数据结构CAI系统项目手册_系统数据结构实现方案
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数据结构
项目书
项目经理： 产品经理： 测试经理：
北京工业大学数据结构课程设计项目书
一、问题描述：
以数据结构教材中树和图的内容为例，设计数据结构的CAI（计算机辅助教学）系统，用菜单的形式选择各项功能。用图形化界面的形式显示算法的执行过程。
二、程序分析：
二叉树的遍历算法演示中，首先定义一个TREE的结构体，里面存放的数据类型分别是char,两个TREE类型指针*lchild(左孩子)，*rchild（右孩子），两个int分别是x和y,分别代表了树的x坐标和y坐标。再建立一个名称为OUTPUT的结构体里面存放了三种遍历的x坐标和y坐标。通过对Tree *CreatTree();函数的调用生成二叉树再通过void Preorder(Tree *t);void Midorder(Tree *t);void Posorder(Tree *t);这三个函数进行前中后的遍历来判断左右孩子是否存在。
三、程序设计：
1、结构化函数设计
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2、设计工具
Win-TC, c文件
3、编码
头文件：
#include #include #include #include #include
结构体：
typedef struct TREE {
char data;
/*树的结点数据*/
struct TREE *lchild;
struct TREE *rchild;
int x;
/*树的x坐标*/
int y;
/*树的y坐标*/ }Tree;
struct OUTPUT {
int x;
/*三种遍历的x坐标*/
int y;
/*三种遍历的y坐标*/
int num;}s;
函数：
·函数名称：void DrawTree(Tree *t);·函数描述：用图形显示创建好的树
·函数名称：void Preorder(Tree *t);·函数描述：前序遍历
·函数名称：void Midorder(Tree *t);·函数描述：中序遍历
·函数名称：void Posorder(Tree *t);·函数描述：后序遍历
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·函数名称：void DrawNode(Tree *t,int color);
·函数描述：遍历时显示每个结点的过程
·函数名称：void ClrScr();
·函数描述：清空树的区域
·函数名称：void Close(void);·函数描述：图形模式结束
四、测试与调试：
1、调试报告
一开始的调试中，我们就碰到了很严重的问题，图形化的界面一直无法正常的显示出来，运行之后，都是一闪即逝，为此，我们上网查阅了很多信息。加了getch（）； 也加了system（“plause”）；，这些基本的解决方法毫无用处；又有说要把Egavga.bgi这个文件和生成的exe文件放在一起，起初使用TC3.0时也无法正常显示图形界面。多番尝试无果之后打算试试Win-TC,结果莫名其妙的成功了。并且发现Egavga.bgi的确要和exe文件放在同一个文件夹，不在一起时无法进入图形界面，这是在一次另存为把文件保存到其他文件夹时发现的。还有最开始时，对于一些需要用到的函数所需的头文件不是很了解，不过通过网络的搜索之后，都一一得到解答。但是直到目前为止，依然有个比较大的问题，就是系统自动生成二叉树的时候，经常会出现重复字母的结点，我们想的是能不能一个节点之后就在26个字母之中把这个结点用到的字母抽出去，然后剩下的位置就从剩下的字母中选取，可是二叉树是一下子全部显示出来，好像没有明显的先后顺序，最后还是不会。
2、测试结果
A：主界面---选择生成树的方式（自动/手动）
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B：选择1后
C：选择2后
D：按任意键后，进入二叉树的演示初始界面---图形化界面的初始化
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E：按任意键后开始遍历，并输出遍历结果
五、主要算法分析：
（一）二叉树的生成Tree *InitTree(int h,int t,int w){
char ch;
int n;
/*自动建立时随机赋值判断是否是NULL的标志*/
Tree *node;
if(way=='2')
/*手动建立需要自己输入*/
scanf(“%c”,&ch);
else
/*自动建立的赋值*/
{
n=random(5);
if(n==0&&nodeNUM>=3)
/*随机赋值时候确保自动建立的二叉树有三个结点*/
ch=' ';
else
ch=65+random(25);
}
if(ch==' ')
/*输入空格代表NULL*/
return NULL;
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else
{
if(h==6||nodeNUM==26)/*如果树的层次已经到5或者结点树到达26个就自动返回NULL*/
return NULL;
node=(Tree*)malloc(sizeof(Tree));
node->data=ch;
node->x=t;
/*树的x坐标是传递过来的横坐标*/
node->y=h*50;/*树的y坐标与层次大小有关*/
nodeNUM++;
node->lchild=InitTree(h+1,t-w,w/2);
node->rchild=InitTree(h+1,t+w,w/2);
}
return node;} 功能：实现二叉树的生成功能，用于构建二叉树
（二）图形化显示二叉树
void DrawTree(Tree *t){ if(t!=NULL){ setcolor(BLACK);setfillstyle(SOLID_FILL,BLACK);fillellipse(t->x,t->y,9,9);setcolor(WHITE);circle(t->x,t->y,10);/*画圆*/ sprintf(str,“%c”,t->data);/*将内容转换成字符串输出*/ outtextxy(t->x-3,t->y-2,str);if(t->lchild!=NULL)
/*左子树*/ { line(t->x-5,t->y+12,t->lchild->x+5,t->lchild->y-12);DrawTree(t->lchild);} if(t->rchild!=NULL)
/*右子树*/ { line(t->x+5,t->y+12,t->rchild->x-5,t->rchild->y-12);DrawTree(t->rchild);} } } 功能：利用坐标实现图形化输出二叉树的功能，用于图形化演示
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六、心得体会：
项目经理-肖毅：
刚开始拿到课设的题目时，浏览一遍之后发现毫无头绪，不知从何下手。从大一接触C语言开始，到后来学习C++，到现在的数据结构，学到现在，面对大型完整程序的编写，依然感觉很是无力。最后我们选择了数据结构CAI系统，因为觉得可以直接从所学的一些算法中直接完成，已经学过现成的算法，有了明确的目标，我们要做的就是将这些算法图形化的演示出来，不会毫无思路。虽然的确有些思路了，但是也并没有我们想象的那么简单，从最开始的计划完成3个算法的演示到最后只完成了一个二叉树的三种遍历的演示。另外我们觉得选择这个也能够帮助我们复习数据结构的一些知识，对于即将到来的数据结构考试也是有所帮助的，虽然查找和排序并没有完成，但是我们也翻阅数据结构课本仔细研究了书上关于那些部分的算法，这也是一种复习，排序和查找也是数据结构中很重要的一部分。
确定完题目之后，就要开始着手编写了，我们组成员的整体水平虽然不是很高，但我们依然能够凭借自己的努力来完成程序，遇到不会的问题，我们会向其他同学请教，并且自己上网搜索相关信息，不得不再次感叹网络的强大，网络确实是现代生活中不可缺少的一部分。这次课设中我和池璐主要负责程序的编写，我们也是边写程序边学习，我主要负责程序中二叉树图形化输出和二叉树的生成等部分，图形化输出需要用到坐标，我们要将想要输出的东西放到屏幕上正确的部分，需要经过多次尝试之后才能最后确定坐标。同时也让其他几位成员参与编写并学习，对于一些我会的地方，也会跟他们讲解，为了让他们更好的理解程序，并完成后期PPT的制作。团队协作能力也是考校一个计算机专业学生的一个很重要的因素。
通过这次课设，对于数据结构基本功的知识是一种强化，更扎实了数据结构的基本功，并学习到了很多课堂上没有学到过的知识，对于计算机知识的学习之路，光靠课堂所学是远远不够的。实际程序的编写也是很重要的，每一个完整的程序对于自己都是一次历练，这对于以后的学习和未来的工作都是很有帮助的。
项目经理-池璐：
在忙碌了一个星期之后，课设终于结束了。“实践出真知”，编出一些有用的程序更是对数据结构这门课程学习的最好检验。正是这次的检验，让我受益良多。
我们设计的是一款教学CAI辅助程序，用直观便于理解的动态图示为学生展现的是二叉树的3种遍历方式。我主要负责的是界面设计和3种遍历。界面上我设计的比较简洁，用一些特殊符号构成了框架。为了方便老师，我设计了2种方式，一种为计算机自动分配二叉树，另一种是认为输入。3种不同的遍历方式主要看的是根节点的位置。例如先序遍历的根节点最先被访问。在算法的设计中我也参与了进去，与项目经理进行了探讨，最终完成了整个程序。
当然，编程之路并非一帆风顺。其间我们也遇到了许多问题。比如菜单的编程问题，编程环境的影响一记图形函数的应用。在查阅资料后，大部分问题得到了解决，我也学到了之前不太了解的问题。另外，我计划还设计一款二分法的CAI程序，由于知识水平有限，我便看书试图解决这个问题。但是最后没有能够解决。课设虽然结束了，但是学习的脚步还没有就此停下。更多的实践等着我把
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数据结构这么课在学习生活中运用的更加娴熟，理解的更加透彻。这才是学好这门课的意义。
产品经理-黄友鹏：
通过本次课设，我学到很多。首先必须承认，我的基础很差，本来对编一大段程序就很头疼，但是这次以小组方式进行，使我能够向他人学习，就算是大家都不会的问题我们也可以分工上网寻找解决的办法，总之，第一次觉得学习也可以变得很轻松。
而且，通过这次课设，我也懂得了好多专业的名词，如路演，CAI系统...这些都是我以前没有接触过的。
本次课设我担任产品经理的职位，这不只是一个小小的虚衔，这是让我们提早感受社会，事实上我也是这么努力的，我自己做了路演PPT，而且目的就是让别人接收我们的产品，虽然还有很多的不足，但我们努力了，我也很有成就感。
总之，在这次课设中我学到了很多，也感觉进步了很大。
测试经理-于连明：
这次课设给了我很大的锻炼，使我进一步理解数据结构的重要性。我们小组设计的是CAI(Computer Aisted Instruction),也就是计算机辅助教学。目前我们所学的数据结构计算机专业一门重要的专业技术基础课程，有人概括过这样一个公式：程序＝算法＋数据结构，要设计好的程序，除了要设计好的算法之外，还必须采用合适的数据结构。所以数据结构的知识对设计和实现计算机系统软件如操作系统、编译程序和数据库管理系统等是十分重要的；它对于编写应用软件的人来说也是必不可少的。
然而学习这门课程有一些困难:
(1)内容丰富，学习量大，给学习带来困难。
(2)贯穿的动态链表存储结构和递归技术是学习中的重点也是难点;
(3)所用到的技术多，而在此之前的各门课程中所介绍的专业性知识又不多，因而加大了学习难度;在解答问题时出会因此而困难重重。
因此我们小组为了解决数据结构学起来困难的麻烦，设计了CAI系统。这是一种崭新的教学方式，它可以代替教师模拟教学过程，是通过学生与计算机之间的交互活动达到教学的目的。其图文并茂，灵活方便的众多特点，可以激发我们学生的学习兴趣，且发挥学生的学生积极性，提高教学质量。CAI可以将某些非顺序信息呈现出来，可以包括一门课程或与某个对象有关的全部知识。我们即可以浏览所有知识，也可以按自己的需要获取其中任意所感兴趣的一部分，学生可以控制学习内容和进度。
但是我们设计的CAI系统缺乏网络支持。它是运行在单机下环境下的。无法利用网络在知识更新上的方便与快捷的优势。这样的CAI课件一旦生产完成就再也无法对教学的内容进行更新和维护，因而是没有生命力的，将随着时间的发展而逐步被淘汰。这类弊端有待研究解决。
这次课设也使我明白团队的合作是非常重要的，团结就是胜利。
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七、分工协作：
项目经理：肖毅 池璐
职责：负责整个项目小组的人员管理、进度管理，主要攻克软件产品技术环节的问题，负责路演环节技术问题的答辩，负责项目手册中的核心算法部分的书写及整个项目手册的整理定稿。负责进行项目中期汇报及与指导教师的沟通。
产品经理：黄友鹏
职责：负责整个产品的框架设计、外观设计和功能模块的升级设计，主要负责产品的需求分析及性能改良，负责手册中产品外观和框架及需求的书写，负责路演环节PPT的制作。
测试经理：于连明
职责：负责整个产品的功能模块部分的设计与最终产品测试环节，建立产品所需的数据资源库，负责路演环节产品使用的答辩，负责项目手册中功能模块及算法的书写。
八、附录：源代码
/********二叉树的三种遍历算法演示********/ #include #include #include #include #include
typedef struct TREE {
char data;
/*树的结点数据*/
struct TREE *lchild;
struct TREE *rchild;
int x;
/*树的x坐标*/
int y;
/*树的y坐标*/ }Tree;
struct OUTPUT {
int x;
/*三种遍历的x坐标*/
int y;
/*三种遍历的y坐标*/
int num;}s;
int nodeNUM=0;/*统计当前的结点数字,最多26个*/ char way;
/*自动建立树和手动建立树的标志,2手动,1自动*/ char str[3];
/*显示结点数据的字符串*/
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void Init();
/*图形初始化*/ void Close();/*图形关闭*/ Tree *CreatTree();
/*文本模式下创建树的过程*/ Tree *InitTree(int h,int t,int w);/*创建树,h层次,t横坐标,w树之间的宽度,n树的建立方式*/ void DrawTree(Tree *t);/*用图形显示创建好的树*/ void Preorder(Tree *t);/*前序遍历*/ void Midorder(Tree *t);/*中序遍历*/ void Posorder(Tree *t);/*后序遍历*/ void DrawNode(Tree *t,int color);
/*遍历时显示每个结点的过程*/ void ClrScr();
/*清空树的区域*/
void main(){
Tree *root;
randomize();
root=CreatTree();/*创建树*/
Init();
DrawTree(root);
/*每次遍历前显示白色的树*/
sleep(1);
s.x=100;s.y=300;s.num=1;/*每次遍历前设置显示遍历顺序显示的x,y坐标*/
Preorder(root);
/*前序遍历*/
getch();
ClrScr();
DrawTree(root);
sleep(1);
s.x=100;
s.y=350;
s.num=1;
Midorder(root);
/*中序遍历*/
getch();
ClrScr();
DrawTree(root);
sleep(1);
s.x=100;
s.y=400;
s.num=1;
Posorder(root);
/*后序遍历*/
Close();}
/*清空树的区域*/ void ClrScr(){
setcolor(BLACK);
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setfillstyle(SOLID_FILL,BLACK);
bar(0,20,640,280);}
/*树的创建*/ Tree *CreatTree(){
Tree *root;
clrscr();
printf(“n”);
printf(“n”);
printf(“
Binary tree traversal
n”);
printf(“
----------------------------n”);
printf(“
**********Please input '1' OR '2' to choose********** n”);
printf(“
*
* n”);
printf(“
*
1.Computer creat
* n”);
printf(“
*
* n”);
printf(“
*
2.People creat
* n”);
printf(“
*
* n”);
printf(“
***************************************************** n”);
way=getch();/*输入创建树的方法,1电脑自动建立,2人工手动建立*/
if(way!='2')
way='1';
/*其他数字默认自动建立*/
if(way=='2')/*手动建立提示输入结点，例abc de f g
*/
printf(“
Please creat the tree:
n”);
root=InitTree(1,320,150);
system(“pause”);
return root;}
/*生成二叉树，h表示层次，t表示横坐标，w表示结点左右子树的宽度，随机数n确定结点是空或非空，如n为0，则为空，但要限定确保结点数不少于三个*/ Tree *InitTree(int h,int t,int w){
char ch;
int n;
/*自动建立时随机赋值判断是否是NULL的标志*/
Tree *node;
if(way=='2')
/*手动建立需要自己输入*/
scanf(“%c”,&ch);
else
/*自动建立的赋值*/
{
n=random(5);
if(n==0&&nodeNUM>=3)
/*随机赋值时候确保自动建立的二叉树有三个结点*/
ch=' ';
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else
ch=65+random(25);
}
if(ch==' ')
/*输入空格代表NULL*/
return NULL;
else
{
if(h==6||nodeNUM==26)/*如果树的层次已经到5或者结点树到达26个就自动返回NULL*/
return NULL;
node=(Tree*)malloc(sizeof(Tree));
node->data=ch;
node->x=t;
/*树的x坐标是传递过来的横坐标*/
node->y=h*50;/*树的y坐标与层次大小有关*/
nodeNUM++;
node->lchild=InitTree(h+1,t-w,w/2);
node->rchild=InitTree(h+1,t+w,w/2);
}
return node;}
/*用图形显示创建好的树*/ void DrawTree(Tree *t){
if(t!=NULL)
{
setcolor(BLACK);
setfillstyle(SOLID_FILL,BLACK);
fillellipse(t->x,t->y,9,9);
setcolor(WHITE);
circle(t->x,t->y,10);/*画圆*/
sprintf(str,“%c”,t->data);/*将内容转换成字符串输出*/
outtextxy(t->x-3,t->y-2,str);
if(t->lchild!=NULL)
/*左子树*/
{
line(t->x-5,t->y+12,t->lchild->x+5,t->lchild->y-12);
DrawTree(t->lchild);
}
if(t->rchild!=NULL)
/*右子树*/
{
line(t->x+5,t->y+12,t->rchild->x-5,t->rchild->y-12);
DrawTree(t->rchild);
}
}
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}
/*遍历时显示每个结点的过程*/ void DrawNode(Tree *t,int color){
setcolor(RED);
setfillstyle(SOLID_FILL,RED);
fillellipse(t->x,t->y,10,10);
setcolor(YELLOW);
sprintf(str,“%c”,t->data);/*将内容转换成字符串输出*/
outtextxy(t->x-3,t->y-2,str);
setcolor(color);
outtextxy(s.x,s.y,str);
setcolor(YELLOW);
sprintf(str,“%d”,s.num);
/*将遍历次序用数字显示在树的结点上*/
outtextxy(t->x-3,t->y-20,str);
s.num++;
sleep(1);}
/*前序遍历*/ void Preorder(Tree *t){
if(t!=NULL)
{
s.x+=15;
DrawNode(t,YELLOW);
Preorder(t->lchild);
Preorder(t->rchild);
} }
/*中序遍历*/ void Midorder(Tree *t){
if(t!=NULL)
{
Midorder(t->lchild);
s.x+=15;
DrawNode(t,WHITE);
Midorder(t->rchild);
} }
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/*后序遍历*/ void Posorder(Tree *t){
if(t!=NULL)
{
Posorder(t->lchild);
Posorder(t->rchild);
s.x+=15;
DrawNode(t,GREEN);
} }
/*图形初始化*/ void Init(){
int gd=DETECT,gm;
initgraph(&gd,&gm,“c: c”);
cleardevice();/*清除图形屏幕*/
setcolor(YELLOW);
outtextxy(225,10,“Pre anykey to continue”);
setcolor(RED);
outtextxy(20,300,“preorder”);
outtextxy(20,350,“midorder”);
outtextxy(20,400,“posorder”);
getch();}
/*关闭图形*/ void Close(){
getch();
closegraph();}
九、参考书目
《数据结构（c语言版）》.The Internet.
