摘 要
教学计划是学校保证教学质量和人才培养的关键,也是组织教学过程、安排教学过程、安排教学任务、确定教学编排的基本依据和课程安排的具体形式。是稳定教学秩序、提高教学质量的重要保证。从教学计划的设计、实施等方面,阐明了如何搞好教学管理,从而为提高教学质量提供保证。随着教育改革的不断深入和社会发展的需要,原旧的教学计划在定位上的方向性偏差,已经不再适应社会的需求。因此,应重视教学计划的改革和修订工作,以确保教育教学质量,提高教育教学水平。教学计划编制中的思路:一是明确培养目标;二是注重学科设置的整体性、统一性和灵活性、全面性;三是与学分制改革有机结合。
教学计划是高校实施常规教学活动的基本管理文档,由于传统的手工编制方式存在诸多弊端,开发基于Web应用程序形式的教学计划编制系统具有良好的应用价值。使用C程序设计语言,研发开发教学计划编制系统Web应用系统。
关键词:教学计划 编制 C程序设计语言 管理
设计题目
大学的每个专业都要编制教学计划。假设任何专业都有固定的学习年限,每学年含两学期,每学期的时间长度和学分上限都相等。每个专业开设的课程都是确定的,而且课程的开设时间的安排必须满足先修关系。每个课程的先修关系都是确定的,可以有任意多门,也可以没有。每一门课程恰好一个学期。试在这样的情况下设置一个教学计划编制程序。
在大学的某个专业中选取几个课程作为顶点,通过各门课的先修关系来构建个图,该图用邻接表来存储,邻接表的头结点存储每门课的信息。
本程序的目的是为用户编排课程,根据用户输入的信息来编排出每学期要学的课程。
第二章 需求分析
2.1 运行环境(软、硬环境)
设计环境和器材——
硬件:计算机
软件:Microsoft Visula C++
在本课程设计中,系统开发平台为Windows XP或Win 7,程序运行环境为Visual C++ 6.0,程序设计语言为C++。Visual C++一般分为三个版本:学习版、专业版和企业版,不同版本适合于不同类型的应用开发。实验中可以使用这三个版本的任意一种,在本课程设计中,以Visual C++ 6.0为编程环境。
Visual C++以拥有“语法高亮”,IntelliSense(自动编译功能)以及高级除错功能而著称。比如,它允许用户进行远程调试和单步执行等。还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码,而不必重新启动正在调试的程序。其编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加链接著称。这些特征明显缩短程式编辑、编译及链接的时间花费,在大型软件计划上尤其显著。
Visual C++ 6.0秉承Visual C++ 以前版本的优异特性,为用户提供了一套良好的开发环境,主要包括文本编辑器、资源编辑器、工程创建工具和Debugger调试器等等。用户可以在集成开发环境中创建工程,打开工程,建立、打开和编辑文本,编译、链接、运行和调试应用程序。
2.2 输入的形式和输入值的范围
数据输入的方式是键盘输入。输入的数据多是整型的或是浮点型的,还有一些字符(以中文的形式)。输入的数值型的数据大都是小于100的数值。
2.3 输出的形式描述
输出的是教学编制计划,就是形如:“第二学期学的课程有:普通物理 线性代数 汇编语言”这样的形式。
2.4 功能描述
输入参数包括:学期总数,一学期的学分上限,每门课的课程号(固定占3位的字母数字串)、学分和直接先修课的课程号。
允许用户指定下列两种编排策略之一:一是使学生在各学期中的学习负担尽量均匀;二是使课程尽可能地集中在前几个学期中。
若根据给定的条件问题无解,则报告适当的信息;否则将教学计划输出到用户指定的文件中。计划的表格格式自行设计。
2.5 测试数据
学期总数:6
学分上限:10
该专业共开设12门课,课程号从01~12,学分顺序为2,3,4,2,2,4,4,4,7,5,2,3。
第三章 概要设计
3.1 抽象数据类型定义描述
(对各类的成员及成员函数进行抽象描述)。
抽象数据类型:
为实现上述功能需建立一个结点类,线性表类,图类。
ADT Graph{
数据对象V:V是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集。
数据关系R:
R={VR}
VR={(v,w)|v,w∈V,(v,w)表示v和w之间存在直接先修关系}
基本操作P:
void creatpre(AlGraph *CGraph);
void findindegree(AlGraph *CGraph,int indegree[]);
void layout1(AlGraph *CGraph,queue *q);
void layout2(AlGraph *CGraph,queue *q);
}ADT Graph
队列的定义:
ADT List{
数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…n,n>=0}
数据关系:R1={﹤ai-1 ai﹥|ai-1,ai∈D,i=2,…,n}
基本操作:
void queue_init(queue *q);
void queue_in(queue *q,int x);
int queue_out(queue *q);
int queue_empty(queue *q);
}ADT Stack
3.2 功能模块设计
主程序:
void main()
{
int choice;
queue q;
Queue.queue_init(&q);
AlGraph CGraph;
CGraph=Graph.input();
system("cls");
Graph.output(CGraph);
cout<<endl<<endl;
Judgement.judgingcricle(&CGraph,&q);
if(!WhetherCricle)
{
while(1)
{
cout<<"请选择编排策略:\t"<<endl;
cout<<"1.使学生在各学期中的学习负担尽量均匀;\t"<<endl;
cout<<"2.使课程尽可能地集中在前几个学期中。\t"<<endl;
cout<<"请选择:";
cin>>choice;
system("cls");
if(choice==1)
Edit.layout1(&CGraph,&q);
else
Edit.layout2(&CGraph,&q);
cout<<"请选择继续编排策略或退出程序(0退出 1继续):\t"<<endl;
cin>>choice;
system("cls");
if(choice==0)
break;
}
}
}
3.3 模块层次调用关系
本程序只有两个模块,调用关系简单:主程序模块→拓扑排序模块
TopSort流程图
第四章 详细设计
教学计划编制系统主要是处理课程之间的依赖关系。表列出了若干门计算机系本科课程,其中有些课程不要求先修课程,例如,C1是独立于其他课程的基础课,而有些课程却需要有先修课程,比如,学完程序设计语言C++和离散数学后才能学习数据结构。
课程代号 |
课程名称 |
先修课程 |
C1 |
高等代数 |
无 |
C2 |
计算机科学导论 |
无 |
C3 |
离散数学 |
C1 |
C4 |
程序设计语言C++ |
C1 C2 |
C5 |
数据结构 |
C3 C4 |
C6 |
计算机原理 |
C2 C4 |
C7 |
数据库原理 |
C4 C5 C6 |
先修课程规定了课程之间的依赖关系,这种关系可以用AOV网来表示,其中顶点表示课程,弧表示依赖关系。
程序的主要功能是实现课程的排序,以满足同一学期所修的课程相互之间无依赖关系,并且已修完其所有先修课程。本程序需要基于图的基本操作来实现。
算法的基本思想:
1、数据的定义:
给出课程号、课程、先修的课程结点、课程结点、邻接表、课程图的定义。
邻接表的定义:
邻接表是一种顺序存储与链接存储相结合的存储方法。在邻接表中存在两种结点结构:顶点表结点和边表结点。
2、图的构建:
建立一个结点类,类的元素有字符型变量用来存储字母,整形变量用来存储位置,该类型的指针,指向下一个元素。建立一个线性表类,完成线性表的构建。建立一个图类,完成图的信息的读取,(如有n个点,则建立n个线性表,将每个结点与其指向的结点组成一个线性表,并记录线性表的长度)。
3、队的初始化:
令头指针和尾指针置于0,表示队列为空。
void Queue::queue_init(queue *q) //队初始化
{
q->f=q->r=0; //头指针和尾指针置于0,表示队列为空
}
4、入队操作:
判断队列是否满,若队满输出“队满”。否则,将队尾指针加1,再将新元素插入队尾。
void Queue::queue_in(queue *q,int x) //入队
{
if((q->r+1)%MAX_COURSE_NUM==q->f)
{
cout<<"队满\t"<<endl;
exit(0);
}
q->r=(q->r+1)%MAX_COURSE_NUM; //队尾指针加1
q->data[q->r]=x; //新元素插入队尾
}
5、出队操作:
先判断队列是否为空,若空则输出“队空”;否则保存队头元素,将队头指针加1。
int Queue::queue_out(queue *q) //出队
{
if(q->f==q->r) //判断队空
{
cout<<"队空\t"<<endl;
exit(0);
}
q->f=(q->f+1)%MAX_COURSE_NUM; //队头指针加1
return q->data[q->f]; //保存队头元素
}
6、建立先修关系:
输入课程的编号,在输入每一门课程的先修课程编号。判断输入的课程编号是否正确,若不正确,则输出“先修课程号不可能是本课程号”。否则,令p的邻接点等于j-1,p邻接的下一条边的结点为空,当元素为空时,令表头结点为p,令q等于表头结点;否则,让与q邻接的下一条边的结点是p,q等于p。
p=(PreCourse *)malloc(sizeof(PreCourse)); p->adjvex=j-1;
p->nextarc=null;
if(n==0)
{
CGraph->courses[i].firstarc=p;
q=CGraph->courses[i].firstarc;
n++;
}
else
{
q->nextarc=p;
q=p;
n++;
}
cin>>j;
}
}
cout<<"(1)重新建立先修关系\t"<<"(2)确定\n";
cout<<"请选择:";
cin>>choice;
if(choice==1)
creatpre(CGraph);
jxq=0;
}
7、建立课程图:
输入课程号、课程名、学分,判断输入是否正确,若不正确,则输出“输入的学分有误,请重新输入学分:”;调用creatpre()函数建立先修关系,建立课程图
AlGraph Graph::input() //输入并建立课程图
{
AlGraph CGraph;
int xqzs=0,kczs=0;
int i;
int choice;
float xf,xfsx=0;
cout<<"教学计划编制\n"<<endl;
cout<<"输入参数:\n";
cout<<"1.学期总数:";
cin>>xqzs;
CGraph.xqs=xqzs;
cout<<"2.专业共开设课程数:";
cin>>kczs;
CGraph.num=kczs;
cout<<"3.学分上限(每个学期的学分上限都一样):";
cin>>xfsx;
CGraph.xfsx=xfsx;
cout<<"4.每门课的课程号(固定占3位的字母数字串)、课程名、学分--"<<endl;
for(i=0;i<kczs;i++) //输入课程号,课程名,学分
{
cout<<"课程号:";
scanf("%s",CGraph.courses[i].course.id);
cout<<"课程名:";
scanf("%s",CGraph.courses[i].course.name);
cout<<"学分:";
cin>>xf;
cout<<endl;
while(xf>xfsx||xf<=0) //判断输入的学分是否合格
{
cout<<"输入的学分有误,请重新输入学分:";
cin>>xf;
}
CGraph.courses[i].course.xf=xf;
CGraph.courses[i].firstarc=null;
}
cout<<"(1)重新输入\t"<<"(2)确定"<<endl;
cout<<"请选择:";
cin>>choice;
if(choice==1)
{
system("cls");
input();
}
else
{
creatpre(&CGraph); //建立先修关系
return CGraph;
}
}
8、Topsort算法:
先计算每个点的入度,保存在数组中。找到第一个入度为0的点,将该点所连的各点的入度减一。再在这些点中找入度为0 的点。如果找到,重复上述操作。如果找不到,则跳出while循环,再搜索其他的点,看入度是否为0。再重复上述操作,如果所有的入度为0的点都被寻找到,但个数少于输入顶点的个数,说明该图存在环。
while(1)
{
i=Queue.queue_out(&q);
Queue.queue_in(q2,i);
if(i!=-1)
{
m++;
for(j=0;j<CGraph->num;j++)
if(j!=i)
{
if(indegree[j]==0&&(xf+CGraph->courses[j].course.xf)<=CGraph->xfsx)
{
Queue.queue_in(&q,j);
indegree[j]--;
xf+=CGraph->courses[j].course.xf;
}
else
{
p=CGraph->courses[j].firstarc;
while(p)
{
if(p->adjvex==i)
{
indegree[j]--;
if(indegree[j]==0&&(xf+CGraph->courses[j].course.xf)<=CGraph->xfsx)
{
Queue.queue_in(&q,j);
indegree[j]--;
pd=1;
xf+=CGraph->courses[j].course.xf;
}
}
p=p->nextarc;
}
}
}
}
else
{
if(pd)
{
pd=0;
Queue.queue_in(&q,-1);
jxq++;
xf=0;
}
else break;
}
}
if(jxq>CGraph->xqs)
{cout<<endl<<"错误报告:\n"<<"在"<<CGraph->xqs<<"学期内是无法修完这些课程"<<endl;
exit(0);}
if(m<CGraph->num)
{
cout<<"\n错误报告:"<<endl;
cout<<"存在循环,因此课程安排不了"<<endl;
WhetherCricle=1;
}
Queue.queue_in(q2,-1);}文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-773783.html
程序完整代码文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-773783.html
附 录
#include<iostream>
#include<string>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
using namespace std;
#define null 0
#define MAX_COURSE_NUM 100 //最大课程个数
typedef struct
{
char c[3];
}cid; //课程号
typedef struct Course
{
cid id[3];
char name[30];
float xf;
}Course; //课程
typedef struct PreCourse
{
int adjvex;
struct PreCourse *nextarc;
}PreCourse; //先修的课程节点
typedef struct
{
Course course;
PreCourse *firstarc;
}CourseNode; //课程节点
typedef struct
{
CourseNode courses[MAX_COURSE_NUM]; //邻接表
int xqs;
int num;
float xfsx;
}AlGraph; //课程图
typedef struct
{
int data[MAX_COURSE_NUM];
int f,r;
}queue;
int WhetherCricle=0;
int jxq;
class Queue
{
public:
void queue_init(queue *q);
void queue_in(queue *q,int x);
int queue_out(queue *q);
int queue_empty(queue *q);
}Queue;
void Queue::queue_init(queue *q) //队初始化
{
q->f=q->r=0;
}
void Queue::queue_in(queue *q,int x) //入队
{
if((q->r+1)%MAX_COURSE_NUM==q->f)
{
cout<<"队满\t"<<endl;
exit(0);
}
q->r=(q->r+1)%MAX_COURSE_NUM;
q->data[q->r]=x;
}
int Queue::queue_out(queue *q) //出队
{
if(q->f==q->r)
{
cout<<"队空\t"<<endl;
exit(0);
}
q->f=(q->f+1)%MAX_COURSE_NUM;
return q->data[q->f];
}
int Queue::queue_empty(queue *q) //队判空 1为空
{
if(q->f==q->r)
return 1;
else return 0;
}
class Graph
{
public:
AlGraph input();
void output(AlGraph CGraph);
void creatpre(AlGraph *CGraph);
}Graph;
void Graph::creatpre(AlGraph *CGraph) //建立先修关系
{
system("cls");
int choice;
int i,n;
int j;
PreCourse *p,*q;
cout<<endl<<"建立先修关系:\t"<<endl;
cout<<endl<<"输入的每一门课程号的编号:\t"<<endl;
for(i=0;i<CGraph->num;i++)
{
if(i%4==0)
cout<<endl;
cout<<"("<<i+1<<")"; //输入课程的编号
printf("%s\t",CGraph->courses[i].course.id);
}
cout<<endl;
cout<<"\n请根据以上的编号,输入每一门课程的先修课程号的编号(输入0 表示没有或结束):\t"<<endl;
for(i=0;i<CGraph->num;i++)
{
printf("%s的先修课程:",CGraph->courses[i].course.id);
cin>>j;
n=0;
while(j) //判断输入的课程编号是否正确
{
while(j<1||j>CGraph->num||j==i+1)
{
if(j==i+1)
cout<<"先修课程号不可能是本课程号\n";
else
cout<<"输入的先修课程号不在该专业开设的课程序列中"<<endl;
cout<<"请重新输入:";
cin>>j;
}
p=(PreCourse *)malloc(sizeof(PreCourse)); p->adjvex=j-1;
p->nextarc=null;
if(n==0)
{
CGraph->courses[i].firstarc=p;
q=CGraph->courses[i].firstarc;
n++;
}
else
{
q->nextarc=p;
q=p;
n++;
}
cin>>j;
}
}
cout<<"(1)重新建立先修关系\t"<<"(2)确定\n";
cout<<"请选择:";
cin>>choice;
if(choice==1)
creatpre(CGraph);
jxq=0;
}
AlGraph Graph::input() //输入并建立课程图
{
AlGraph CGraph;
int xqzs=0,kczs=0;
int i;
int choice;
float xf,xfsx=0;
cout<<"教学计划编制\n"<<endl;
cout<<"输入参数:\n";
cout<<"1.学期总数:";
cin>>xqzs;
CGraph.xqs=xqzs;
cout<<"2.专业共开设课程数:";
cin>>kczs;
CGraph.num=kczs;
cout<<"3.学分上限(每个学期的学分上限都一样):";
cin>>xfsx;
CGraph.xfsx=xfsx;
cout<<"4.每门课的课程号(固定占3位的字母数字串)、课程名、学分--"<<endl;
for(i=0;i<kczs;i++) //输入课程号,课程名,学分
{
cout<<"课程号:";
scanf("%s",CGraph.courses[i].course.id);
cout<<"课程名:";
scanf("%s",CGraph.courses[i].course.name);
cout<<"学分:";
cin>>xf;
cout<<endl;
while(xf>xfsx||xf<=0) //判断输入的学分是否合格
{
cout<<"输入的学分有误,请重新输入学分:";
cin>>xf;
}
CGraph.courses[i].course.xf=xf;
CGraph.courses[i].firstarc=null;
}
cout<<"(1)重新输入\t"<<"(2)确定"<<endl;
cout<<"请选择:";
cin>>choice;
if(choice==1)
{
system("cls");
input();
}
else
{
creatpre(&CGraph); //建立先修关系
return CGraph;
}
}
void Graph::output(AlGraph CGraph) ///输出先修关系
{
int i,j,n;
PreCourse *p;
cout<<"先修关系如下:\n"<<endl;
cout<<"课程编号\t"<<"课程名称\t"<<"先决条件"<<endl;
for(i=0;i<CGraph.num;i++)
{
printf("%s\t\t%s\t\t",CGraph.courses[i].course.id,CGraph.courses[i].course.name);
j=0;
p=CGraph.courses[i].firstarc;
while(p)
{
n=p->adjvex;
printf(" %s ",CGraph.courses[n].course.id);
p=p->nextarc;
j++;
}
if(j==0)
cout<<" 无";
cout<<endl;
}
}
class Judgement
{
public:
void findindegree(AlGraph *CGraph,int indegree[]);
void judgingcricle(AlGraph *CGraph,queue *q2);
}Judgement;
void Judgement::findindegree(AlGraph *CGraph,int indegree[])
{
int i;
PreCourse *p;
for(i=0;i<CGraph->num;i++)
{
indegree[i]=0;
p=CGraph->courses[i].firstarc;
while(p)
{
indegree[i]++;
p=p->nextarc;
}
}
}
void Judgement::judgingcricle(AlGraph *CGraph,queue *q2) //判断是否有环和课程入队
{
int indegree[MAX_COURSE_NUM]; //入度
int i,m,j,pd=0;
float xf=0;
PreCourse *p;
queue q;
Queue.queue_init(&q); //队初始化
findindegree(CGraph,indegree); //找入度
for(i=0;i<CGraph->num;i++)
{
if(indegree[i]==0&&(xf+CGraph->courses[i].course.xf)<=CGraph->xfsx)
{
Queue.queue_in(&q,i);
indegree[i]--;
xf+=CGraph->courses[i].course.xf;
}
}
m=0;
xf=0;
Queue.queue_in(&q,-1); //把-1入队 用来判断
jxq++;
while(1)
{
i=Queue.queue_out(&q);
Queue.queue_in(q2,i);
if(i!=-1)
{
m++;
for(j=0;j<CGraph->num;j++)
if(j!=i)
{
if(indegree[j]==0&&(xf+CGraph->courses[j].course.xf)<=CGraph->xfsx)
{
Queue.queue_in(&q,j);
indegree[j]--;
xf+=CGraph->courses[j].course.xf;
}
else
{
p=CGraph->courses[j].firstarc;
while(p)
{
if(p->adjvex==i)
{
indegree[j]--;
if(indegree[j]==0&&(xf+CGraph->courses[j].course.xf)<=CGraph->xfsx)
{
Queue.queue_in(&q,j);
indegree[j]--;
pd=1;
xf+=CGraph->courses[j].course.xf;
}
}
p=p->nextarc;
}
}
}
}
else
{
if(pd)
{
pd=0;
Queue.queue_in(&q,-1);
jxq++;
xf=0;
}
else break;
}
}
if(jxq>CGraph->xqs)
{cout<<endl<<"错误报告:\n"<<"在"<<CGraph->xqs<<"学期内是无法修完这些课程"<<endl;
exit(0);}
if(m<CGraph->num)
{
cout<<"\n错误报告:"<<endl;
cout<<"存在循环,因此课程安排不了"<<endl;
WhetherCricle=1;
}
Queue.queue_in(q2,-1);}
class Edit
{
public:
void layout1(AlGraph *CGraph,queue *q);
void layout2(AlGraph *CGraph,queue *q);
}Edit;
void Edit::layout1(AlGraph *CGraph,queue *q) {cout<<"\n学生在各学期中的学习负担尽量均匀:\n"<<endl;
int i,j,k,xq=1,ck[20];
float xf;
float m=CGraph->num/CGraph->xqs*1.0f; queue q1=*q;
int n;int x;
n=0;
ck[0]=-1;
for(i=0;i<20;i++)
{j=Queue.queue_out(&q1);
ck[i]=j;
if(j==-1)
i--;
if((Queue.queue_empty(&q1)))
break;
}
for(x=0;x<CGraph->xqs;x++)
{
if(ck[0]!=-1)
{
cout<<"\n第"<<xq++<<"学期学:";
xf=0;
for(i=0;i<m;i++)
{
k=ck[n];
printf(" %s ",CGraph->courses[k].course.id);
n++;
xf+=CGraph->courses[k].course.xf;}
cout<<"获得学分是:"<<xf<<endl;}
}
}
void Edit::layout2(AlGraph *CGraph,queue *q) {
cout<<"\n课程尽可能地集中在前几个学期中:\n"<<endl;
int i,j,xq=1;
float xf;
cout<<"\n第"<<xq<<"学期学:";
xq++;
xf=0;
queue q1=*q;
for(i=1;i<=CGraph->num;)
{
j=Queue.queue_out(&q1);
if(j!=-1)
{
printf(" %s ",CGraph->courses[j].course.id);
i++;
xf+=CGraph->courses[j].course.xf;
}
else
{
cout<<"获得学分是:"<<xf;
cout<<"\n第"<<xq++<<"学期学:";
xf=0;
}
}
cout<<"获得学分是:"<<xf<<endl;
if(xq<=CGraph->xqs)
{
cout<<"\n第"<<xq++<<"学期学:无\n"<<endl;
}
}
void main()
{
int choice;
queue q;
Queue.queue_init(&q);
AlGraph CGraph;
CGraph=Graph.input();
system("cls");
Graph.output(CGraph);
cout<<endl<<endl;
Judgement.judgingcricle(&CGraph,&q);
if(!WhetherCricle)
{
while(1)
{
cout<<"请选择编排策略:\t"<<endl;
cout<<"1.使学生在各学期中的学习负担尽量均匀;\t"<<endl;
cout<<"2.使课程尽可能地集中在前几个学期中。\t"<<endl;
cout<<"请选择:";
cin>>choice;
system("cls");
if(choice==1)
Edit.layout1(&CGraph,&q);
else
Edit.layout2(&CGraph,&q);
cout<<"请选择继续编排策略或退出程序(0退出 1继续):\t"<<endl;
cin>>choice;
system("cls");
if(choice==0)
break;
}
到了这里,关于基于数据结构解决教学计划编制问题的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!