「資料結構與演算法」課程設計指導書
宣城校區資訊工程系
2023年12月
課程設計是對學生的一種全面綜合訓練，是與課堂聽講、自學和練習相輔相成的、必不可少的乙個教學環節。通常，課程設計中的問題比平時的習題複雜的多，也更接近實際。課程設計著眼於原理與應用的結合點，使學生學會如何把書上學到的知識用於解決實際問題，培養軟體工作所需要的動手能力；另一方面，能使書上的知識變「活」，起到深化理解和靈活掌握教學內容的目的。
平時的習題較偏重於如何編寫功能單一的「小」演算法，侷限於乙個或兩個知識點，而課程設計題是軟體設計的綜合訓練，包括問題分析，總體結構設計，使用者介面設計、程式設計基本技能和技巧，多人合作，以至一整套軟體工作規範的訓練和科學作風的培養。此外，還有很重要的一點是：計算機是比任何教師更嚴厲的檢查者。
為達到上述目的，使學生更好地掌握程式設計的基本方法和c++語言的應用，本課程安排了課程設計環節，提供了各類題目供學生選擇。每個設計題採取了統一的格式，由問題描述、基本要求、測試資料、實現提示和選做內容等五個部分組成。問題描述旨在為學生建立問題提出的背景，指明問題「是什麼」。
基本要求則對問題進一步求精，劃出問題的邊界，指出具體的參量或前提條件，並規定該題的最低限度要求。測試資料部分旨在為檢查學生上機作業提供方便。在實現提示部分，對實現中的難點及其解法思路等問題作了簡要提示，提示的實現方法未必是最好的，學生不應拘泥與此，而應努力設計和開發更好的方法和結構。
選做部分向那些尚有餘力的讀者提出了更高的要求，同時也能開拓其它讀者的思路，在完成基本要求時就力求避免就事論事的不良思想方法，盡可能尋求具有普遍意義的解法，使得程式結構合理，容易修改、擴充和重用。
「分析就是在採取行動之前，對問題的研究」（demarco,1978）。系統分析在軟體開發過程中是非常重要的，其任務就是通過對問題本身的研究，產生乙個系統需要做什麼的規範的、一致的和可行的需求說明。在此基礎上，確定系統中所需考慮的類（物件）、類之間的關係、本系統中各個類所涉及的屬性及針對這些屬性的操作。
類及類之間的關係可用類圖來表示，物件之間的訊息傳遞可用箭頭表示，另外一些重要的操作應給出規格說明。
對類中的屬性和操作從實現的角度（如可擴充、在派生類中能否直接使用或只需少量修改、訪問的效率和方便性等）進一步考察；對類中的操作（即方法）進一步求精：用if、while、for和賦值語句加上自然語言寫出演算法框架；同時考慮能否使用已有類庫（包括直接使用或通過派生）以減少程式設計的工作量和提高程式的可靠性。
編碼，即程式設計，是對詳細設計的結果的進一步求精，用物件導向語言（如c++）表達出來。在充分理解和把握語言執行機制的基礎上，編寫出正確的、清晰的、易讀易改和高效率的程式。另外，在識別符號的命名、**的長度（乙個方法長度一般不超過40行，否則應劃分為兩個或多個方法）、程式書寫的風格（如縮排格式、空格（空行）的應用、注釋等）方面也應注意，遵循統一的規範。
上機時要帶一本物件導向語言的教材，若有開發環境的使用者指南（手冊）及類庫（庫函式）手冊則更好。應仔細閱讀程式編譯和連線時的錯誤資訊（通常是英文的），弄清其確切含義，提高除錯效率。要學習並掌握開發環境所提供的除錯工具。
經過除錯，能夠執行的的程式並非就是乙個正確的程式。實際上，在上機之前，就應根據系統的需求設計相應的測試資料集，特別是一些異常情況的處理（如使用者輸入資料未按指定格式、資料極大或極小時程式如何處理等一些極端的情況）。
課題設計實現完成後，按規範要求撰寫課程設計報告，報告一般要求闡述的內容如下：
1. 需求和規格說明
描述問題，簡述題目要解決的問題是什麼？規定軟體做什麼。原題條件不足時補全
2. 設計
(1) 設計思想：程式結構（如類圖），重要的資料結構。主要演算法思想（文字描述，不要畫框圖）
(2) 設計表示：類名及其作用，類中資料成員名稱及作用，類中成員函式原型及其功能，可以用**形式表達。
(3) 實現注釋：各項要求的實現程度、在完成基本要求的基礎上還實現了什麼功能？
(4) 詳細設計表示：主要演算法的框架及實現此演算法的成員函式介面。
3. 使用者手冊
即使用說明（包括資料輸入時的格式要求）。
4. 除錯及測試
除錯過程中遇到的主要問題是如何解決的；對設計和編碼的回顧討論和分析；程式執行的時空效率分析；測試資料集；執行例項；改進設想；經驗和體會等。
5. 附錄
(1) 源程式清單：列印文字和磁碟檔案，磁碟檔案是必須的。源程式要加注釋，除原有注釋外再用鋼筆加一些必要的注釋和斷言。
(2) 測試資料：即列出測試資料集
(3) 執行結果：上面測試資料輸入後程式執行的結果
可以根據設計課題的實際情況對以上內容進行增減。
以下報告樣例僅供撰寫設計報告時參考，學生可根據選題的實際情況進行增減。
（報告封面）
「資料結構與演算法」
課程設計報告
（一） 需求和規格說明
某小型公司，主要有四類人員：經理、技術人員、銷售經理和推銷員。要求儲存這些人員的姓名、編號、級別、當月薪水，計算月薪總額並顯示全部資訊。
人員編號基數為1000，每輸入乙個人員的資訊，編號順序加1。
程式要對所有人員有提公升級別的功能。為簡單起見，所有人員的初始級別均為1級，然後進行公升級，經理公升為4級，技術人員和銷售經理公升為3級，推銷員仍為1級。
月薪計算辦法是：經理拿固定月薪8000元；技術人員按每小時100元領取月薪；推銷員的月薪按該推銷員當月銷售額的4%提成；銷售經理既拿固定月薪也領取銷售提成，固定月薪為5000元，銷售提成為所管轄部門當月銷售總額的5‰。
（二） 設計
根據上述需求，設計乙個基類employee,然後派生出technician（技術人員）類、manager（經理）類和sale**an（推銷員）類。由於銷售經理（sale**anager）既是經理又是銷售人員，兼具兩類人員的特點，因此同時繼承manager和sale**an兩個類。
在基類中，除了定義建構函式和析構函式以外，還應統一定義對各類人員資訊都應有的操作，這樣可以規範各派生類的基本行為。但是各類人員的月薪計算方法不同，不能在基類employee中統一定義計算方法。各類人員資訊的顯示內容也不同，同樣不能在基類中統一定義顯示方法。
因此，在employee類中用純虛函式的方式定義了計算月薪函式pay()和顯示資訊函式displaystatus()，然後在派生類中再根據各自的同名函式實現具體的功能。
由於sale**anager的兩個基類又有公共基類employee，為避免二義性，這裡將employee類設計為虛基類。
系統類圖
屬性和方法定義
（三） 使用者手冊
程式執行時，首先提示輸入雇員姓名。
對於經理直接輸出其工資及其它資訊；
對於技術人員，程式提示輸入其本月工作時數，然後輸出其工資及其它資訊；
對於推銷員，程式提示輸入其本月銷售額，然後輸出其工資及其它資訊；
對於銷售經理，程式提示輸入其管轄部門本月銷售總額，然後輸出其工資及其它資訊。
資料結構課程設計指導書
2011 8 16 一 課程設計目的 3 二 課程設計步驟 3 三 課程設計報告 4 四 課程設計內容 6 五 提交材料 6 六 考核方式與評分標準 7 七 關於編寫 的說明 7 八 參考文獻 8 附錄1 武漢工業學院課程設計說明書 報告 撰寫規範 9 附錄2 visual c 6.0簡介 11 培...
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