcsij-1=(*g).arcsij; /移动待删除顶点之后的矩阵元素 for(i=0;i<(*g).vexnum;i+) for(j=k+1;j<(*g).vexnum;j+)(*g).arcsj-1i=(*g).arcsji; /移动待删除顶点之下的矩阵元素 (*g).vexnum-; /更新图的顶点数 return 1;void ChangeVex(graph *g,string v)/修改高校名cout<<"请输入要修改的高校名:"cin>>v;int n=LocateVex(g,v);if(n&

29、lt;0)cout<<"不存在该学校!n"system("pause");Editgraph(g);string s;cout<<"请输入修改后的高校名:"cin>>s;g->vexsn=s;int InsertArc(graph *g,string v,string w)/在g中增添弧<v,w>,若g是无向的,则还增添对称弧<w,v>if(g->vexnum=0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system("pa

30、use");Editgraph(g);cout<<"请输入要添加的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int v1,w1; v1=LocateVex(g,v); /尾 w1=LocateVex(g,w); /头 if(v1<0|w1<0|v1=w1)cout<<"高校名输入错误!n"system("pause");Editgraph(g);else if(g->arcsv1w1.adj!=INFINITY)cout<<"该线路已存在

31、!n"system("pause");Editgraph(g); (*g).arcnum+; /弧或边数加1 cout<<"请输入该条线路的建设费用:" cin>>(*g).arcsv1w1.adj;bool bRet = cin.good(); if(!bRet)cout<<"输入的成本不是整型的!n"system("pause");exit(0); (*g).arcsw1v1.adj=(*g).arcsv1w1.adj;return 1;int DeleteArc(

32、graph *g,string v,string w) /在g中删除弧<v,w>,若g是无向的,则还删除对称弧<w,v> if(g->vexnum=0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system("pause");Editgraph(g);cout<<"请输入要删除的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int n=LocateVex(g,v);int m=LocateVex(g,w);if(m<0|n<0|m=n)cout<&

33、lt;"学校名输入错误!n"system("pause");Editgraph(g);else if(g->arcsnm.adj=INFINITY)cout<<"不存在该线路!n" system("pause");Editgraph(g); g->arcsnm.adj=INFINITY;(*g).arcsmn.adj=(*g).arcsnm.adj;(*g).arcnum-; return 1;void ChangeWeight(graph *g,string v,string w)cout

34、<<"请输入要修改的线路的两端的高校名:"cin>>v>>w;int m=LocateVex(g,v);int n=LocateVex(g,w);if(m<0|n<0)cout<<"输入的学校不存在!n"system("pause");Editgraph(g);else if(g->arcsnm.adj=INFINITY)cout<<"不存在该线路!n" system("pause");Editgraph(g);cha

35、r s;cout<<"请输入该路线修改后的成本:"cin>>s;fflush(stdin);bool bRet = cin.good(); if(!bRet)cout<<"输入的成本不是整型的!n"system("pause");exit(0);elseg->arcsmn.adj=g->arcsnm.adj=s;int Destroygraph(graph *g) /销毁图g if(g->vexnum=0)cout<<"未建立通信网络系统!n"sys

36、tem("pause");Editgraph(g);int i; for(i=0;i<(*g).vexnum;i+)/删除所有的点和边DeleteVex(g,g->vexsi);(*g).vexnum=0; (*g).arcnum=0;return 1;int Display(graph *g)/以矩阵方式输出图if(g->vexnum=0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system("pause");menu(g);int i,j;cout<<g->vexnum<<

37、"个高校"<<g->arcnum<<"条线路的通信系统如下面的矩阵:nn"cout<<" "for(i=0;i<g->vexnum;i+)cout<<setw(2)<<" "<<g->vexsi<<" "cout<<endl;for(i=0;i<g->vexnum;i+)cout<<g->vexsi<<" "for(

38、j=0;j<g->vexnum;j+)if(g->arcsij.adj=INFINITY)cout<<setw(5)<<""<<" "elsecout<<setw(5)<<g->arcsij.adj<<" "cout<<endl;return 1;/普里姆算法typedef struct string adjvex;int lowcost;minside;/求最小生成树时的辅助数组的类int minimum(graph *G,m

39、inside closedgeMAX_VERTEX_NUM) /求closedgei.lowcost最小值，并返回iint i=0,j,k,min;while(closedgei.lowcost=0)/找到第一个值不为0的closedgei.lowcost的序号i+;min=closedgei.lowcost;/min标记第一个不为0的值k=i;for(j=i+1;j<G->vexnum;j+)/继续查找if(closedgej.lowcost>0&&closedgej.lowcost<min)min=closedgej.lowcost;k=j;retu

40、rn k;/返回当前最小正值的序号void MiniSpanTree_Prim(graph *g,string s)static int sum=0;if(g->vexnum=0)cout<<"未建立通信网络系统!n"system("pause");menu(g);cout<<"请输入起始学校:"cin>>s;int n=LocateVex(g,s);if(n<0)cout<<"不存在该学校!n"system("pause");menu

41、(g);minside closedgeMAX_VERTEX_NUM;int k=LocateVex(g,s);string a30,b30;/a,b为中间变量，用来存放边的顶点closedgek.lowcost=0;/初始化，U=sfor(int i=0;i<g->vexnum;i+)/初始化closedgekif(i!=k)closedgei.adjvex=s;closedgei.lowcost=g->arcski.adj; char name20;cout<<"输入要保存的文件名:"cin>>name;strcat(name,

42、".txt");ofstream outfile(name);outfile<<"最佳方案:n"cout<<"最佳方案:n"for(int e=1;e<=g->vexnum-1;e+)/找到n-1条边int k0=minimum(g,closedge);string u0=closedgek0.adjvex;string v0=g->vexsk0;ae=u0;be=v0;int m=LocateVex(g,u0);int n=LocateVex(g,v0);cout<<"

43、("<<u0<<"->"<<v0<<")t成本为:"<<g->arcsmn.adj<<endl;outfile<<"("<<u0<<"->"<<v0<<")t成本为:"<<g->arcsmn.adj<<endl;sum+=g->arcsmn.adj;closedgek0.lowcost=0;for(i=

44、0;i<g->vexnum;i+)if(g->arcsk0i.adj<closedgei.lowcost)closedgei.lowcost=g->arcsk0i.adj;closedgei.adjvex=v0;cout<<"总成本:"<<sum<<endl;outfile<<"总成本:"<<sum<<endl;outfile.close();void save(graph *g)if(g->vexnum=0)cout<<"未

45、建立通信网络系统!n"system("pause");menu(g);char name20;cout<<"输入要保存的文件名:"cin>>name;strcat(name,".txt");ofstream outfile(name);outfile<<g->vexnum<<endl;outfile<<g->arcnum<<endl;for(int n=0;n<g->vexnum;n+)outfile<<g->v

46、exsn<<endl;for(int i=0;i<g->vexnum;i+)for(int j=0;j<i;j+)int a=LocateVex(g,g->vexsi);int b=LocateVex(g,g->vexsj);int w=g->arcsab.adj;if(w!=INFINITY)outfile<<g->vexsi<<" "<<g->vexsj<<" "<<w<<endl;cout<<"保

47、存成功!n"outfile.close();void Editgraph(graph *g)system("cls");cout<<"tt*n"cout<<"tt 1.销毁通信网络系统 n"cout<<"tt 2.添加一个高校 n"cout<<"tt 3.删除一个高校 n"cout<<"tt 4.修改高校名 n"cout<<"tt 5.添加一条高校间的线路 n"cout<

48、;<"tt 6.删除一条高校间的线路 n"cout<<"tt 7.修改线路的成本 n"cout<<"tt 8.退出 n"cout<<"tt*n"cout<<"请选择:"string v,w;char n;cin>>n;fflush(stdin);switch(n)case '1':Destroygraph(g);Display(g);cout<<"销毁成功!n"system(&quo

49、t;pause");Editgraph(g);break;case '2':InsertVex(g,v);Display(g);cout<<"添加成功!n"system("pause");Editgraph(g);break;case '3':cout<<"请输入要删除的高校名:" cin>>v;DeleteVex(g,v);Display(g);cout<<"删除成功!n"system("pause");

50、Editgraph(g);break;case '4':ChangeVex(g,v);Display(g);cout<<"修改成功!n"system("pause");Editgraph(g);case '5':InsertArc(g,v,w);Display(g);cout<<"添加成功!n"system("pause");Editgraph(g);break;case '6':DeleteArc(g,v,w);Display(g);cout

51、<<"删除成功!n"system("pause");Editgraph(g);break;case '7':ChangeWeight(g,v,w);Display(g);cout<<"修改成功!n"system("pause");Editgraph(g);break;case '8':menu(g);system("pause");default:cout<<"输入错误，请重新输入!n"system(&quo

52、t;pause");Editgraph(g);break;system("pause");void menu(graph *g)system("cls");cout<<"tt*n"cout<<"tt 高校专用通信网络建设系统 nn"cout<<"tt 1.构造通信网络系统 n"cout<<"tt 2.编辑通信网络系统 n"cout<<"tt 3.生成最佳方案 n"cout<<

53、"tt 4.输出通信网络系统 n"cout<<"tt 5.保存通信网络系统 n"cout<<"tt 6.退出系统 n"cout<<"tt*n"cout<<"请选择:"string v;char n;cin>>n;switch(n)case '1':Creategraph(g);Display(g);cout<<"创建成功!n"system("pause");menu(g);break;case '2':Editgraph(g);break;case '3':MiniSpanTree_Prim(g,v);system("pause");m