数据结构课程设计报告约瑟夫环

课程设计课程名称：程序设计、数据结构课题名称：约瑟夫环班级：学号：姓名：指导教师：湖南理工学院计算机学院2011年12月一、问题描述约瑟夫环问题描述的是：设编号为1，2，…，n的n（n0）个人按顺时针方向围坐一圈，每个人持有一正整数密码。开始时选择一个正整数作为报数上限m，从第一个人开始顺时针方向自1起顺序报数，报到m时停止报数，报m的人出圈，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人起重新从1报数。如此下去，直到所有人都出圈为止。令n最大值为100。要求设计一个程序模拟此过程，求出出圈的编号序列。如下图分析：1234567890这是第一个人，他的密码是“1”，个他输一个m值，如果m=3,则从他开始向下走3个这就是第二步的位置，这时他的密码作为新的m值，即m=4,同时得到的第一个密码为4；4号出去向下走4，到9这儿；（这这一步完了剩余的为：1,2,3,5,6，，7,8,9,0，）这就是第三步的位置，这时他的密码作为新的m值，即m=9，同时得到的第二个密码为9；9号出去向下走9，到0这儿；继续走就行了（这儿剩余的就是：1，2，3，5，6,7,8,0）图1约瑟夫环问图解1二、逻辑设计1、循环链表抽象数据类型定义typedefstructLNode//定义单循环链表中节点的结构{intnum;//编号intpwd;//passwordstructLNode*next;//指向下一结点的指针}LNode;2、本程序包含一下几个模块（1）构造结点模块LNode*createNode(intm_num,intm_pwd)3271484约瑟夫环原理演示图1234567第二部：第一次停下的位置，此时6号出列，并将他的值作为新的m值，即：新的m=8；从7好开始继续向下走8次，到1号的位置最后排序后的密码序列：（本图只演示前两步）8第三步：第二次，1号出列第四步：第三次，4号出列3第一步：给第一个人赋初始密码为：20则从它开始向下走20次，到6号位置241746147235图2约瑟夫环原理演示图2{LNode*p;p=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));//生成一个结点p-num=m_num;//把实参赋给相应的数据域p-pwd=m_pwd;p-next=NULL;//指针域为空returnp;}（2）创建链表模块voidcreateList(LNode*ppHead,intn)（3）出队处理模块voidjose(LNode*ppHead,intm_pwd)（4）约瑟夫环说明输出模块voidinstruction()（5）菜单模块voidmenu()（6）主函数模块intmain（）函数的调用关系图如下：3三、详细设计1.主函数Case2:建立的约瑟夫环,并输出已建立的约瑟夫环：createList(LNode**ppHead,intn)输出该约瑟夫环的每个人的出列顺序:jose(LNode*ppHead,intm_pwd)图3约瑟夫环函数调用关系图菜单函数；voidmenu()主函数调用函数；main()Case1：一个简单的输出函数，用于说明约瑟夫环；voidinstruction()Case0:default:输入0，退出exit(0)；4根据流程图，主函数程序如下：intmain(){intn,m,x;LNode*ppHead=NULL;menu();for(;;){printf(\n请选择要执行的操作：);scanf(%d,&x);system(cls);switch(x){case1:printf(****************************************************************\n);Main()开始Menu()功能菜单功能1：约瑟夫环说明功能2：按要求求解约瑟夫环功能3：退出系统输入总人数n输入开始上线数：m输入每个玩家的密码调用：createList(&ppHead,n);jose(ppHead,m);函数求解所需的密码序列选择要执行的操作程序运行完，自动返回到功能菜单图4主函数数据流程图5printf(约瑟夫环:\n);printf(编号为1,2,3,4…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈,每人持有一个密\n);printf(码(正整数).一开始任选一个正整数作为报数的上限值m,从第一个人开始\n);printf(按顺时针方向自1开始顺序报数,报到m时停止.报m的人出列，将他的密码\n);printf(m作为新的m值,从他在顺时针方向上的下一人开始重新从1报数,如此下去,\n);printf(直到所有人全部出列为止.编程打印出列顺序.\n);printf(****************************************************************\n);main();break;case2:printf(\n请输入总人数n：);scanf(%d,&n);printf(请输入开始上限数m：);scanf(%d,&m);createList(&ppHead,n);printf(\n);printf(出队顺序：\n);jose(ppHead,m);printf(\n约瑟夫环游戏结束!\n);main();break;case0:exit(0);default:system(cls);printf(\n您选择的操作有误，请重新选择...\n\n\n);main();}}return0;}2.链表的创建6/*创建单向循环链表ppHead，人数个数为n，并输入每个人的密码值，若建立失败则生成头结点，让cur指向他，若建立成功则插入结点P，cur指向的数据元素为p,后续为空的节点，再把P插入循环链表ppHead中*/根据流程图，创建链表函数程序如下：voidcreateList(LNode**ppHead,intn){inti,m_pwd;LNode*p,*cur;//cur:浮标指针for(i=1;i=n;i++){printf(输入第%d个人的密码：,i);scanf(%d,&m_pwd);//输入持有密码p=createNode(i,m_pwd);//调用构造结点函数if(*ppHead==NULL)//如果头结点为空{*ppHead=cur=p;//生成头结点，让cur指向他否是createList（）;从主函数中获取玩家信息n如果n0创建循环单链表，储存各个玩家密码退出创建链表完成返回主函数main()创建储存玩家密码的循环单链表的方法Main()函数图5创建链表函数的数据流程图7cur-next=*ppHead;//cur的指针域指向自身}else//如果不为空，则插入结点{p-next=cur-next;cur-next=p;cur=p;//cur指向新插入结点}}printf(完成创建！\n);//提示链表创建完成}3.出队处理/*p指向要删除节点的前一个节点，ppHead指向要删除的节点，使p=ppHead，Main()函数从循环链表中按初始密码依次扫描，找出对应的玩家序列输出其持有的密码i=ppHead-pwd;j=ppHead-num;移动浮标指针m_pwd=ppHead-pwd;输出密码后，删除相应的结点，并释放所占的储存空间free(ppHead);ppHead=p-next;执行完后返回主函数jose()；出队函数出队处理的方法图6出队函数的数据流程图8ppHead再指向要删除节点的下一个节点，使p和ppHead链接，输出p指向节点的编号和密码值，释放ppHead，如此循环，直至把所有节点都打印和删除为止！*/根据流程图，出队函数程序如下：voidjose(LNode*ppHead,intm_pwd){inti,j;LNode*p,*p_del;//定义指针变量for(i=1;p!=ppHead;i++){for(j=1;jm_pwd;++j){p=ppHead;//p赋值为ppHead，p指向要删除结点的前一个结点ppHead=ppHead-next;//ppHead指向下一个元素}p-next=ppHead-next;//p结点与头结点链接i=ppHead-pwd;//i赋值为ppHead-pwdj=ppHead-num;//j赋值为ppHead-num，j为要删除的密码值printf(第%d个人出列，密码：%d\n,j,i);m_pwd=ppHead-pwd;//m_pwd赋值为ppHead-pwdfree(ppHead);//释放头结点ppHead=p-next;//ppHead重新赋值给p-next,即释放前的ppHead-pwd指针//删除报数结点}i=ppHead-pwd;//i赋值为ppHead-pwdj=ppHead-num;//j赋值为ppHead-numprintf(最后一个出列是%d号，密码是:%d\n,j,i);free(ppHead);//释放头结点}4.约瑟夫环说明模块voidinstruction(){printf(****************************************************************\n);printf(约瑟夫环:\n);printf(编号为1,2,3,4…,n的n个人按顺时针方向围坐一圈,每人持有一个密\n);printf(码(正整数).一开始任选一个正整数作为报数的上限值m,从第一个人开始\n);printf(按顺时针方向自1开始顺序报数,报到时停止.报m的人出列，将他的密码\n);printf(m作为新的m值,从他在顺时针方向上的下一人开始重新从1报数,如此下去,\n);9printf(直到所有人全部出列为止.编程打印出列顺序.\n);printf(******************************************************\n);return0;}5.菜单模块voidmenu(){printf(**************************约瑟夫环*****************************\n);printf(\n);printf([1]约瑟夫环问题的阐述\n);printf([2]按要求求解约瑟夫环\n);printf([0]退出\n);printf(**************************欢迎使用！****************************\n);}四、程序代码(根据前面的思想分析，算法整理得到完整的可编译可调试的程序)源代码：#includestdio.h//输入输出函数头文件#includestdlib.h//字符串转短整形函数的头文件10140219typedefstructLNode//定义单循环链表中节点的结构{intnum;//编号intpwd;//passwordstructLNode*next;//指向下一结点的指针}LNode;/*构造结点*/LNode*createNode(intm_num,intm_pwd){LNode*p;p=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));//生成一个结点p-num=m_num;//把实参赋给相应的数据域p-pwd=m_pwd;10p-next=NULL;//指针域为空returnp;}/**创建循环链表**/voidcreateList(LNode**ppHead,intn){/*创建单向循环链表ppHead，人数个数为n，并输入每个人的密码值，若建立失败则生成头结点，让cur指向他，若建立成功则插入结点P，cur指向的数据元素为p,后续为空的节点，再把P插入循环链表ppHead中*/inti,m_pwd;LNode*p,*cur;//cur:浮标指针for(i=1;i=n;i++){printf(输入第%d个人的密码：,i);scanf(%d,&m_p