数据结构课程设计多维数组.docx

数据结构课程设计

多维数组

班级学号

学生姓名

提交日期
2017年1月12日
成 绩

计算机与通信工程学院

目录
第一部分 需求分析
1.1程序设计的任务 2
1.2程序达到的功能 2
1.3程序功能模块图和流程图 2
1.4测试数据 3
第二部分 详细设计
2.1用到的数据类型和数据结构定义 4
2.2各个函数的基本操作和功能 4
2.3各个函数的调用关系 5
2.4主程序思路 5
第三部分 调试分析
3.1遇到的问题及解决过程 6
3.2设计过程中学到的知识 7
3.3经验与体会 7
第四部分 用户手册
4.1每一步骤的注释说明 7
4.2整体思路 7
第五部分 测试结果
5.1测试结果 8
5.2附录-程序源码 9

第一部分 需求分析
1.1程序设计的任务
1.1.1问题描述
设计并模拟实现整型多维数组类型。
1.1.2 基本要求
设计并模拟实现多维数组类型。整型多维数组应具有以下基本功能：
(1) 定义整型多维数组类型,各维的下标是任意整数开始的连续整数。
(2) 下标变量赋值,执行下标范围检查。
(3) 同类型数组赋值。
(4) 子数组赋值,例如 ,a[1..n]=a [2..n+1];a[2..4][3..5]=b[1..3][2..4]。
(5) 确定数组的大小。
1.1.3选作内容
(1) 各维的下标是任意字符开始的连续字符。
(2) 数组初始化。
(3) 可修改数组的下标范围。
1.2程序达到的功能
(1) 定义整型多维数组结构体,并定义各维的的结构体。
(2) 下标变量赋值。
(3) 同类型数组赋值，不同类型赋值时检查出错误。
(4) 子数组赋值,例如 a[1..n]=a [2..n+1];a[2..4][3..5]=b[1..3][2..4]。
(5) 确定数组的大小。
(6) 数组初始化。
(7) 可修改数组的下标。
1.3程序功能模块图和流程图
图1 程序功能模块图

图2. 程序流程图
1.4 测试数据
多维数组a：三维；下标[1**2][2**3][3**5]；赋值：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
多维数组b：两维；下标[1**2][2**3]；赋值：1 2 3 4
多维数组c；三维；下标[2**3][3**4][4**6]；赋值：2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
查找下标：a[2][3][4],a[1][3][5]；替换值为原数值的复制，例如6改为66
修改第2维的下标，保证原来数组个数不变
第二部分 详细设计
2.1 用到的数据类型和数据结构定义
2.1.1第几维数组的结构体定义
typedef struct{
ElemType lower; //定义每维数组的下界
ElemType upper; //定义每维数组的上界
int boundnum; //定义每维数组中元素的个数
}Boundi; //定义第i维数组
2.1.2 多维数组结构体的定义
typedef struct{
int dim; //定义多维数组的维数
Boundi bound[MAXDIM]; //定义第i维数组
int total; //定义数组中元素的个数
int elem[MAXTOTAL]; //数组中每个元素的地址，其中elem[0]为该多维数组的基址
}NArray; //定义多维数组
2.2各个函数的基本操作及功能
2.2.1 NArray CreatArray()；多维数组创建并初始化函数
2.2.2 int Replace(NArray &A,NArray &B)；两个数组复制的函数
2.2.3 void AdjustBound(NArray &A)；修改下标的函数
2.2.4 void FindSwap(NArray &A)；查找并替换的函数
2.2.5 void PrintArray(NArray A)；打印输出函数
2.2.6 int main();主函数

图3.程序子函数主函数截图
2.3 各个函数之间的调用关系

图4. 各个函数之间的调用关系
2.4 主程序思路

图5.主程序思路流程图
第三部分 调试分析
3.1 遇到的问题及解决过程
3.1.1、在replace函数（即数组替换函数）中，当执行替换循环时，代码如下：
for(i=0;i<A.total;i++){
B.elem[i]=A.elem[i]; //把多维数组A赋值给B
}
cout<<"********赋值成功********"<<endl;
return 0;
把return 0；放到了for循环里了。结果只a数组中只把第一个元素赋值给了c数组里，其他的元素仍没有替换。
3.1.2、在findswap函数中，给定数组下标求地址映像时遇到了困难，原因还是由二维数组类比到三维数组及多维数组出现了问题。三维数组可以想象成空间的数组，又由于c++中按行存储，所以举了个例子： A[2][2][3]的三维数组，求A[2][2][1]的地址，2Í3Í(2-1)+3Í(2-1)+1=10。
公式为书上的公式：
LOC(j1,j2,***,jn)=LOC(0,0,***,0)+(b2Í***ÍbnÍj1+b3Í***ÍbnÍj2+***+bnÍjn-1+jn)L。
其中n维数组的映像函数。bn代表第i维数组元素的个数。
可缩写成
LOC(j1,j2,***,jn)=LOC(0,0，***，0)+i=0nci*ji。

3.2 设计过程中学到的小知识
3.2.1、当输出结果中想调用数据时，即既想有输出的原文字又有想调用的数据时。可以用<< <<将想调用的部分给包含起来。我也是在网上搜集资料偶然发现的。具体例子就是输出函数PrintArray中的输出部分。如下截图中划线的部分：

3.3 经验与体会
经过这次课设我意识到虽然数据结构课程已经结束，但是数据结构的学习还远远没有结束，作为计算机专业的学生，应当学好数据结构的知识点，把专业知识打牢。同时应当动手做一些程序设计的习题，虽然刚上手的时候有点难，只要肯钻研下去，到问题解决的时候觉得自己收获还是挺大的。同时也是为了巩固自己数据结构的实习。我以后还会挑一些题做的。
第四部分、 用户手册
4.1每一步骤的注释说明
注释说明已包含在源程序中，请详见附录中的程序代码，在此不再赘述。
4.2 整体思路
我实现程序的功能的时候是把要求分成了几个功能函数，然后逐一的通过主函数调用功能函数，来判别自己的功能函数是否正确，而不是从前写到后一下写完的。我觉得一个功能一个功能的实现更简单些，而且出错了容易查错。具体思路在前面都已经描述，在此不再赘述。
第五部分、测试结果
5.1 测试结果截图

5.2 程序源码
#include <iostream>
using namespace std;
#define MAXDIM 5 //定义数组的最大维数
#define MAXNUM 10 //定义每维数组的最大个数
#define MAXTOTAL 100 //定义数组元素的最大个数
typedef int ElemType;

typedef struct{
ElemType lower; //定义每维数组的下界
ElemType upper; //定义每维数组的上界
int boundnum; //定义每维数组中元素的个数
}Boundi; //定义第i维数组

typedef struct{
int dim; //定义多维数组的维数
Boundi bound[MAXDIM]; //定义第i维数组
int total; //定义数组中元素的个数
int elem[MAXTOTAL]; //数组中每个元素的地址，其中elem[0]为该多维数组的基址
}NArray; //定义多维数组

NArray CreatArray() { //创建一个多维数组并初始化
int total=1;
int n,i,j;
NArray A; //定义多维数组A
cout<<"请输入要创建数组的维数：";
cin>>n;
if(n>5){
cout<<"超过数组的维数上限 请重新输入:"<<endl;
cin>>n;
}
A.dim=n;
cout<<"请输入每维数组的上下界："<<endl;
for(i=1;i<=A.dim;i++){
cout<<"请输入第"<<i<<"维数组的上下界：";
cin>>A.bound[i-1].lower;
cout<<endl;
cin>>A.bound[i-1].upper;
A.bound[i-1].boundnum=A.bound[i-1].upper-A.bound[i-1].lower+1;
total=total*A.bound[i-1].boundnum;
}
A.total=total; //统计出来数组中元素的个数
for(i=0;i<total;i++){
A.elem[i]=0;
cout<<"是否要初始化数组？Y-1,N-0: ";cin>>j;
switch(j){
case 1:{
cout<<"请以行序输入"<<A.total<<"个元素"<<endl;
for(i=0;i<A.total;i++){
cin>>A.elem[i];//输入多维数组的元素
}
}
case 0:;//不执行操作，创建一个全为0的多维数组
}
}
cout<<"*******创建多维数组成功********" <<endl;
return A;
}

int Replace(NArray &A,NArray &B){ //数组替换函数
int i;
if(A.dim!=B.dim){
cout<<"*******这两个数组不是同类型的******"<<endl; //判断两个数组的维数是否相同
return 0;
}
for(i=1;i<=A.dim;i++){
if(A.bound[i-1].boundnum!=B.bound[i-1].boundnum){
cout<<"*******这两个数组不是同类型的********"<<endl; //判断两个数组各维的元素的个数是否相同
return 0;
}
}
for(i=0;i<A.total;i++){
B.elem[i]=A.elem[i]; //把多维数组A赋值给B
}
cout<<"********赋值成功********"<<endl;
return 0;
}

void AdjustBound(NArray &A){ //修改数组的下标
int n;
cout<<"想要修改第几维的上下界？请输入:";
cin>>n;
cout<<"请输入修改后的上下界：";
cin>>A.bound[n-1].lower;
cin>>A.bound[n-1].upper;
A.bound[n-1].boundnum=A.bound[n-1].upper-A.bound[n-1].lower+1;
cout<<"修改后的第"<<n<<"维元素的个数为:"<<A.bound[n-1].boundnum<<endl;
}

void FindSwap(NArray &A){ //查找替换函数
int i,temptotal=1,sum=0,j;
int a[MAXDIM];
cout<<"请输入你所查找的元素的下标：";
for(i=0;i<A.dim;i++)cin>>a[i];
for(i=0;i<A.dim;i++){
temptotal=a[i]-A.bound[i].lower;//给定数组下标的求映像地址的计算公式。举个例子A223的三维数组，求A221的地址，2*3*(2-1)+3*(2-1)+1=10。公式为书上的公式
for(j=i+1;j<A.dim;j++)
temptotal=temptotal*A.bound[j].boundnum;
sum=sum+temptotal;
}
cout<<"数组NArray";
for(i=0;i<A.dim;i++)cout<<"["<<a[i]<<"]";
cout<<"的值为:elem["<<sum<<"]="<<A.elem[sum]<<" 找到了目标值"<<endl;
cout<<"想要改变这个目标值吗？Y-1，N-0：";cin>>i;
if(i==1){
cout<<"请输入替换值"<<endl;cin>>j;
A.elem[sum]=j;
}
cout<<"替换后的数组为："<<endl;
for(i=0;i<A.total;i++){
cout<<A.elem[i]<<" ";
}
cout<<endl;

}

void PrintArray(NArray A){ //输出数组有关信息的函数
int i,j;
cout<<"这是一个"<<A.dim<<"维数组NArray ";
for(i=1;i<=A.dim;i++){
cout<<"["<<A.bound[i-1].lower<<"…"<<A.bound[i-1].upper<<"]";
}
cout<<"该数组的元素的个数为："<<A.total<<" ";
cout<<"数组为：" <<endl;
for(i=0;i<A.total;i++){
cout<<A.elem[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}

int main(){
int m;
NArray a,b,c;
a=CreatArray(); //1、创建并初始化数组a
PrintArray(a);
b=CreatArray(); //创建并初始化数组b
PrintArray(b);
cout<<"是否要替换数组？是-1 否-0: ";
cin>>m;
if(m==1){
Replace(a,b); //5.1将a赋值给b 同类型的数组赋值 成功
PrintArray(b);
}
c=CreatArray(); //创建并初始化数组c
PrintArray(c);
cout<<"是否要替换数组？是-1 否-0: ";
cin>>m;
if(m==1){
Replace(a,c); //5.2 将a赋值给c 不同类型的数组赋值 不成功
PrintArray(c);
}
FindSwap(a); //4、查找和替换数组中的具体元素
FindSwap(a);
AdjustBound(a); //2、修改数组a的第二维上下界
PrintArray(a);
return 0;
}
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