数据结构课设学生搭配问题

数 据 结 构 课程设计报告书 班级 学号 专业 姓名 课题描述：一、需求分析：1.设计内容 一班有m个女生,有n个男生(m不等于n),现要开一个舞会.男女生分别编号坐在舞池的两边的椅子上.每曲开始时,依次从男生和女生中各出一人配对跳舞,本曲没成功配对者坐着等待下一曲找舞伴.请设计一系统模拟动态地显示出上述过程,要求如下:1)输出每曲配对情况 2)计算出任何一个男生(编号为 X)和任意女生(编号为 Y),在第 K 曲配对跳舞的 情况.至少求出 K 的两个值.3)尽量设计出多种算法及程序,可视情况适当加分 2.需求 本课题要对数目不等的男生女生跳舞进行搭配，设计需要解决每一首曲子 男生女生的搭配情况，要采用循环队列的模式来解决，男生和女生各在两个循环 的队列中，每首曲子开始，便在两个队首各取一人成功配对跳舞，并进入队尾，等待下一次配对。例如：（3 男 5 女情况）第一首：男 1 和女 1 第二首：男 2 和女 2 .第四首：男 1 和女 4 二、总体结构设计：为实现上述功能和目的，要用到循环队列的相关知识，同时，要定义一定的抽的数据类型，主函数调用各个函数模块 1.各模块函数介绍：1)class cirularQueue 作用：定义一个一个循环队列 2)cirularQueue()作用：定义析构函数，使对象在撤销时释放 3)bool IsFull()作用：判断队列是否已满 4）bool IsEmpty()作用：判断队列是否为空，用于出队列前使用 5）void push(T info)作用：入队。每对舞伴跳完舞之后，做入队处理，到达队尾，等待下次跳舞。6）void Pop(T&info)作用：出队。每取曲子响起时男生队列和女生队列作出队处理，两人跳舞。7）void GetHead(T&info)作用：取队首元素，对出队的男女进行识别。8）void Initqueue(cirularQueue&,int);作用：初始化队列 9）void display(int,int);作用：根据男生和女生的人数和曲目的数目，来判断每曲歌的男女配对情况 10）void charge(int,int);作用：判断指定组合能否配对成功 2.本程序包含三个模块：1)主程序模块：void main()初始化；do 接受命令；处理命令；while(“命令”=”退出”)2)、集合单元模块实现集合的各个函数模块 3)、结点结构单元模块定义集合的结点结构 三、各子模块设计：1 主函数调用关系图 图 main()主函数 k 曲配对 每曲配对 数据输入 输出 编号 class cirularQueue cirularQueue()void Pop(T&info)IsEmpty()void push(T info)void GetHead(T bool IsFull()2 初始化示意 否 图 void Initqueue(cirularQueue&Q,int m)3 每曲配对函数调用关系图 void display(int,int)否 是 iMaxsizePush(i)end began 初始化男女循环队列 k=songnumman.pop(x)woman.pop(y)输出 k 首男 x 女 yman.push(x)woman.push(y)end k+图 void display(int,int)4 第 k 曲配对函数调用图 void charge(int,int)图 void charge(int,int)4 队满判断 bool IsFull()5 对空判断原则 bool IsEmpty()首尾指针相等 队列为空 首尾顺序相邻 队列为满 输出他们不会一起跳 break end count=songnman.pop(x)woman.pop(y)count+初始化男女循环队列(x=a)&(y=b)man.push(x)woman.push(y)男 a 女 b 第 count 跳 6 入队流程 void push(T info)7 出队流程 void Pop(T&info)8.取队首元素代码 void GetHead(T&info)四、编程实现：#include template class cirularQueue /定义一个一个循环队列 private:int MaxSize;int front;/头指针 int rear;/尾指针 T*data;public:cirularQueue(int MaxLength)MaxSize=MaxLength;front=rear=0;data=new TMaxLength;cirularQueue()/定义析构函数，使对象在撤销时释放 front=rear=0;delete data;void Initqueue()/队列的申明 不能入队 队满 队尾进入 尾指针移不能出队 队空 队头出列 头指针移 for(int i=0;imaxSize-1;i+)push(i);bool IsFull()/判断队列是否已满 if(rear+1)%MaxSize=front)return true;else return false;bool IsEmpty()/判断队列是否为空 if(front=rear)return true;else return false;void push(T info)/入队 if(IsFull()cout错误！队列已满！endl;exit(-1);else datarear=info;rear=(rear+1)%MaxSize;void Pop(T&info)/出队 if(IsEmpty()cout错误！队列为空！endl;exit(-1);else info=datafront;front=(front+1)%MaxSize;void GetHead(T&info)/取队首元素 if(IsEmpty()cout错误！队列为空！endl;exit(-1);else info=datafront;void Initqueue(cirularQueue&,int);void display(int,int);void charge(int,int);using namespace std;static int songnum=0;/定义歌曲的数量并初始化为 0 static int m=0,n=0;/男生和女生的人数 int main()/主函数 coutmn;display(m,n);int a=0,b=0;/男生和女生的编号，以判断他们在第几首歌时能在一起跳舞 char quit=y;/判断是否继续输入,如果继续输入，则输入y；否则输入n while(quit!=n)coutab;while(am)|(bn)/如果输入错误 coutab;charge(a,b);coutquit;return 0;void Initqueue(cirularQueue&Q,int m)/初始化队列 for(int i=1;i=m;i+)Q.push(i);void display(int m,int n)cirularQueue man(m+1);cirularQueue woman(n+1);Initqueue(man,m);Initqueue(woman,n);coutsongnum;cout每曲的配对情况为:endl;for(int k=1;k=songnum;k+)int x=0,y=0;/男生和女生的编号 man.Pop(x);/男生按顺序出对跳舞 woman.Pop(y);/女生按顺序出对跳舞 cout第k曲:tx号男生y号女生endl;/他们在一起跳舞 man.push(x);/跳完舞后男生再次进入队列等在下一次跳舞 woman.push(y);/跳完舞后男生再次进入队列等在下一次跳舞 void charge(int a,int b)int count=0;/定义舞曲计数以记录他们能在第几曲时在一起跳舞 cirularQueue man1(m+1);cirularQueue woman1(n+1);Initqueue(man1,m);Initqueue(woman1,n);while(count=songnum)int x,y;count+;man1.Pop(x);woman1.Pop(y);man1.push(x);woman1.push(y);if(x=a)&(y=b)cout第count首曲:ta号男生b号女生endl;break;/如果他们在这个舞会上不能在一起跳舞，则输出 if(count=songnum+1)cout他们在这个舞会上不可能在一起跳舞endl;五、测试结果：六、总结：本设计采用的是循环队列的基本操作顺利的解决学生舞曲搭配问题，主要利用用循环队列的环状结构，循环地执行出列入列操作并在出队列时进行配对并输出配对情况，而整个过程不需要不需要移动元素使程序在空间复杂度上降到最小，采用指针的移动大大加快了程序的执行效率。并且对输入进行了改进，以防止用户随意输入时出现的各种意想不到的错误。本次程序设计中所用语言为 C+，程序开始定义了类 cirular，其中有头指针，尾指针及数据域等。随之定义了析构函数，释放对象，然后进行了队列的基本操作，有队列的申明，判断队空及队满，出队，入队，其核心是 display()函数和 charge()函数，其中 display()用于对各位同学编号和每队的输出情况，charge()用于计算已编号的同学在第几曲中进行配对。循环队列是一种环状的队列并且对头元素指向队尾元素，学生搭配问题是典型的只有采用循环队列才能解决的问题，实验表明该算法的空间复杂度优于其他算法。通过这次实验，我发现自己在数据结构这方面真是知之甚少，以前学习的知识也多有遗忘。与其说这是一次学习，倒不如说这是一次检测。所以，这次实验让我很好的认清自己对数据结构这门课学习程度如何，知道自己哪些方面还存在不足、对该学科重视程度还不够，以后要努力学习。对一学期的学习的数据结构通过这次实训，虽然并没有掌握的非常好，但是对某些重点需要掌握和了解的还是有了深入的探讨，也让我明白学的东西再多也要学会运用，通过实例去探讨可能比理论上更容易理解。七、参考文献 实用数据结构基础（第二版）陈元春等 中国铁道出版社 C+程序 谭浩强编著 2004 年 6 月第 1 版