大数据结构课程设计 马踏棋盘

word前言学习数据结构的最终目的是解决实际的应用问题，特别是非数值计算类型的应用问题，数据结构课程设计就是为此目的一次实际训练。要求我们在对题目进展独立分析的根底上，完成设计和开发，并最终承受严格的测试考核。以深化对数据结构课程中根本概念、理论和方法的理解，提升综合运用所学知识处理实际问题的能力，使我们的的程序设计能力与调试水平有一个明显的提升。课程设计所安排的题目，都有一定的难度和深度，从抽象数据类型的提炼、数据结构选择到算法的设计，均由我们每个人自主完成。在一周的时间，历经查找参考资料、使用技术手册、设计编码和撰写文档的实践，进一步升华对软件工程师和程序员人格素质的认识和理解。本课程设计的主要设计容是： 设计一个马踏棋盘问题的演示程序。即将马随机地放在国际象棋的8*8棋盘的某个方格中，然后令马按走棋规如此开始进展移动。要求马将棋盘上的每个方格进入且只进入一次，走遍全部64个方格。要求编制非递归程序，求出马的行走路线，将数字1，2，64依次填入一个8*8的方阵在屏幕上显示输出。针对该问题本课程设计采用的是面向对象的开发语言Java，在Windows7, myeclipse8.5.0的平台上开发出来，并有图形界面。最终较好的实现了全部要求，达到了预期效果。从中我也学到了很多，不仅仅是课堂外的新知识，还有那种会查资料，会学习新知识的能力。这个课程设计的顺利完成，离不开胡教师的指导和帮助，在他的细心指导和帮助下，我对马踏棋盘程序开发的整个流程有了深刻地了解和系统地掌握，在这里学生表示真诚地感。另外也这次课程设计提供应我帮助的同学们。此外，本课程设计还参考了一些文献资料，在此向这些文献资料的作者深表意。本课程设计可作为数据结构和Java课程教学的参考案例。由于时间仓促和本人水平所限，设计中难免有不当和欠妥之处，敬请教师不吝批评指正。 笔者目录摘要3第一章 需求分析.4第二章 概要设计.52.1系统描述。.5.5马踏棋盘流程5算法设计第三章 详细设计3.1 Jisuan类实现Disizhang 4,2Diwu Cankaowenxian Fulu 摘要本课程设计中的程序实现了马踏棋盘问题的求解,并能够演示起始位置在棋盘上任何位置的问题的实现.程序采用图形演示,使算法的描述更形象,更生动,使教学更能产生良好的效果。对于该程序，我严格按照面向对象的思想进展开发,其中有Jisuan类, Shuchu类, Jframe类和Main四个类。其中Jisuan类主要是初始化各点的可走路径，并且删除不合法的点；Shuchu类主要最优算法的实现；Jframe类为图形用户界面的设计,主要完成棋盘的绘制和结果的打印；Main类主要是负责整个程序的控制。最终调试运行通过，实现了全部要求，取得了理想效果。关键词：数据结构 马踏棋盘 Java 图形界面AbstractThis course design of the program realization horses on board the solution, and to demonstrate the starting position on the board of the realization of the problem any position. The program using graphical presentation, the method of more image, the more vivid description, and make the teaching more can produce good effect. For the program, I in strict accordance with the object-oriented ideas of development, including Jisuan class, Shuchu class, Jframe classes and Main four classes. Among them Jisuan kind basically is the initial points of walk path, and remove not legal point; Shuchu main kinds of the realization of the optimal algorithm; Jframe class for the graphical user interface design, the main finish drawing the board and results of the print; Main kinds of major is responsible for the entire process control. Final test and operation, realize the requirements through all, make the ideal effect.Key words: data structure horse on board Java graphical interface第一章 需求分析数据结构课程设计是计算机科学与技术专业学生必做的集中实践性环节之一，是学习完数据结构课程后进展的一次全面的综合练习。其目的在于通过课程设计，使学生能够得到较系统的技能训练，从而巩固和加深对数据结构的根底理论知识的理解，培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力，使学生成为具有扎实的计算机理论根底和较强的独立动手能力的复合型、应用型人才。马踏棋盘问题是一个古老而著名的问题,它最初是由大数学家Euler提出的.问题是这样的:国际象棋中的棋子(叫作马)在一个空棋盘移动,问它能否经过64格中的每一格且只经过一次?(马按L行移动,即在某方向前进两格接着在与原方向垂直的方向上前进一格)本程序实现了马踏棋盘问题的求解,并能够演示起始位置在棋盘上任何位置的问题的实现.程序采用图形演示,使算法的描述更形象,更生动,使教学更能产生良好的效果。第二章 概要设计本程序采用myeclipse8.5.0来编制整个程序,这样既可以使大家对算法的实现有了一定的了解,也可以熟悉一下Java图形界面以与Java语言的命名规。作为数据结构的课程设计,本人希望同时也能让大家顺便熟悉一下Java的根本语言结构和强大的开发能力。在马踏棋盘的课程设计中,我们严格按照面向对象的思想进展开发,其中有Jisuan类, Shuchu类, Jframe类和Main类。读者应注意各个类之间的关系,以便也能顺道理解Java中类的思想。马踏棋盘流程将马随机地放在国际象棋的8*8棋盘Board88的某个方格中，然后令马按走棋规如此开始进展移动。要求马将棋盘上的每个方格进入且只进入一次，走遍全部64个方格。算法设计 设计思想 利用某种算法直接找到最优解，算出最优路径，而不是一步步尝试遇到错误回溯。设一数组与棋盘坐标一一对应1，1到8，8，存放每个棋盘格上应算出的路径数字。 路径从164存放到与棋盘数组中对应的数组中，将数组当形参传到图形用户界面，利用Graphics绘制棋盘并打印数组。 建立主函数，调用计算路径类和绘制棋盘类。程序的运行关系如图2-1. 图2-1 程序运行关系图2.4.3算法结构设计最优算法设计 准备阶段： (a) 按国际象棋马的走法，最多有8种可能，创建数组int path=0,0,0,1,1,2,2,1,-2,3,-1,2,4,-1,-2,5,2,1,6,2,-1,7,-2,1,8,-2,-1存放8中可能，为了满足与棋盘一一对应故用38数组。 (b) 创建数组int way=new int99存放棋盘每点可走的路径数。 (c) 创建数组int output=new int99存放最终绘制棋盘格中输出的数字，即行走路线。 (d) 计算出棋盘上每点的可走路径数，存入way数组，超出棋盘边界的点被舍弃，让数组与棋盘一一对应。 计算阶段： (a) 从用户输入起始点坐标，存入m，n。 (b) 先假设每个点最小可走路径数为min=8。 (c) 根据way数组中已经存放的值与假设的最小可走路径数为8比拟，假如小于8如此存入min，如此循环最多8次，找出使min值最小的点，设为下次要走的点，依次类推，直至找出64个点，即最优路径。用户输入 利用java提供的Scanner函数从操作台进展输入。图形用户界面 利用Jframe窗体建立图形用户界面，编写构造函数，用Graphics()函数绘制矩形并填充颜色，画出棋盘表格，并利用drawString()在相应的棋盘坐标中打印出output数组中数字。第三章 详细设计3.1 Jisuan类实现public class jisuan /计算棋盘中各点可走路径public void init(intway)int i,j,k,x,y;intpath=0,0,0,1,1,2,2,1,-2,3,-1,2,4,-1,-2,5,2,1,6,2,-1,7,-2,1,8,-2,-1; /存放马的行走规如此，为了使坐标和棋盘一一对应，定义83数组 for(i=1;i=8;i+) /先初始各点可走路径为零 for(j=1;j=8;j+) wayij=0;for(i=1;i=8;i+) /计算各点可走路径，如果合法便存储 for(j=1;j=8;j+) for(k=1;k=1&x=1&y=8) /判断是否落在棋盘，否如此不存储 wayij+ ; /init/jisuan注释： 此类主要初始化各点的可走路径，并且删除不合法的点。 首先初始化way数组为0，然后利用for循环嵌套实现64次运算，每次再嵌套一个执行8次的循环，利用k+实现改变行走路线，前提是path数组中已经存储了马的行走规如此，根据每次到达的点判断是否落在棋盘，假如合法如此相应坐标格的way数组自加1，以此来计算出棋盘中各点的可走路线数，完成最优算法的准备阶段。3.2 Shuchu类算法实现public class shuchu public void calcu(intoutput,intway) int z,x,y,m,n,k,min; int i=0;int j=0; int path=0,0,0,1,1,2,2,1,-2,3,-1,2,4,-1,-2,5,2,1,6,2,-1,7,-2,1,8,-2,-1;System.out.println(请输入马的起始位置坐标:x y(其中x,y均为正整数,0x9,0y=1&m=1&n=8) /判断输入位置是否合法 for(z=1;z=64;z+) /分64次写入 min = 8; /初始可选路径最小值为8 outputmn=z; /用output来记录所走路径 waymn=0; /走过的点可选路径设为0，没走过设为可选路径数 for(k=1;k=1&x=1&y=8) if(wayxy!=0) /没走过的点 -wayxy; /可选路径数减1，因为本点刚走过 if(wayxymin) /如果可选路径数小于min min=wayxy; /使axy存放最小可选路径数的点 i=x; j=y; /form=i;n=j; /下一个点的坐标 /for“64次 /判断合法 elseSystem.out.println(错误：坐标超出棋盘边界！); /calu/shuchu注释： 此类为主要最优算法的实现类。 首先依然定义马的行走路线，和一些循环中用到的变量。然后利用Scanner函数进展用户输入。横纵坐标存入m和n。 判断起始坐标是否合法，合法如此用一个64次的循环分别写入output数组中马的行走路线，假设min的值为8。 用一个8次循环分别列出马的可走路径，假如合法且是没走过的点将对应的way数组减1，因为下次假如走到此点，可选路径数必然要减1，不可走已经走过的点。如果该点的可走路径数min中的值，如此更新为此点的way数组值。最后将是min保持最小的点的坐标赋值给m，n，作为马将走的下一个点将此点的output数组值更新为2。以此类推马的整个行走路线就完成了，且已经将164分别写入到output数组中.import java.awt.Color;import javax.swing.*;import java.awt.Graphics;import java.awt.Font;publicclassJframeextends JFrameint seed=newint99;public Jframe() /窗体构造函数this.setSize(500,500);setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);setVisible(true);publicvoid paint(Graphics g) /创建Graphics画图super.paint(g);g.setColor(Color.black);g.drawRect(50,50,400,400); /画棋盘边界for(int i=1;i=4;i+)for(int j=1;j=4;j+)g.fillRect(100*j, 100*i-50, 50, 50); /画棋盘黑格1for(int i=1;i=4;i+)for(int j=1;j=4;j+)g.fillRect(100*j-50, 100*i, 50, 50); /画棋盘黑格2g.setColor(Color.blue);Font num=new Font(楷体,Font.BOLD,25);g.setFont(num); /设置字体for(int i=1;i=8;i+)for(int j=1;j=8;j+)g.drawString(seedij+, 50*j+15,50*i+35); /打印棋盘格中数字publicvoid write(int output) /将结果数组引入Jframe类，并赋给数组seedfor(int i=1;i=8;i+)for(int j=1;j=8;j+)seedij=outputij; /Jframe注释: 此类为图形用户界面,主要完成棋盘的绘制和结果的打印. 创建构造函数,设置窗体大小,使窗体可见. 创建Graphics()画图函数,设置背景颜色为黑色,绘制棋盘边框.因为国际象棋棋盘为黑白交替方格,所以将黑色局部用Rectfill()函数画出,就形成了棋盘,利用for循环将黑色方格分两次画完,设计的棋盘坐标如下: (50,50) (400,50)(50,400) (400,400)图3-1 棋盘的设计每个格子的长宽是50,50。左斜线是第一次画的黑格,右斜线是第二次画的黑格.publicclass Main publicstaticvoid main(String args) int i,j;int way=newint99; /初始化可算路径数数组int output=newint99; /初始化结果输出数组jisuan ad=new jisuan();ad.init(way); /运行计算类shuchu aw=new shuchu();aw.calcu(output, way); /运行输出类System.out.printf(运行结果如下(稍后会以棋盘界面显示,为便于看图,相邻两步之间棋盘颜色不同):n);for(i=1;i=8;i+) /输出 for(j=1;j=8;j+)System.out.printf(%6d,outputij);System.out.printf(n);Jframe w=new Jframe(); /图形用户输出w.write(output); /载入结果输出数组 /main /Main注释:创建way和output数组.调用类并创建对象,对象调用函数.在控制台同样输出一份结果,和图形用户界面的一样.创建窗体,并传入output数组参数流程图如下：图3-2 Main类流程图程序的源代码参见附录。第四章 调试分析这次课程设计我遇到如下问题，最终通过调试分析都得到了很好的解决。4.1最优算法的求解，无从下手，最后借鉴前辈的思路想到了走最小度数点的算法。4.2 从shuchu类计算的结果无法传入Jframe函数，曾试过全局变量，但是分装性不好，最后把结果数组当作形式参数传入Jframe类的一个write函数。4.3无法在棋盘的格子上打印数字，因为drawstring函数只能打印字符型变量，而我的output是整形变量，最后利用drawstringoutput+“，50，50一个小技巧将int型转化为string型。4.4刚开始棋盘画得很麻烦，所以后期直接用填充色矩形画出黑的，其余的就成了白的，并分两步话出棋盘，感觉比拟简单。4.5开始无法使数组与棋盘坐标一一对应。程序运行截屏见附录B。第五章 总结5.11最优算法的求解，无从下手，最后借鉴前辈的思路想到了走最小度数点的算法。5.12 从shuchu类计算的结果无法传入Jframe函数，曾试过全局变量，但是分装性不好，最后把结果数组当作形式参数传入Jframe类的一个write函数。5.13无法在棋盘的格子上打印数字，因为drawstring函数只能打印字符型变量，而我的output是整形变量，最后利用drawstringoutput+“，50，50一个小技巧将int型转化为string型。5.14刚开始棋盘画得很麻烦，所以后期直接用填充色矩形画出黑的，其余的就成了白的，并分两步话出棋盘，感觉比拟简单。5.15开始无法使数组与棋盘坐标一一对应。5.2收获与体会总体感觉这个课题还是比拟简单的，不找出问题的根本,就无法理解自己获得的是什么,在一个星期的课程设计中，我将掌握的专业理论知识很好地运用到对这个课题的理解中.做到了理论和实践相结合，在实践中加深了对专业理论知识的理解，并提升了对理论知识的运用能力，获得了许多宝贵的经验。5.21 巩固和加深了对数据结构的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。5.22 培养了我选用参考书，查阅手册与文献资料的能力。培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。5.23 过实际编译系统的分析设计、编程调试，掌握应用软件的分析方法和工程设计方法。5.24 能够按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验结果，正确绘制系统和程序框图。5.25 通过这次课程设计，培养了我严肃认真的工作作风，逐步建立正确的生产观念、经济观念和全局观念。由于时间紧迫，我做的这个课程设计可能还不十分完善，但重要的是，这次课程设计让我学到了很多知识。通过这次课程设计，我对数据结构课程有了进一步的了解和认识，对数据结构的理解上升到一个新的高度，也充分地了解到一个好的算法对于程序的重要性。最后再次感这次课程设计提供应我帮助的教师，同学们以与参考文献的作者们，你们！参考文献【1】 严蔚敏，吴伟民.数据结构c语言版.：清华大学，2007【2】Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest,，Clifford Stein.Introduction to Algorithms, Second Edition. : 高等教育, 2002【3】【美】s巴斯.计算机算法：设计与分析引论.朱洪等译.：复旦大学，19854 Ralph Morelli. Java面向对象程序设计第三版.：清华大学， 2008【5】亦辉，华，胡洁.Java面向对象程序设计.：人民邮电，2008附录A 源代码-class jisuan-publicclass jisuan /计算棋盘中各点可走路径publicvoid init(intway)int i,j,k,x,y;int path=0,0,0,1,1,2,2,1,-2,3,-1,2,4,-1,-2,5,2,1,6,2,-1,7,-2,1,8,-2,-1;/存放马的行走规如此，为了使坐标和棋盘一一对应定义8*3数组for(i=1;i=8;i+) /先初始各点可走路径为零for(j=1;j=8;j+)wayij=0;for(i=1;i=8;i+) /计算各点可走路径，如果合法便存储for(j=1;j=8;j+)for(k=1;k=1&x=1&y=8) /判断是否落在棋盘，否如此不存储wayij+; /init /jisuan-class shuchu-import java.util.Scanner;publicclass shuchu publicvoid calcu(intoutput,intway)int z,x,y,m,n,k,min;int i=0;int j=0;int path=0,0,0,1,1,2,2,1,-2,3,-1,2,4,-1,-2,5,2,1,6,2,-1,7,-2,1,8,-2,-1;System.out.println(请输入马的起始位置坐标:x y(其中x,y均为正整数,0x9,0y=1&m=1&n=8) /判断输入位置是否合法for(z=1;z=64;z+) /分64次写入min = 8; /初始可选路径最小值为8outputmn=z; /用output来记录所走路径waymn=0; /走过的点可选路径设为0，没走过设为可选路径数for(k=1;k=1&x=1&y=8)if(wayxy!=0) /没走过的点-wayxy; /可选路径数减1，因为本点刚走过if(wayxymin) /如果可选路径数小于 minmin=wayxy; /使axy存放最小可选路径数的点i=x;j=y; /form=i;n=j; /下一个点的坐标 /for“64次 /判断合法elseSystem.out.println(错误：坐标超出棋盘边界！); /calu /shuchu-classJframe-import java.awt.Color;import javax.swing.*;import java.awt.Graphics;import java.awt.Font;publicclassJframeextends JFrameint seed=newint99;public Jframe() /窗体构造函数this.setSize(500,500);setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);setVisible(true);publicvoid paint(Graphics g) /创建Graphics画图super.paint(g);g.setColor(Color.black);g.drawRect(50,50,400,400); /画棋盘边界for(int i=1;i=4;i+)for(int j=1;j=4;j+)g.fillRect(100*j, 100*i-50, 50, 50); /画棋盘黑格1for(int i=1;i=4;i+)for(int j=1;j=4;j+)g.fillRect(100*j-50, 100*i, 50, 50); /画棋盘黑格2g.setColor(Color.blue);Font num=new Font(楷体,Font.BOLD,25);g.setFont(num); /设置字体for(int i=1;i=8;i+)for(int j=1;j=8;j+)g.drawString(seedij+, 50*j+15,50*i+35); /打印棋盘格中数字publicvoid write(int output) /将结果数组引入Jframe类，并赋给数组seedfor(int i=1;i=8;i+)for(int j=1;j=8;j+)seedij=outputij; /Jframe-class Main-publicclass Main publicstaticvoid main(String args) int i,j;int way=newint99; /初始化可算路径数数组int output=newint99; /初始化结果输出数组jisuan ad=new jisuan();ad.init(way); /运行计算类shuchu aw=new shuchu();aw.calcu(output, way); /运行输出类System.out.printf(运行结果如下(稍后会以棋盘界面显示,为便于看图,相邻两步之间棋盘颜色不同):n);for(i=1;i=8;i+) /输出 for(j=1;j=8;j+)System.out.printf(%6d,outputij);System.out.printf(n);Jframe w=new Jframe(); /图形用户输出w.write(output); /载入结果输出数组 /main /Main附录B 运行截屏4.1第一次输入坐标(6,6)图4-1 第一次输入截图图4-2 第一次运行结果截图其中数字编号即为马踏棋盘的顺序4.2第二次输入坐标(8,1)图4-3 第二次输入截图图4-4 第二次运行结果截图4.3第三次输入坐标(5,9)图4-5 第三次输入截图图4-6 第三次运行结果截图26 / 26