青岛理工大学+飞机航班查询 数据结构课设

青岛理工大学

数据结构课程设计报告题目：航班信息的查询与检索

院（系）：计算机工程学院

学生姓名: xxxxxx

班级：网络xxx 学号:201107119

起迄日期: 2013.7.8-2013.7.18

指导教师: 张xx

一、需求分析

1.问题描述：该设计要求对飞机航班信息进行排序和查找。客户可按航班的航班号、起点站、到达站、起飞时间以及到达时间等信息进行查询,。查找到就输出航班信息，未找到输出“没有该航班信息!”。

2.基本功能：对飞机航班信息进行排序，以航班号的多个字母或数字字符为关键字进行排序，用基数排序的方法（选择LSD最低位优先）进行排序。

排序用到的函数：

数字字符分配函数：void distribute(slnode *sl,int i,arrtype_n f,arrtype_n e)

数字字符的收集函数：void collect(slnode *sl,int i,arrtype_n f,arrtype_n e)

字母字符分配函数：void distribute2(slnode *sl,int i,arrtype_c f,arrtype_c e)

字母字符收集函数：void collect2(slnode *sl,int i,arrtype_c f,arrtype_c e)

客户可按航班的航班号、起点站、到达站、起飞时间以及到达时间等信息进行查询，其中按航班号进行查找使用的是二分查找：int binsearch(sllist l,char key[])//二分查找函数；其余则是使用顺序查找方法：void seqsearch(sllist l,char key[],int i)//顺序查找函数。

3.输入输出

输入航班信息：每个航班记录包括八项，分别是：航班号、起点站、终点站、班期、起飞时间、到达时间、飞机型号以及票价，其中航班号、起点站、到达站、起飞时间、到达时间、班期为字符型，票价为整型。

航班号输入格式：

K0 K1 K2 K3 K4 K5

C Z 3 8 6 9

其中K0和K1的输入值是航空公司的别称，用两个大写字母标示，后4位为航班号，这种航班号关键字可分成两段，即字母和数字。其余七项输入内容因为不涉及本设计的核心，因此除了票价为数值型外，均定义为字符串即可。

起飞时间若是12:50，则输入1250.到达时间同上。

实例如下：

航班号起点站终点站班期起飞时间到达时间机型票价

CA1544 合肥北京 1.2.4.5 1055 1240 733 960

MU5341 上海广州每日1420 1615 M90 1280

CZ3869 重庆深圳 2.4.6 0855 1035 733 1010

MU3682 桂林南京 2.3.4.6.7 2050 2215 M90 1380

HU1836 上海北京每日0940 1120 738 1250

CZ3528 成都厦门 1.3.4.5.7 1510 1650 CRJ 1060

MU4594 昆明西安 1.3.5.6 1015 1140 328 1160

SC7425 青岛海口 1.3.6 1920 2120 DH4 1630

输出信息：如图

二、概要设计

1、设计思路：

根据题目所要求，程序必须实现航班信息的录入和查询。程序首先定义了一个用于储存航班信息的数据类型slnode，再由用户录入航班数据，在录入的同时用sort(sllist &l)函数对数据进行最低位优先的基数排序，最后执行数据查询和检索。在查询设计中，使用二分查找法对排好的航班数据按航班号实现快速查找，按起点站、终点站、起飞时间、到达时间查找的则采用顺序查询方法。要注意的是：使用二分查找法对排好的航班数据按航班号实现快速查找时要把排好的序列整理存放在地址空间连续的数组中，因为一般链式存储不能使用二分查找。

2、数据结构设计：

抽象数据类型：

ADT List{

数据对象：D={sl i| sl i∈sllist,i=1,2,3……，n,n≥0}

数据关系：R1={| sl i-1,sl i∈D,i=1,2,3,……，n}

基本操作：

arrange(sllist &l)

初始条件：线性表L已存在，1≤i≤n+1。

操作结果：按指针链整理静态链表，使之按顺序的方式存储，数组下标的大

小关系反应关键字的大小关系。

distribute(slnode *sl,int i,arrtype_n f,arrtype_n e)

初始条件：线性表L已存在，1≤i≤n。

操作结果：完成一趟字符分配。

collect(slnode *sl,int i,arrtype_n f,arrtype_n e)

初始条件：线性表L已存在，1≤i≤n。

操作结果：完成一趟字符收集。

sort(sllist &l)

初始条件：线性表L已存在。

操作结果：完成基数排序。

seqsearch(sllist l,char key[],int i)

初始条件：线性表L已存在，1≤i≤n。

操作结果：顺序查找出与key匹配的节点并输出节点信息。

binsearch(sllist l,char key[])

初始条件：线性表L已存在，1≤i≤n。

操作结果：用二分查找的方式快速找到与key匹配的航班。

input(sllist &l)

初始条件：线性表L已存在，1≤i≤n。

操作结果：在链表的结尾插入一个节点。

3、软件结构设计： 功能模块：

输入航班记录函数：void inputdata(sllist &l)； 基数排序函数：void sort(sllist &l)；

查询检索菜单控制程序：void search (sllist l)； 二分查找函数：int binsearch(sllist l,char key[])；

航班信息的查询检索 输入航班信息

基数排序

查询与检索 二分查找 顺序查找 航 班 号 起点站 终点站 起飞时间

到达时间

顺序查找函数：void seqsearch(sllist l,char key[],int i)；

三、详细设计

1、定义程序中所有用到的数据及其数据结构：

typedef char keytype;

typedef struct

{

char start[8]; //起点

char end[8]; //终点

char sche[8]; //班期

char time1[5]; //起飞时间

char time2[5]; //到达时间

char model[4]; //机型

int price; //票价

}infotype; //航班记录类型

typedef struct

{

keytype keys[keylen]; //航班号

infotype others;

int next;

}slnode;

typedef struct

{

slnode sl[Maxspace];

int keynum; //记录当前关键字字符个数

int length; //当前表长

}sllist; //静态链表类型

typedef int arrtype_n[RADIX_n];//十进制数字指针数组

typedef int arrtype_c[RADIX_c];//26个字母指针数组

2、主函数和其他函数的伪码算法：

一趟数字字符分配函数：

Status distribute(slnode *sl,int i,arrtype_n f,arrtype_n e) //f存放对头指针，e 存放对尾指针

{

for(j=0;j

{//各子表置为空表

f[j]=e[j]=0;

}

for(p=sl[0].next;p;p=sl[p].next)//sl[0]为头结点

{

j=sl[p].keys[i]%48;//将数字字符转化成相对应的数值数字

if(f[j]==0)

f[j]=p;

else

sl[e[j]].next=p;

e[j]=p; //将P指向的结点下标插入到第J个子表中（尾插法）}

}

一趟数字字符的收集函数：

Status collect(slnode *sl,int i,arrtype_n f,arrtype_n e)

{

for(j=0;!f[j];j++);//找出第一非空子表

sl[0].next=f[j];//指向第一个非空子表中的一个结点

t=e[j];

while(j

{

for(j=j+1;j

if(f[j])

{

sl[t].next=f[j];//链接两个非空子表

t=e[j];

}

}

sl[t].next=0;//t指向最后一个非空子表中的最后一个结点

}

趟字母字符分配函数：

Status distribute2(slnode *sl,int i,arrtype_c f,arrtype_c e) {

for(j=0;j

{

f[j]=e[j]=0;

}

for(p=sl[0].next;p;p=sl[p].next)

{

j=sl[p].keys[i]%65;

if(!f[j])

f[j]=p;

else

sl[e[j]].next=p;

e[j]=p;

}

}

链式基数排序：

Status sort(sllist &l)

{

arrtype_n fn,en;

arrtype_c fc,ec;

for(i=0;i

l.sl[i].next=i+1; //next存的是地址下标（连接起来）l.sl[l.length].next=0;

for(i=l.keynum-1;i>=2;i--) //LSD法，从右往左排，数字字符的基数排序{

distribute(l.sl,i,fn,en);

collect(l.sl,i,fn,en);

}

for(i=1;i>=0;i--) //LSD法，从右往左排，字母字符的基数排序{

Distribut2(l.sl,i,fc,ec);

Collect2(l.sl,i,fc,ec);

}

}

重新整理静态链表：

Status arrange(sllist &l)

{

q.length=l.length;

q.keynum=6;

for(i=0;i

q.sl[i].next=i+1;

q.sl[q.length].next=0;

p=l.sl[0].next;

for(i=1;i

{

q.sl[i]=l.sl[p];

p=l.sl[p].next;

}

for(i=1;i

{

l.sl[i]=q.sl[i];

}

l.sl[0].next=1;

}

二分查找函数：

Status binsearch(sllist l,keytype key[])

{

high=l.length;

while(low<=high)

{

mid=(low+high)/2;

if(strcmp(key,l.sl[mid].keys)==0)

return mid;

else if(strcmp(key,l.sl[mid].keys)<0)

high=mid-1;

else

low=mid+1;

}

return 0;

}

顺序查找函数：

Status seqsearch(sllist l,keytype key[],int i)

{

printf("* 航班号起点站终点站航班期起飞时间到达时间机型票价 *\n");

for(j=1;j<=l.length;j++)

{

switch(i)

{

case 2:k=strcmp(key,l.sl[j].others.start);break;

case 3:k=strcmp(key,l.sl[j].others.end);break;

case 4:k=strcmp(key,l.sl[j].others.time1);break;

case 5:k=strcmp(key,l.sl[j].others.time2);break;

}

if(k==0)

{

m=1;

printf("%6s,%6s,%6s,%6s,%8s,%6s,%6s,%4d

*\n",l.sl[j].keys,l.sl[j].others.start,l.sl

[j].others.end,l.sl[j].others.sche,l.sl[j].others.time1,l.sl[j].others.time 2,l.sl

[j].others.model,l.sl[j].others.price);

}

}

if(m==0)

printf(" 没有该航班信息！ \n");

输入航班记录函数：

Status inputdata(sllist &l)

{

i=l.length+1;

char yn='y';

while(yn=='y'||yn=='Y')

{

printf("航班号起点站终点站班期起飞时间到达时间机型票价\n");

scanf("%s%s%s%s%s%s%s%d",l.sl[i].keys,l.sl[i].others.start,l.sl[i].others.e nd,l.sl

[i].others.sche,l.sl[i].others.time1,l.sl[i].others.time2,l.sl[i].others.mo del,&l.sl

[i].others.price);

i++;

getchar();

Radixsort(l);

Arrange(l);

printf("继续输入吗?y/n:");

scanf("%c",&yn);

}

l.length=i-1;

}

主函数：

Status main()

{

sllist l;

l.keynum=6;//初始化及输入数据

l.length=0;

inputdata(l);//输入航班记录

search(l);//调用查询函数

}

3、流程图及函数之间的调用关系图：

N

Y

Y Y

N N

输入航班信息

是否继续输入

查询

航 班 号

起点站

终点站

起飞时间

到达时间

退出

结束

开始 航班信息输出

读取信息库

添加航班信息

基数排序

四、调试分析

1、航班号、起点站、到达站、起飞时间、到达时间、班期为字符型，票价为整型。

2、程序的性能分析:静态链表初始化：时间复杂度O(n);基数排序：平均时间复杂度等于最坏情况时间复杂度O（d(n+rd)），空间复杂度O（rd）；折半查找：时间复杂度O（logn）；顺序查找：时间复杂度O（n）。

3、上机过程中出现的问题及其解决方案：

①问题一：在输入数据的时候用一个while循环控制输入是否继续输入，但是输入光标一闪而过。

解决方法：加一个getchar（）语句使程序暂停，等待输入一个字符，判定后再继续运行。

②问题二：实验要求当以航班号为查询信息进行查询检索时，要用到折半查找，而折半查找只适合于顺序表，不适合链表。

解决方法：需要添加一个函数arrange()来重新整理静态链表，使得数组下标的大小关系反应关键字的大小关系，然后才能对其进行折半查找。

③问题三：每次需要手动输入航班信息比较麻烦。

解决方法：先把信息保存在文件里，然后通过读取文件读取航班信息。

4、程序中可以改进的地方说明：

在调用函数Arrange()来重新整理静态链表时利用了中间链表sllist q来进行调整，这会大大增大了空间复杂度，若可以在原链表中直接调整成顺序表，可以节省空间和效率。

5、程序中可以扩充的功能及设计实现假想：

我们在比较同一班航班的时候常常关注最低票价，所以可以再构造一个函数，查询并比较出同一航班的最低价格，并以最低价显示出来，使票价一目了然，方便用户根据价格进行比较、查询。

五、测试结果

输入最初航班信息：

按航班查询（查询成功）：

查询失败界面：

六、用户手册

第一步：提示是否读取航班信息库，如果全部手动添加航班，则输入n，否则输入y

第二步：提示是否读取航班信息库，如果需要添加航班，则输入y，否则输入n

第三部：查询界面，根据提示进行查询，输出结果

退出程序，输入0

七、体会与自我评价

本设计的重点和难点是在于对航班数据的排序和查找，以链式基数排序为线，用到了二分查找和顺序查找等知识，还有建立静态链表等。通过这次课程设计，使我对编程有了新的认识。以前编程只是注重如何编写函数能够完成所需要的功能，只是凭单纯的意识和简单的语句来堆砌出一段程序。但现在编程感觉完全不同了。在编写一个程序之前，自己能够综合考虑各种因素，选取自己需要的数据结构，在编写每一个函数之前，可以仔细斟酌比对，挑选出最适合当前状况的算法。这样，即使在完整的程序还没有写出来之前，自己心中已经有了明确的原图了。这样无形中就提高了自己编写的程序的质量。

这个程序开始是用手动敲航班信息到程序里面，发现效率很低，容易敲错。后来经过老师检查后提议用文件直接读入的方法，不过用C语言进行文件操作已经忘得差不多了，查询了相关资料后，才有了一定的回忆。最终完善了程序，实现初始化航班信息用文件打开的方式实现，并添加函数实现信息的再输入补充。

另外，我还体会到深刻理解数据结构的重要性。只有真正理解这样定义数据类型的好处，才能用好这样一种数据结构。了解典型数据结构的性质是非常有用的，它往往是编写程序的关键。

我知道我的程序还有许多不完善之处，但是我个人觉得已经很不错了。简单的未必就不是最好的，不是么？

感谢所有给与我帮助的人。感谢我的老师，教会了我驾驭一门语言和一些结构。

七、评价与成绩