2014级软件工程专业数据结构课程设计方案V2.0资料

2014级软件工程专业

《数据结构课程设计》方案V2.0

一、课程任务

要求独立完成一个或多个较为完整的应用需求分析，在完成设计和编程大型作业的过程中，深化对数据结构课程中概念、理论和方法的理解；训练综合运用所学知识处理实际问题的能力，强化面向对象的程序设计理念；使同学的程序设计与调试水平有一个明显的提高；经过查找参考资料、技术手册和撰写文档的实践，进一步培养软件工程师的综合素质。主要考察：

? 数据结构基本知识，包括基本的线性表、树、图等数据结构 ? 典型数据结构的基本操作和算法实现、运用 ? Java编程基础

? 流、文件和输入输出操作 ? 异常处理

? 图形用户界面的设计和编程实现 ? 事件驱动编程 ? Applet和多媒体 ? 程序打包发布

二、具体要求

1. 每人应至少独立完成一道题目并撰写课程报告，具体题目由任课老师组织分配，题目一旦选定，未经老师同意，不得私自更换，否则总评成绩为缺成绩。

2. 按时出勤，旷课2次直接取消答辩资格，旷课1次总评成绩降低1个等级。 3.听从值班老师安排，按所选题目分区坐在指定位置。

4.按时提交课程设计资料，未按格式或未在规定时间提交资料的，总评成绩为缺成绩。 5.每人完成指定的题目，每个题目有多个不同层次的要求，实现某一层次取得对应的分值。

6.代码遵守命名和缩进规则，关键代码需要注释说明。

7.提供相应的说明文档，主要包括功能分析、解决方案、主要步骤，如：采用的数据结构，实现的操作，采用的算法，包括类的主要变量和主要方法(用UML类图说明，标注类继承、组合和依赖关系)，以及输入输出方式等。

8.如能根据实际情况，分析题目要求中的不合理因素，设计出更合理、更有效或有创新性的解决方案并实现，可获得加分。

三、具体安排

1.集中设计时间：18周周1至周5上午 2.集中设计地点： 周1 周2 周3 周4 1、2班 4教209 4教209 4教312 4教209 3、4班 4教210 4教210 4教313 4教210

3.答辩时间：18周周5上午

4.课程设计具体考核标准和流程由题目指导老师负责。

周5 4教209 4教210 四、课程设计题目与内容

题目1.数据压缩与解压缩

[问题描述]

利用哈夫曼编码进行信息通讯可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码；在接收端将传来的数据进行译码(复原)。对于双工信道 (即可以双向传输信息的信道)，每端都需要一个完整的编/译码系统。试对于任意的一段文本（可能是直接输入的，也可能是保存在本地文件中或者网络上的），写一个哈夫曼码的编译码系统。

[基本要求]

一个完整的系统应具有以下功能：

(l)I:初始化 (Initialization)。从终端读入字符集大小n，及n个字符和m个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmtree中。

(2)C:编码 (Coding)。利用已建好的哈夫曼树(如不在内存，则从文件hfmtree中读入)，对文件tobetrans中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile中。

(3)D:解码(Decoding)。利用已建好的哈夫曼树将文件codefile中的代码进行译码，结果存入文件textfile中。

(4)P:打印代码文件 (Print)。将文件codefile以紧凑格式显示在终端上，每行50个代码。同时将此字符形式的编码文件写入文件codeprint中。

(5)T:打印哈夫曼树 (Tree printing)。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式 (树或凹入表形式)显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件treeprint中。

[实现提示]

可以根据题目要求把程序划成5个模块，设计成菜单方式，每次执行一个模块后返回菜单。

除了初始化(I)过程外，在每次执行时都经过一次读取磁盘文件数据。这是因为如果在程序执行后一直没有进行初始化(I)过程，为了能使后面的操作顺利进行，可以通过读取旧的数据来进行工作。比如：如果程序的工作需要的字符集和权值数据是固定的，只要在安装程序时进行一次初始(I)化操作就可以了。再次运行程序时，不管进行哪项操作都可以把需要的数据读入到内存。

[算法分析]

本程序主要用到了三个算法。 (1)哈夫曼编码

在初始化(I)的过程中间，要用输入的字符和权值建立哈夫曼树并求得哈夫曼编码。先将输入的字符和权值存放到一个结构体数组中，建立哈夫曼树，将计算所得的哈夫曼编码存储到另一个结构体数组中。

(2)串的匹配

在编码(D)的过程中间，要对已经编码过的代码译码，可利用循环，将代码中的与哈夫曼编码的长度相同的串与这个哈夫曼编码比较，如果相等就回显并存入文件。

(3)二叉树的遍历

在打印哈夫曼树(T)的过程中，因为哈夫曼树也是二叉树，所以就要利用二叉树的先序遍历将哈夫曼树输出。

[测试数据]

根据实验要求，在tobetrans.dat中输入\VORITE\，字符集和其频度如表1所示。

表1字符集频度表 字符 频度 字符 频度

__ N 20 A O B P C Q 2 D R 50 E S 51 F T G U H V I J 1 K 5 L Z 2 M 186 64 23 22 32 103 21 15 47 57 56 19 55 30 10 11 32 20 W X Y 2 21 哈夫曼编码的动画显示，程序运行界面如下：

在上面文本框中输入待编码的字符串，点击“Show Huffman Tree”按钮输入，生成哈夫曼树并显示该字符串的哈夫曼编码。如下图所示：

在下面文本框中输入二进制哈夫曼串，点击“Decode Text”，能够还原为原来的字符。比如输入\显示 \，输入\显示 \，如下图所示：

题目2. 24点扑克牌游戏

题目背景：

一副牌中抽去大小王剩下52张（如果初练也可只用1～10这40张牌），任意抽取4张牌（称牌组），用加、减、乘、除（可加括号）把牌面上的数算成24。每张牌必须用一次且只能用一次，如抽出的牌是3、8、8、9，那么算式为（9-8）×8×3或3×8+（9-8）或（9- 8÷8）×3等。

本题主要考查栈、集合、数组、递归、穷举等知识。可参考：

http://baike.http://www.wodefanwen.com//link?url=2KyoNLQJM9hd_KrFOTSNbwoNbbsM854nWlYHKe7qK61YSiUZYeAsj0RVoqsu81MteLCviY4Tf8CCXHG5nWftTK

http://bbs.csdn.net/topics/390499220

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5f3e269a0100dm5a.html http://www.docin.com/p-364720041.html 版本1(30分)：

从52张牌中任意选取4张扑克牌，如下图，每张牌表示一个数字

输入由四张被选择的扑克牌牌面的四个数字构成的一个表达式10*(8-6)+4，如下图

点击验证按钮，显示消息：

如输入的表达式为10+8+6-4，得不到正确的结果，显示消息：

如输入的数据与纸牌数据不同，显示消息：

点击刷新按钮，得到另外4张牌。

版本2(40分)：

改进版本1，如果解存在，就显示该解。

如果存在多个解，显示这样的多个解。如8，6，2，1，可能的解有：6+(8+1)*2，8*(6-2-1)，……

如果不存在解，显示无解消息。

由用户输入1到13之间的4个数，检查是否有解。

版本3(30分)

从52张牌中选择4张牌，这4张牌可能无解。 从52张牌中选择4张牌的挑选次数是多少？ 在这些所有可能的选择中，有多少有解？ 成功的几率是多少？ 编程求解上述问题。

Total number of combinations is 270725 Total number of combinations with solutions is 217781 The solution ratio is 0.8044362360328747

题目3. 16枚硬币的反面问题

题目背景：

教材中的9枚硬币问题使用的是3*3的矩阵，假设在一个4*4的矩阵中放置了16枚硬币。该问题可进一步变化为如2*3，2*4，3*4等等任意结构的情形。

本题主要考查对图的结构和图的广度优先遍历操作的掌握。 版本1（30分）

参考9枚硬币反面问题的模型，建立16枚硬币反面问题的模型，以及其他结构的模型。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/195v.html