数据结构课程设计：地铁建设问题.doc

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课程设计报告书

课程名称 数据结构
设计题目 地铁建设问题
专业班级
学 号
姓 名
指导教师

2014 年 1月17日

9

目录
1 设计时间 1
2 设计目的 1
3设计任务 1
4 设计内容 1
4.1总体设计 1
4.2需求分析 2
4.3详细设计 2
4.4测试与分析 4
4.4.1测试 4
4.4.2分析 6
4.5 附录 6
5 总结与展望 10
参考文献 11
成绩评定 11

1 设计时间
2014年1月15日
2 设计目的
设计各辖区之间最短地铁，使修建费用最少
3设计任务
某城市要在各个辖区之间修建地铁，由于地铁建设费用昂贵，因此需要合理安排地铁建设线路，使市民可以沿地铁到达各个辖区，并使总费用最小。
4 设计内容
(1)输入各个辖区名称和各辖区间直接距离（地铁铺设费用与距离成正比）。
(2)根据辖区距离信息，计算出应该在哪些辖区建立地铁线路。
(3)输出应该建设的地铁线路及所需建设总里程。

4.1总体设计

图4-1算法图
4.2需求分析
（1）本程序设计计算城市内各辖区间修建地铁的最短路程。
（2）运行时，输入辖区的名称，各辖区之间用空格键隔开，以#输入结束。
（3）输入各辖区间距离时，先输入两辖区名称，再输入距离。
（4）最后计算最短距离来得出最少费用。
4.3详细设计
采用邻接矩阵存储构造无向图
int creatgraph(Graph *g)
{
int i=0,j,m,k,p;
char a[10],b[10];
printf("请输入所有的辖区，以#为输入结束标志\n");
scanf("%s",g->V[i]);
while(strcmp("#",g->V[i])!=0)
{
i++;
scanf("%s",g->V[i]);
}
g->vexnum=i;
for(i=0;i<g->vexnum;i++)
for(j=0;j<g->vexnum;j++)
g->R[i][j]=INFINITY;
printf("请输入辖区和辖区之间的路程，以##为结束标志\n");
scanf("%s%s%d",a,b,&m);
while(strcmp("##",a)!=0 || strcmp("##",b)!=0 || m!=0)
{
k=locatevex(g,a); p=locatevex(g,b);
if(k==-1)
{
printf("没有%s这个辖区\n",a);
return 0;
}
if(p==-1)
{
printf("没有%s这个辖区\n",b);
return 0;
}
g->R[k][p]=g->R[p][k]=m;
scanf("%s%s%d",a,b,&m);
}
return 1;
}
普利姆算法生成最小树
struct tree //构造最小生成树//
{
int weizhi;
int lowcost;
};
int minimun(struct tree *a,Graph g)
{
int i,k,m=0;
for(i=0;i<g.vexnum;i++)
{
if(m==0 && a[i].lowcost!=0)
{
m=1;
k=i;
}
if(m==1 && a[i].lowcost!=0)
{
if(a[i].lowcost<a[k].lowcost)
k=i;
}
}
return k;
}
4.4测试与分析
4.4.1测试

图4-1正确测试结果

图4-2错误测试结果
4.4.2分析
调试时，在输入数据时，再输完数据后要再次按下空格键，再输入结束符号才会结束本次输入进入下一个输入。
且不能输入与本次输入无关的数据或者超出本次输入限制的数据，否则显示错误，将重新输入。
4.5 附录
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
#define INFINITY 10000
#define M 20
typedef struct{
char V[M][10];
int R[M][M];
int vexnum;
}Graph;
int locatevex(Graph *g,char a[10])
{
int i;
for(i=0;i<g->vexnum;i++)
{
if(strcmp(a,g->V[i])==0)
return i;
}
if(i==g->vexnum)
return -1;
}
int creatgraph(Graph *g)
{
int i=0,j,m,k,p;
char a[10],b[10];
printf("请输入所有的辖区，以#为输入结束标志\n");
scanf("%s",g->V[i]);
while(strcmp("#",g->V[i])!=0)
{
i++;
scanf("%s",g->V[i]);
}
g->vexnum=i;
for(i=0;i<g->vexnum;i++)
for(j=0;j<g->vexnum;j++)
g->R[i][j]=INFINITY;
printf("请输入辖区和辖区之间的路程，以##为结束标志\n");
scanf("%s%s%d",a,b,&m);
while(strcmp("##",a)!=0 || strcmp("##",b)!=0 || m!=0)
{
k=locatevex(g,a); p=locatevex(g,b);
if(k==-1)
{
printf("没有%s这个辖区\n",a);
return 0;
}
if(p==-1)
{
printf("没有%s这个辖区\n",b);
return 0;
}
g->R[k][p]=g->R[p][k]=m;
scanf("%s%s%d",a,b,&m);
}
return 1;
}
struct tree //构造最小生成树//
{
int weizhi;
int lowcost;
};
int minimun(struct tree *a,Graph g)
{
int i,k,m=0;
for(i=0;i<g.vexnum;i++)
{
if(m==0 && a[i].lowcost!=0)
{
m=1;
k=i;
}
if(m==1 && a[i].lowcost!=0)
{
if(a[i].lowcost<a[k].lowcost)
k=i;
}
}
return k;
}
void MiniSpanTree_PRIM(Graph g,char a[10])
{
struct tree closedge[M];
int i,j,k,money=0;
k=locatevex(&g,a);
if(k==-1)
{
printf("没有%s这个辖区，无法求解\n",a);
return 0;
}
for(i=0;i<g.vexnum;i++)
{
if(i!=k)
{
closedge[i].lowcost=g.R[k][i];
closedge[i].weizhi=k;
}
}
closedge[k].lowcost=0;
for(i=1;i<g.vexnum;i++)
{
k=minimun(closedge,g);
money+=closedge[k].lowcost;
printf("%d:%s %s %d\n",i,g.V[ closedge[k].weizhi ],g.V[k],closedge[k].lowcost);
closedge[k].lowcost=0;
for(j=0;j<g.vexnum;j++)
{
if(g.R[k][j]<closedge[j].lowcost)
{
closedge[j].weizhi=k;
closedge[j].lowcost=g.R[k][j];
}
}
}
printf("总费用为：%d\n",money);
}

void main()
{
int i,k;
Graph g;
char a[10];
printf("请选择功能： 1（铁路建设） 0（退出）\n");
scanf("%d",&k);
while(k)
{
i=creatgraph(&g);
if(i)
{
printf("请输入从哪里开始：");
scanf("%s",a);
MiniSpanTree_PRIM(g,a);
}
printf("请选择功能： 1（铁路建设） 0（退出）\n");
scanf("%d",&k);
}
}

5 总结与展望
本程序，本次编译涉及数据结构最小生成树以及图的构造等编译。先要构造结构体，在定义时应要注意尽量将赋值空间增大，以防止调试时输入数据超出运算范围。再进行函数的编译调用，构造无向图用邻接矩阵进行存储，这些编译代码，书上都有介绍，但不可尽抄，书上的只是一个模板，根据程序设计任务将变量进行修改，构造图之后，运用最小生成树原理，用普利姆算法对整个程序变量进行编译，最后进入主函数，就直接调用函数进行运算输入的数据，输出运算结果。
这次程序的编译让我对图的遍历理解的更加深入，最小生成树问题不仅可以运算本次程序对地铁建造最少费用问题，更可以运用于一系列的最短距离等问题，解决甚多复杂问题！极其具有实用性！

参考文献
[1] 屈辉立,陈可明,石武信.JSP网站编程教程[M].第1版, 北京:北京希望电子出版社,2005
[2] 白勇.用B/S模式构建在线考试系统[J],重庆电力高等专科学校学报,2003,10(4): 100～130.
[3] 严蔚敏.吴伟民编著，数据结构。—北京：清华大学出版社，2007
[4] 姚诗斌.数据库系统基础。计算机工程与应用，1981年第8期

成绩评定

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