专业课程安排
摘要：利用邻接表建立专业课程的有向图，明确课程先修后修的关系，可实现拓扑排序，最后使用广度遍历，可查询每学期的课程信息，还可以查询该课程所在的学期。最后利用循环，选择功能可实现专业课程安排中所给要求。
关键词：邻接表；有向图；拓扑排序；广度遍历
- 功能介绍
该程序的功能是专业课程安排。输入任意一个专业的所有专业课建立有向图，可以完成拓扑排序，输出任意一个学期的课程信息：名称，课时，学分，按照课程查询任意一门课程所属的学期。
- 概要设计
2.1模块功能流程图
- 详细设计
3.1采用C语言定义结构体数据类型
3.1.1 头结点的顶点信息结构体数据类
typedef struct{
ArcNode *firstarc;
char data;//编号
char keming[20];//课程名称
int xueqi;//学期
int xueshi;//学时
int xuefen; //学分
}VNode,Vertice[MAX];//顶点信息
3.1.2 表结点结构体数据类型
typedef struct ArcNode{
struct ArcNode *nextarc; //指向下一条弧的指针
int adjvex; //该弧所指的顶点位置
}ArcNode;
3.2各模块的类C 代码
3.2.1邻接表创建创建有向图
void CreateALGraph(ALGraph &G){
int i,j,k;
char v1,v2;//顶点编号
ArcNode *p,*s;
scanf("%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum);//输入顶点数目和边数
for(i = 0; i < G.vexnum; i++){
cin>>G.vex[i].data>>G.vex[i].keming>>G.vex[i].xuefen>>G.vex[i].xueqi>>G.vex[i].xueshi; //输入课程标号，学期，课程名称，学分，学时等所有信息
G.vex[i].firstarc = NULL;//指向的第一个节点为空
}
for(i = 0; i < G.arcnum; i++){
cin>>v1>>v2;//输入一条边上的两个顶点编号
j = LocateVex(G,v1);//获取弧尾结点存储位置
k = LocateVex(G,v2);//获取弧头结点存储位置
s = (ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));
s->adjvex = k; //将弧头位置给新分配分节点
s->nextarc = NULL;
if(!G.vex[j].firstarc){
G.vex[j].firstarc = s;//如果弧尾指向的第一个节点为空，插入s
}
else{
p = G.vex[j].firstarc;//如果不为空，一直往后找，找到末位插入s
while(p->nextarc)
p = p->nextarc;
p->nextarc = s;
}
}
}
3.2.2拓扑排序
void TopologicalSort(ALGraph G){
ArcNode *p; int count=0;
FindInputDgeree(G); //对各个顶点求入度
InitStack(S);
for(i = 0; i < G.vexnum; i ++)
if(!indegree[i])//把入度为零的节点入栈
Push(S,i);
while(!StackEmpty(S)){
i=Pop(S,i); cout<<G.vex[i].data<<endl; count ++;//输出i号定点并计数
for(p = G.vex[i].firstarc; p;p=p->nextarc){
k=p->adjvex; //对i号顶点的每个邻接点入度减一
if(!(--indegree[k]))//入度为0则入栈
Push(S,k);
}
3.2.3 DFS遍历
void DFS(ALGraph G, int i,int term){
//以vi为出发点对邻接表表示的图G进行深度优先搜索
if(G.vex[i].xueqi==term){
cout<<G.vex[i].data<<""<<G.vex[i].keming<<""<<G.vex[i].xuefen<<""<<G.vex[i].xueshi<<endl;//如果学期相等，则输出该学期信息
}
visited[i] = TRUE; //标记vi已访问
p = G.vex[i].firstarc; //取vi边表的头指针
while (p) { //依次搜索vi的邻接点vj，这里j=p->adjvex
if (!visited[p->adjvex]) //若vi尚未被访问
DFS(G, p->adjvex,term); //则以Vj为出发点向纵深搜索
p = p->nextarc; //找vi的下一邻接点
}
}
3.3.2 主函数
int main(){
ALGraph G;
CreateALGraph(G);//建立图
cout<<"功能1：拓扑排序"<<" "<<"功能2：查询学期课程"<<" "<<"功能3：查看课程所属学期"<<" "<<"功能4：退出"<<endl;
while(1){
cout<<"请输入1/2/3/4完成功能"<<endl;
int i; cin>>i; //选择功能
switch(i){
case 1:TopologicalSort(G);
cout<<endl;//进行拓扑排序
break;
case 2:{
cout<<"请输入学期（1-7）";
cin>>term;
DFSTraverseM(G,term);
break;
}
case 3:{
cout<<"请输入课程名称：";
cin>>name;
DFSTraverseM2(G,name);
break;
}
case 4:{
n=0;
break;
}
}
}
return 0;
}
最后附上源码：
1 #include <stdio.h> 2 #include<string.h> 3 #include<iostream> 4 using namespace std; 5 #include <stdlib.h> 6 #define MAX 30 7 typedef enum{ FALSE, TRUE }Boolean; 8 Boolean visited[30]; 9 10 int indegree[MAX];//用来存储所有节点的入度之和 11 //表节点 12 typedef struct ArcNode{ 13 struct ArcNode *nextarc; //指向下一条弧的指针 14 int adjvex; //该弧所指的顶点位置 15 }ArcNode; 16 //头节点中存储课程名称，编号，学期，学分，指向第一个节点的指针 17 typedef struct{ 18 ArcNode *firstarc; 19 char data;//编号 20 char keming[20];//课程名称 21 int xueqi; 22 int xueshi; 23 int xuefen; 24 }VNode,Vertice[MAX];//顶点信息 25 26 typedef struct{ 27 int vexnum,arcnum; 28 Vertice vex; 29 }ALGraph;//图的信息 30 31 typedef struct{ 32 int *top; 33 int *base; 34 int stacksize; 35 }SqStack; 36 37 int LocateVex(ALGraph G, char v){ 38 for(int i = 0; i < G.vexnum; i ++){ 39 if(v == G.vex[i].data) 40 return i; 41 } 42 43 return -1; 44 } 45 46 void CreateALGraph(ALGraph &G){ 47 int i,j,k; 48 char v1,v2;//顶点编号 49 ArcNode *p,*s; 50 51 printf("输入节点和边的数目:\n"); 52 scanf("%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum); 53 54 55 //getchar(); 56 cout<<"请输入所有的专业课信息"<<endl; 57 cout<<"请输入 编号"<<"-----"<<"课程名称"<<"-----"<<"学分"<<"-----"<<"学期"<<"-----"<<"学时"<<endl; 58 for(i = 0; i < G.vexnum; i++){ 59 cin>>G.vex[i].data>>G.vex[i].keming>>G.vex[i].xuefen>>G.vex[i].xueqi>>G.vex[i].xueshi; 60 G.vex[i].firstarc = NULL; 61 } 62 63 for(i = 0; i < G.arcnum; i++){ 64 cout<<"输入一条边上的两个顶点编号 :"<<endl; 65 66 cin>>v1>>v2; 67 68 j = LocateVex(G,v1); 69 k = LocateVex(G,v2); 70 71 s = (ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); 72 s->adjvex = k; 73 s->nextarc = NULL; 74 75 76 if(!G.vex[j].firstarc){ 77 G.vex[j].firstarc = s; 78 } 79 else{ 80 p = G.vex[j].firstarc; 81 82 while(p->nextarc) 83 p = p->nextarc; 84 85 p->nextarc = s; 86 } 87 } 88 } 89 90 void FindInputDgeree(ALGraph G){ //计算所有节点的入度 91 ArcNode *p; 92 int i; 93 94 for(i = 0; i < G.vexnum; i ++) 95 indegree[i] = 0; 96 97 for(i = 0; i < G.vexnum; i ++){ 98 p = G.vex[i].firstarc; 99 100 while(p){ 101 indegree[p->adjvex] ++; 102 p = p->nextarc; 103 } 104 } 105 } 106 107 void InitStack(SqStack &S){ 108 S.base = ( int*)malloc(sizeof(int) * MAX); 109 110 if(!S.base) 111 return ; 112 113 S.top = S.base; 114 S.stacksize = MAX; 115 } 116 117 void Push(SqStack &S, int i){ 118 119 *S.top++ = i; 120 } 121 122 int StackEmpty(SqStack S){ 123 if(S.top==S.base) 124 return 1; 125 126 return 0; 127 } 128 129 int Pop(SqStack &S, int &i){ 130 if(S.base!=S.top) 131 i = *-- S.top; 132 return i; 133 } 134 135 void TopologicalSort(ALGraph G){ 136 ArcNode *p; 137 FindInputDgeree(G); 138 int i,count = 0; 139 140 SqStack S; 141 InitStack(S); 142 143 for(i = 0; i < G.vexnum; i ++) 144 if(!indegree[i])//把入度为零的节点入栈 145 Push(S,i); 146 147 printf("拓扑序列如下:\n"); 148 while(!StackEmpty(S)){ 149 i=Pop(S,i); 150 cout<<G.vex[i].data<<" "; 151 count ++; 152 153 int k; 154 for(p = G.vex[i].firstarc; p;p=p->nextarc){ 155 k=p->adjvex; 156 if(!(--indegree[k])) 157 Push(S,k); 158 159 } 160 161 162 163 164 /*while(p){ 165 if(!(-- indegree[p->adjvex]))//判断去掉一条边后节点的入度是否为零 166 Push(S,p->adjvex); 167 168 p = p->nextarc; 169 } */ 170 } 171 172 if(count < G.vexnum) 173 cout<<"该图为有向有环图"<<endl; 174 175 } 176 177 void DFS(ALGraph G, int i,int term) 178 { 179 //以vi为出发点对邻接表表示的图G进行深度优先搜索 180 ArcNode *p; 181 if(G.vex[i].xueqi==term){ 182 cout<<"编号"<<" " <<"课程名称"<<" "<<"学分" <<" "<<"学时"<<endl; 183 cout<<G.vex[i].data<<" "<<G.vex[i].keming<<" "<<G.vex[i].xuefen<<" "<<G.vex[i].xueshi<<endl; 184 } 185 // 访问顶点vi 186 visited[i] = TRUE; //标记vi已访问 187 p = G.vex[i].firstarc; //取vi边表的头指针 188 while (p) 189 { //依次搜索vi的邻接点vj，这里j=p->adjvex 190 if (!visited[p->adjvex]) //若vi尚未被访问 191 DFS(G, p->adjvex,term); //则以Vj为出发点向纵深搜索 192 p = p->nextarc; //找vi的下一邻接点 193 } 194 } 195 void DFSTraverseM(ALGraph G,int term) 196 { 197 int i; 198 for (i = 0; i < G.vexnum; i++) 199 visited[i] = FALSE; 200 for (i = 0; i < G.vexnum; i++) 201 if (!visited[i]) 202 DFS(G, i,term); 203 } 204 205 void DFS2(ALGraph G, int i,char name[20]) 206 { 207 //以vi为出发点对邻接表表示的图G进行深度优先搜索 208 ArcNode *p; 209 if(strcmp(G.vex[i].keming,name)==0) 210 { 211 cout<<"所在学期" <<endl; 212 cout<<G.vex[i].xueqi<<endl; 213 } 214 215 else // 访问顶点vi 216 {visited[i] = TRUE; //标记vi已访问 217 p = G.vex[i].firstarc; //取vi边表的头指针 218 while (p) 219 { //依次搜索vi的邻接点vj，这里j=p->adjvex 220 if (!visited[p->adjvex]) //若vi尚未被访问 221 DFS2(G, p->adjvex,name); //则以Vj为出发点向纵深搜索 222 p = p->nextarc; //找vi的下一邻接点 223 }} 224 } 225 226 227 void DFSTraverseM2(ALGraph G,char name[20]) 228 { 229 int i; 230 for (i = 0; i < G.vexnum; i++) 231 visited[i] = FALSE; 232 for (i = 0; i < G.vexnum; i++) 233 if (!visited[i]) 234 DFS2(G, i,name); 235 } 236 237 238 int main(){ 239 ALGraph G; 240 int term; 241 char name[20]; 242 243 CreateALGraph(G);//建立图 244 cout<<"功能1：拓扑排序"<<" "<<"功能2：查询学期课程"<<" "<<"功能3：查看课程所属学期"<<" "<<"功能4：退出"<<endl; 245 246 int n; 247 n=1; 248 249 while(n){ 250 251 cout<<"请输入1/2/3/4完成功能"<<endl; 252 int i; 253 cin>>i; 254 switch(i){ 255 case 1:TopologicalSort(G); 256 cout<<endl;//进行拓扑排序 257 break; 258 case 2:{ 259 cout<<"请输入学期（1-7）"; 260 cin>>term; 261 DFSTraverseM(G,term); 262 break; 263 } 264 case 3:{ 265 cout<<"请输入课程名称："; 266 cin>>name; 267 DFSTraverseM2(G,name); 268 269 break; 270 } 271 case 4:{ 272 n=0; 273 break; 274 } 275 } 276 } 277 278 279 280 281 return 0; 282 }
