数据结构课程设计地图着色问题

课程设计报告

课程设计题目：地图着色问题

专业：xxxxxxxxx

班级：xxxxxxxxx

姓名：xxxxxxxxx

一：需求分析：

1)已知中国地图，对各省进行着色，要求相邻省所使用的颜色不同，并保证使

用的颜色总数最少；

2)将各省进行编号，然后利用无向图个顶点之间的边来表示各省的相邻关系；

3)演示程序以用户和计算机的对话方式进行；

4)最后对结果做出简单分析。

二：概要设计

一：设计思路

把34个省看成34个顶点，从选定的第一个顶点开始着色，先试第一种颜色，如果这个颜色与这个顶点的其他邻接顶点的颜色不重复，则这个顶点就是用这种颜色，程序开始对下一个顶点着色；如果着色重复，则使用下一种颜色重复上面的操作。着色过程就是一个递归的过程，直到所有的顶点都处理完后结束着色。

二：数据结构设计

因为这个程序是对图的操作，所以程序采用的逻辑结构是图状，存储结构选用邻接表，考虑用邻接表是因为一般的地图的某一个顶点并不会与很多的顶点相邻接，如果用邻接矩阵会浪费很多的存储空间，所以我选择的邻接表来存储。

其中：

typedef struct ArcNode

{

int x; （表示与当前顶点所表示省份相邻的省份的位置信息）

struct ArcNode *next; （指向下一个弧结点）

}ArcNode; （表示省份之间相邻关系的弧结点）

typedef struct

{

char *name; （顶点所表示的省份的名称）

int color; （省份的颜色，用数字表示不同的颜色）

ArcNode *firstnext; （指向第一个弧）

}shengfen[35];

三：详细设计

该程序一共包含三个模版：分别为初始化模版、着色模版和输出模版。

1.初始化模块

声明表示省份的顶点信息、省份之间相邻关系的弧的信息，并为其赋值。2.着色模块

为各个省份着色。

for(i=1;i<=34;i++)

{

sheng[i].color=0;

}

for(i=1;i<=34;i++)

{

j=1;

p=sheng[i].firstnext;

while(p!=NULL)

{

while(p!=NULL&&j!=sheng[p->x].color)

{

p=p->next;

}

if(p!=NULL)

j++;

}

sheng[i].color=j;

}

3.输出模块

输出各个省份的颜色信息。

for(i=1;i<=34;i++)

{

printf("%s:",sheng[i].name);

printf("%d\n",sheng[i].color);

}

printf("/n0表示白色,1表示蓝色,2表示红色,3表示绿色,4表示黄色");

return 0;

四：调试分析

因为我们的程序已知是中国地图，为中国地图染色，所以程序没有输入，只有输出信息。从输出的信息来看，我们最多使用了4种颜色。关于程序测试时存在的问题，我们程序在写完之后，出现了没有错误但是无法输出信息的问题，从网上查找发现是对警告没处理好的原因，随后我们参考了网上的解决方案把问题解决了。关于程序的改进，我们的程序使用的是有向图，但省份之间的相邻关系用无向图就可以表示，这是程序可以改进的地方。其次，我们的程序输出结果描述省份颜色的是数字，也可以改进后使之输出具体的颜色。

五：源程序清单

#include

#include

typedef struct ArcNode{

int x;

struct ArcNode *next;

}ArcNode;

typedef struct{

char *name;

int color;

ArcNode *firstnext;

}shengfen[35];

int main()

{

shengfen sheng;

int i,j;

ArcNode

*p,*hu1,*hu2,*hu3,*hu4,*hu5,*hu6,*hu7,*hu8,*hu9,*hu10,*hu11,*hu12,*hu13,*hu1 4,*hu15,*hu16,*hu17,*hu18;

ArcNode

*hu19,*hu20,*hu21,*hu22,*hu23,*hu24,*hu25,*hu26,*hu27,*hu28,*hu29,*hu30,*hu 31,*hu32,*hu33,*hu34,*hu35;

ArcNode

*hu36,*hu37,*hu38,*hu39,*hu40,*hu41,*hu42,*hu43,*hu44,*hu45,*hu46,*hu47,*hu 48,*hu49,*hu50,*hu51,*hu52;

ArcNode

*hu53,*hu54,*hu55,*hu56,*hu57,*hu58,*hu59,*hu60,*hu61,*hu62,*hu63,*hu64,*hu 65,*hu66;

ArcNode

*hu67,*hu68,*hu69,*hu70,*hu71,*hu72,*hu73,*hu74,*hu75,*hu76,*hu77,*hu78,*hu 79,*hu80,*hu81,*hu82,*hu83,*hu84;

ArcNode

*hu85,*hu86,*hu87,*hu88,*hu89,*hu90,*hu91,*hu92,*hu93,*hu94,*hu95,*hu96,*hu 97,*hu98,*hu99,*hu100;

ArcNode

*hu101,*hu102,*hu103,*hu104,*hu105,*hu106,*hu107,*hu108,*hu109,*hu110,*hu1 11,*hu112,*hu113,*hu114,*hu115,*hu116,*hu117;

ArcNode

*hu118,*hu119,*hu120,*hu121,*hu122,*hu123,*hu124,*hu125,*hu126,*hu127,*hu1 28,*hu129;

ArcNode

*hu130,*hu131,*hu132,*hu133,*hu134,*hu135,*hu136,*hu137,*hu138,*hu139,*hu1

40,*hu141,*hu142;

hu1=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu2=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu3=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu4=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu5=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu6=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu7=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu8=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu9=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu10=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu11=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu12=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu13=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu14=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu15=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu16=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu17=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu18=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu19=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu20=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu21=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu22=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu23=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu24=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu25=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu26=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu27=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu28=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu29=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu30=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu31=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu32=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu33=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu34=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu35=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu36=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu37=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu38=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu39=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu40=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu41=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu42=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu43=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu45=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu46=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu47=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu48=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu49=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu50=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu51=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu52=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu53=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu54=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu55=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu56=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu57=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu58=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu59=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu60=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu61=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu62=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu63=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu64=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu65=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu66=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu67=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu68=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu69=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu70=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu71=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu72=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu73=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu74=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu75=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu76=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu77=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu78=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu79=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu80=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu81=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu82=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu83=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu84=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu85=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu86=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu87=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu89=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu90=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu91=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu92=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu93=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu94=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu95=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu96=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu97=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu98=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu99=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu100=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu101=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu102=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu103=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu104=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu105=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu106=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu107=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu108=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu109=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu110=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu111=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu112=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu113=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu114=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu115=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu116=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu117=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu118=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu119=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu120=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu121=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu122=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu123=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu124=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu125=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu126=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu127=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu128=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu129=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu130=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu131=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));

hu133=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu134=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu135=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu136=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu137=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu138=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu139=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu140=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu141=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); hu142=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); sheng[1].name="heilongjiang";

hu1->x=2;

hu2->x=4;

sheng[1].firstnext=hu1;

hu1->next=hu2;

hu2->next=NULL;

sheng[2].name="jilin";

hu3->x=4;

hu4->x=3;

hu141->x=1;

sheng[2].firstnext=hu3;

hu3->next=hu4;

hu4->next=hu141;

hu141->next=NULL;

sheng[3].name="liaoning";

hu5->x=4;

hu6->x=10;

hu142->x=2;

sheng[3].firstnext=hu5;

hu5->next=hu6;

hu6->next=hu142;

hu142->next=NULL;

sheng[4].name="neimenggu";

hu7->x=1;

hu8->x=2;

hu9->x=3;

hu10->x=10;

hu11->x=9;

hu12->x=8;

hu13->x=7;

hu14->x=6;

hu15->x=5;

sheng[4].firstnext=hu7;

hu8->next=hu9;

hu9->next=hu10;

hu10->next=hu11;

hu11->next=hu12;

hu12->next=hu13;

hu13->next=hu14;

hu14->next=hu15;

hu15->next=NULL; sheng[5].name="xinjiang"; hu16->x=6;

hu17->x=13;

hu18->x=16;

sheng[5].firstnext=hu16; hu16->next=hu17;

hu17->next=hu18;

hu18->next=NULL; sheng[6].name="gansu"; hu19->x=4;

hu20->x=7;

hu21->x=8;

hu22->x=17;

hu23->x=13;

hu24->x=5;

sheng[6].firstnext=hu19; hu19->next=hu20;

hu20->next=hu21;

hu21->next=hu22;

hu22->next=hu23;

hu23->next=hu24;

hu24->next=NULL; sheng[7].name="ningxia"; hu25->x=4;

hu26->x=8;

hu27->x=6;

sheng[7].firstnext=hu25; hu25->next=hu26;

hu26->next=hu27;

hu27->next=NULL; sheng[8].name="shanxi1"; hu28->x=4;

hu29->x=9;

hu30->x=14;

hu31->x=19;

hu33->x=17;

hu34->x=6;

hu35->x=7;

sheng[8].firstnext=hu28; hu28->next=hu29;

hu29->next=hu30;

hu30->next=hu31;

hu31->next=hu32;

hu32->next=hu33;

hu33->next=hu34;

hu34->next=hu35;

hu35->next=NULL; sheng[9].name="shanxi2"; hu36->x=4;

hu37->x=10;

hu38->x=14;

hu39->x=8;

sheng[9].firstnext=hu36; hu36->next=hu37;

hu37->next=hu38;

hu38->next=hu39;

hu39->next=NULL; sheng[10].name="hebei"; hu40->x=4;

hu41->x=3;

hu42->x=11;

hu43->x=12;

hu44->x=15;

hu45->x=14;

hu46->x=9;

sheng[10].firstnext=hu40; hu40->next=hu41;

hu41->next=hu42;

hu42->next=hu43;

hu43->next=hu44;

hu44->next=hu45;

hu45->next=hu46;

hu46->next=NULL; sheng[11].name="beijing"; hu47->x=10;

sheng[11].firstnext=hu47; hu47->next=NULL; sheng[12].name="tianjin";

sheng[12].firstnext=hu48;

hu48->next=NULL;

sheng[13].name="qinghai"; hu49->x=5;

hu50->x=6;

hu51->x=17;

hu52->x=16;

sheng[13].firstnext=hu49;

hu49->next=hu50;

hu50->next=hu51;

hu51->next=hu52;

hu52->next=NULL;

sheng[14].name="henan"; hu53->x=9;

hu54->x=10;

hu55->x=15;

hu56->x=21;

hu57->x=20;

hu58->x=19;

hu59->x=8;

sheng[14].firstnext=hu53;

hu53->next=hu54;

hu54->next=hu55;

hu55->next=hu56;

hu56->next=hu57;

hu57->next=hu58;

hu58->next=hu59;

hu59->next=NULL;

sheng[15].name="shandong"; hu60->x=10;

hu61->x=14;

hu62->x=21;

sheng[15].firstnext=hu60;

hu60->next=hu61;

hu61->next=hu62;

hu62->next=NULL;

sheng[16].name="xizang"; hu63->x=5;

hu64->x=13;

hu65->x=17;

hu66->x=23;

sheng[16].firstnext=hu63;

hu63->next=hu64;

hu65->next=hu66;

hu66->next=NULL;

sheng[17].name="sichuan"; hu67->x=13;

hu68->x=6;

hu69->x=8;

hu70->x=18;

hu71->x=24;

hu72->x=23;

hu73->x=16;

sheng[17].firstnext=hu67;

hu67->next=hu68;

hu68->next=hu69;

hu69->next=hu70;

hu70->next=hu71;

hu71->next=hu72;

hu72->next=hu73;

hu73->next=NULL;

sheng[18].name="chongqing"; hu74->x=17;

hu75->x=8;

hu76->x=19;

hu77->x=25;

hu78->x=24;

sheng[18].firstnext=hu74;

hu74->next=hu75;

hu75->next=hu76;

hu76->next=hu77;

hu77->next=hu78;

hu78->next=NULL;

sheng[19].name="hubei";

hu79->x=8;

hu80->x=14;

hu81->x=20;

hu82->x=26;

hu83->x=25;

hu84->x=18;

sheng[19].firstnext=hu79;

hu79->next=hu80;

hu80->next=hu81;

hu81->next=hu82;

hu82->next=hu83;

hu83->next=hu84;

sheng[20].name="anhui"; hu85->x=14;

hu86->x=21;

hu87->x=27;

hu88->x=26;

hu89->x=19;

sheng[20].firstnext=hu85; hu85->next=hu86;

hu86->next=hu87;

hu87->next=hu88;

hu88->next=hu89;

hu89->next=NULL;

sheng[21].name="jiangsu"; hu90->x=15;

hu91->x=14;

hu92->x=20;

hu93->x=27;

hu94->x=22;

sheng[21].firstnext=hu90; hu90->next=hu91;

hu91->next=hu92;

hu92->next=hu93;

hu93->next=hu94;

hu94->next=NULL;

sheng[22].name="shanghai"; hu95->x=21;

hu96->x=27;

sheng[22].firstnext=hu95; hu95->next=hu96;

hu96->next=NULL;

sheng[23].name="yunnan"; hu97->x=16;

hu98->x=17;

hu99->x=24;

hu100->x=29;

sheng[23].firstnext=hu97; hu97->next=hu98;

hu98->next=hu99;

hu99->next=hu100;

hu100->next=NULL; sheng[24].name="guizhou"; hu101->x=17;

hu102->x=24;

hu103->x=29;

hu104->x=23;

hu105->x=18;

sheng[24].firstnext=hu101; hu101->next=hu102;

hu102->next=hu103;

hu103->next=hu104;

hu104->next=hu105;

hu105->next=NULL; sheng[25].name="hunan"; hu106->x=18;

hu107->x=19;

hu108->x=26;

hu109->x=30;

hu110->x=29;

hu111->x=24;

sheng[25].firstnext=hu106; hu106->next=hu107;

hu107->next=hu108;

hu108->next=hu109;

hu109->next=hu110;

hu110->next=hu111;

hu111->next=NULL; sheng[26].name="jiangxi"; hu112->x=25;

hu113->x=19;

hu114->x=20;

hu115->x=27;

hu116->x=28;

hu117->x=30;

sheng[26].firstnext=hu112; hu112->next=hu113;

hu113->next=hu114;

hu114->next=hu115;

hu115->next=hu116;

hu116->next=hu117;

hu117->next=NULL; sheng[27].name="zhejiang"; hu118->x=22;

hu119->x=21;

hu120->x=20;

hu121->x=26;

hu122->x=28;

sheng[27].firstnext=hu118;

hu118->next=hu119;

hu119->next=hu120;

hu120->next=hu121;

hu121->next=hu122;

hu122->next=NULL;

sheng[28].name="fujian";

hu123->x=27;

hu124->x=26;

hu125->x=30;

sheng[28].firstnext=hu123;

hu123->next=hu124;

hu124->next=hu125;

hu125->next=NULL;

sheng[29].name="guangxi"; hu126->x=23;

hu127->x=24;

hu128->x=25;

hu129->x=30;

sheng[29].firstnext=hu126;

hu126->next=hu127;

hu127->next=hu128;

hu128->next=hu129;

hu129->next=NULL;

sheng[30].name="guangdong"; hu130->x=29;

hu131->x=25;

hu132->x=26;

hu133->x=28;

hu134->x=31;

hu135->x=32;

hu136->x=34;

sheng[30].firstnext=hu130;

hu130->next=hu131;

hu131->next=hu132;

hu132->next=hu133;

hu133->next=hu134;

hu134->next=hu135;

hu135->next=hu136;

hu136->next=NULL;

sheng[31].name="aomen";

hu137->x=30;

sheng[31].firstnext=hu137;

hu137->next=NULL;

sheng[32].name="xianggang";

hu138->x=30;

sheng[32].firstnext=hu138;

hu138->next=NULL;

sheng[33].name="taiwan";

hu139->x=28;

sheng[33].firstnext=hu139;

hu139->next=NULL;

sheng[34].name="hainan";

hu140->x=30;

sheng[34].firstnext=hu140;

hu140->next=NULL;

for(i=1;i<=34;i++)

{

sheng[i].color=0;

}

for(i=1;i<=34;i++)

{

j=1;

p=sheng[i].firstnext;

while(p!=NULL)

{

while(p!=NULL&&j!=sheng[p->x].color)

{

p=p->next;

}

if(p!=NULL)

j++;

}

sheng[i].color=j;

}

for(i=1;i<=34;i++)

{

printf("%s:",sheng[i].name);

printf("%d\n",sheng[i].color);

}

printf("/n0表示白色,1表示蓝色,2表示红色,3表示绿色,4表示黄色"); return 0;

}