РефератыИнформатика, программированиеРаРазработка программ с использованием динамической памяти

Разработка программ с использованием динамической памяти

Введение

1. Постановка задачи


2. Использование
динамических структур при работе с графами


2.1. Способы
представления графов


2.2. Операции над графами


2.3. Описание программной
реализации


2.3.1. Описание процедур
и функций языка


2.3.2. Описание функций
работы с динамической памятью, графами


Выводы


Приложение А Экранные формы


Приложение Б Листинг
программы


1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ


Задача.


Найти все источники
ориентированного графа.


Исходные данные:


- номер вершины (цел
типа), вводимый пользователем;


- дуга графа, задается
двумя вершинами источником и стоком, вводимая пользователем.


Промежуточные данные:


Head:TUk – указатель на голову списка смежности графа;


n,m:цел – номера вершин;


c:сим – клавиша события.


Результаты:


V:массив байт – массив вершин
источников;


Ограничения:


max=10 – максимальное количество вершин;


V:массив [1..max*max].


2. Использование динамических структур при работе
с графами


2.1 Способы представления
графов


Способы
задания графов:


-          
матрица смежности;


-          
матрица инцидентности;


-          
список смежности;


-          
список дуг (ребер);


-          
и др.


Список
смежности – для вершины v есть список концов дуг, исходящих из вершины v,
в случае орграфа, или список смежных с v вершин, в случае
неориентированного графа.


Список
дуг – это список, в котом каждой дуге ставится в соответствие пара <x,y>,
где x – начало дуги, а y – ее конец. Для нагруженных графов –
тройка <x,y,z>,где x – начало дуги, y – конец дуги, z
– вес дуги.


Матрица
смежности – это квадратная матрица, строки и столбцы которой соответствуют
вершинам графа. Элемент матрицы (i,j) равен 1, если вершина i связана с вершиной
j ребром, иначе элемент матрицы равен 0.



Для
неориентированных графов матрица смежности является симметричной относительно
главной диагонали. Т.е. для получения информации о графе достаточно знать
верхнюю или нижнюю треугольную матрицу смежности. Для ориентированных графов
матрица смежности не является симметричной.


Матрица
инцидентности – это матрица, строки которой – список вершин, а
столбцы – список ребер. Элемент матрицы инциденций (i,j) равен 1,
если вершина i инцидентна соответствующему ребру.


Для
неориентированных графов:



Для ориентированных графов:



Например,
дан граф G (см.рис. .1)




Рисунок
2.1 – Граф G


Представление
графа списком смежности отображено на рисунке 2.2












Рисунок
2.2 – Список смежности графа G


Представление
графа с помощью списка дуг имеет вид отображено на рисунке
.3




Рисунок
2.3 – Список дуг графа G


Представление
графа с помощью матрицы смежности показано в таблице 2.1


Таблица
2.1 – Матрица смежности


>
































































 



x1



x2



x3



x4



x5



x6



x1


0 1 1 0 0 0

x2


0 0 0 0 0 0

x3


0 1 0 1 1 0

x4


0 0 0 0 1 0

x5


0 0 0 0 0 1

x6


0 0 0 1 0 0

Представление
графа с помощью матрицы  инцидентности показано в таблице 2.2


Таблица
2.2 – Матрица инцидентности


>














































































 



x1x2



x1x3



x3x2



x3x4



x3x5



x4x5



x5x6



x6x4



x1


1 1 0 0 0 0 0 0

x2


-1 0 -1 0 0 0 0 0

x3


0 -1 1 1 1 0 0 0

x4


0 0 0 -1 0 1 0 -1

x5


0 0 0 0 -1 -1 1 0

x6


0 0 0 0 0 0 -1 1

2.2 Операции над графами


При решении поставленной
задачи для представления графа был выбран список смежности.


type TUk1=^TEl1;
//элемент списка вершин


     TEl1=record


           
Next:TUk1;


           
Inf:integer;


          end;


     TUk=^TEl;


    
TEl=record //элемент списка
смежности


          
Left:TUk1;


          
Inf:integer;


          
Down:TUk;


         end;


Head:TUk; //указатель на начало списка


Схематичное представление
списка смежности ориентированного графа представлено на рисунке 2.1



Рисунок 2.3 – Схема
списка смежности


Алгоритм нахождения
источников ориентированного графа представлен на рисунке 2.4.




 


Рисунок 2.4 - Алгоритм
нахождения источников орграфа


2.3 Описание программной
реализации


2.3.1 Описание процедур и
функций языка


Процедура
New – резервирует
фрагмент кучи для размещения переменной; формат обращения


New(TP)


TP
– типизированный указатель. За одно обращение к процедуре можно зарезервировать
не бо­лее 65521 байт динами­ческой
памяти. Если нет свободной памяти требуемого размера, возникает ошибка периода
исполнения. Если память не фраг­ментирована,
последовательные обращения к про­цедуре
будут резервировать последовательные участки памяти, так что начало следующего
будет располагаться сразу за концом предыдущего.


Процедура
Dispose – возвращает
в кучу фрагмент динамической памяти, который ранее был зарезервирован за
типизированным указателем; формат обращения


Dispose (TP)


TP
– типизированный указатель. При повторном
использовании процедуры применительно к уже освобожденному фрагменту возникает
ошибка периода исполнения.


2.3.2 Описание функций
работы с динамической памятью, графами


Для решения поставленной
задачи были разработаны следующие процедуры и функции:


1) procedure AddVer(n:integer); - добавление в список смежности
вершины с номером n;


2) procedure AddDug(n,m:integer); - добавление в список дуги (n,m). n и m номера вершин источника дуги и стока
соответственно;


3) procedure DelList(p:TUk1); - удаление списка смежных вершин.
p – указатель на начало списка;


4) procedure DelVer(n:integer); - удаление вершины с номером n;


5) procedure DelDug(n,m:integer); - удаление дуги (n,m). n и m номера вершин источника дуги и стока соответственно;


6) procedure PrintGraph; - вывод списка смежности на экран в
виде матрицы смежности;


7) procedure FindIstok; - поиск и вывод на экран всех
источников орграфа.


ВЫВОДЫ


Задание, выданное на
летнюю практику, поставило определенные задачи:


1) научится создавать
связные структуры данных, используя указатели;


2) научится создавать и
манипулировать динамическими структурами данных, такими как связные списки,
очереди и стеки;


3) понять работу
различных приложений со связными структурами данных.


Решение выданного задания
было реализовано с помощью языка программирования Паскаль.


Во время прохождения
учебной практики

был закреплен теоретический материал по разработке
динамических структур данных, были получены практические навыки реализации
динамических структур данных на языке высокого уровня для представления и
обработки графов.


Приложение А


ЭКРАННЫЕ ФОРМЫ



Рисунок А.1 – Главное
меню программы



Рисунок А.2 – Добавление
дуги орграфа



Рисунок А.3 – Матрица
смежности орграфа



Рисунок А.4 – Список
вершин источников орграфа


Приложение Б


ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ


program OrGraph;


uses Crt;


type TUk1=^TEl1;


     TEl1=record


            Next:TUk1;


            Inf:integer;


          end;


     TUk=^TEl;


    
TEl=record


          
Left:TUk1;


          
Inf:integer;


          
Down:TUk;


         end;


const


  max=10;


var


  Head:TUk;


  c:char;


  n,m:integer;


 
V:array[1..max] of byte;


{---------добавляем вершину
в граф-------------}


procedure
AddVer(n:integer);


var


  p:TUk;


begin


  if
(Head=Nil) then


  begin


    New(Head);


   
Head^.Inf:=n;


   
Head^.Left:=Nil;


   
Head^.Down:=Nil;


  end else begin


            
p:=Head;


            
while ((p^.Down<>Nil)and(p^.Inf<>n)) do p:=p^.Down;


             if (p^.Inf=n) then WriteLn('Такая
вершина уже есть!!!')


             else begin


                   
New(p^.Down);


                   
p^.Down^.Inf:=n;


                   
p^.Down^.Left:=Nil;


                   
p^.Down^.Down:=Nil;


                 
end;


           end;


end;


{-------добавляем дугу в
граф----------------------}


procedure
AddDug(n,m:integer);


var


  p,p1:TUk;


  p2:TUk1;


begin


  if (Head=Nil) then
WriteLn('В графе нет ни одной вершины!!!')


  else begin


        
p:=Head;


         while
((p<>Nil)and(p^.Inf<>n)) do p:=p^.Down;


         if (p=Nil) then WriteLn('В графе
отсутствует указанная вершина источник!!!')


         else begin


               
p1:=Head;


               
while ((p1<>Nil)and(p1^.Inf<>m)) do p1:=p1^.Down;


               
if (p1=Nil) then
WriteLn('В графе отсутствует указанная вершина сток!!!')


                else begin


                      
if (p^.Left=Nil) then


                       begin


                        
New(p^.Left);


                        
p^.Left^.Inf:=m;


                        
p^.Left^.Next:=Nil;


                      
end else begin


                                 
p2:=p^.Left;


                 
                while ((p2^.Next<>Nil)and(p2^.Inf<>m)) do
p2:=p2^.Next;


                                 
if (p2^.Inf=m) then
WriteLn('Указанная дуга уже существует!!!')


                                 
else begin


                                        
New(p2^.Next);


                                        
p2^.Next^.Inf:=m;


                                        
p2^.Next^.Next:=Nil;


                                        
WriteLn('Дуга
добавлена!!!');


                                       end;


                               
end;


                    
end;


             
end;


       end


end;


{--удаляем список дуг--}


procedure
DelList(p:TUk1);


var p1:TUk1;


begin


  while
(p<>Nil) do


  begin


    p1:=p;


    p:=p^.Next;


    Dispose(p1);


  end;


end;


{---------удаляем вершину
из графа---------}


procedure
DelVer(n:integer);


var


  p,p1:TUk;


  p2,p3:TUk1;


begin


  if
(Head=Nil) then WriteLn('В графе нет ни одной вершины!!!')


  else begin


        
p:=Head;


         if
(p^.Inf=n) then


         begin


          
Head:=Head^.Down;


          
DelList(p^.Left);


          
Dispose(p);


         end
else begin


                   
while ((p^.Down^.Inf<>n)and(p^.Down<>Nil)) do p:=p^.Down;


                   
if (p^.Down=Nil) then
WriteLn('В графе нет указанной вершины!!!')


                    else begin


                          
DelList(p^.Down^.Left);


                          
p1:=p^.Down;


                          
p^.Down:=p^.Down^.Down;


                          
Dispose(p1);


                        
end;


                 
end;


        
p:=Head;


         while
(p<>Nil) do


         begin


           if
(p^.Left^.Inf=n) then


          
begin


            
p2:=p^.Left;


            
p^.Left:=p^.Left^.Next;


             Dispose(p2);


           end
else begin


                     
p2:=p^.Left;


                     
while ((p2^.Next<>Nil)and(p2^.Next^.Inf=n)) do p2:=p2^.Next;


                     
if(p2^.Next^.Inf=n) then


                     
begin


                       
p3:=p2^.Next;


                       
p2^.Next:=p2^.Next^.Next;


                       
Dispose(p3);


                     
end;


                   
end;


          
p:=p^.Down;


         end;


       end;


end;


{------удаляем дугу графа--------}


procedure
DelDug(n,m:integer);


var


  p,p1:TUk;


  p2,p3:TUk1;


begin


  if (Head=Nil) then
WriteLn('В графе нет ни одной вершины!!!')


  else begin


        
p:=Head;


         while
((p^.Inf<>n)and(p<>Nil)) do p:=p^.Down;


         if (p=Nil) then WriteLn('В графе
отсутствует указанная вершина источник')


         else begin


               
p1:=Head;


               
while ((p1<>Nil)and(p1^.Inf<>m)) do p1:=p1^.Down;


               
if (p1=Nil) then
WriteLn('В графе отсутствует указанная вершина сток!!!')


                else begin


                      
p2:=p^.Left;


                      
if (p^.Left^.Inf=m) then


                      
begin


                        
p3:=p^.Left;


                        
p^.Left:=p^.Left^.Next;


                        
Dispose(p3);


                      
end else begin


                                 
while ((p2^.Next^.Inf<>m)and(p2^.Next<>Nil)) do p2:=p2^.Next;


                                 
if (p2=Nil) then
WriteLn('Указанного ребра нет в графе!!!')


                                 
else begin


                                        
p3:=p2^.Next;


                                        
p2^.Next:=p2^.Next^.Next;


                                        
Dispose(p3);


                        
              end;


                               
end;


                   
end;


              end;


       end;


end;


{---Вывод графа в виде
матрицы смежности------}


procedure
PrintGraph;


var


 
i,j,n:integer;


  M:array
[1..max,1..max] of byte;


  p:TUk;


  p2:TUk1;


begin


  for i:=1 to
max do


    for j:=1
to max do M[i,j]:=0;


  n:=0;


  if (Head=Nil) then
WriteLn('В графе нет ни одной вершины!!!')


  else begin


        
p:=Head;


         while
(p<>Nil) do


         begin


          
inc(n);


          
p2:=p^.Left;


          
while (p2<>Nil) do


          
begin


            
M[p^.Inf,p2^.Inf]:=1;


            
p2:=p2^.Next;


          
end;


          
p:=p^.Down;


         end;


       end;


  for i:=1 to
n do


  begin


    for j:=1
to n do Write(M[i,j]:2);


    WriteLn;


  end;


end;


{-----находим все
источники орграфа----}


procedure
FindIstok;


var


  f:boolean;


  i,k:integer;


 
Is:array[1..max*max] of byte;


  p,p1:TUk;


  p2:TUk1;


begin


  for i:=1 to
max*max do Is[i]:=0;


  if (Head=Nil) then WriteLn('В графе
нет ни одной вершины!!!')


  else begin


         k:=0;


        
p:=Head;


         while
(p<>Nil) do


         begin


           if
(p^.Left<>Nil) then


          
begin


             
f:=true;


             
p1:=Head;


             
while (p1<>Nil) do


             
begin


                p2:=p1^.Left;


               
while ((f)and(p2<>Nil)) do


               
begin


                 
if p2^.Inf=p^.Inf then f:=false;


                 
p2:=p2^.Next;


               
end;


               
p1:=p1^.Down;


             
end;


             
if (f=true) then


             
begin


               
inc(k);


               
Is[k]:=p^.Inf;


             
end;


          
end;


          
p:=p^.Down;


         end;


       end;


  for i:=1 to
k do Write(Is[i]:2);


end;


procedure
Menu;


begin


  WriteLn('1-Показать матрицу
смежности графа');


  WriteLn('2-Добавить вершину
в граф');


  WriteLn('3-Добавить дугу в граф');


  WriteLn('4-Удалить
вершину графа');


  WriteLn('5-Удалить дугу
графа');


  WriteLn('6-Найти
источники орграфа');


  WriteLn('7-Выход');


end;


{--------основная
программа--------}


begin


  ClrScr;


  repeat


    clrscr;


    Menu;


   
c:=ReadKey;


    case c of


      '1':
begin


            
ClrScr; PrintGraph;  ReadKey;


          
end;


      '2':
begin


            
ClrScr;


            
Write('Введите добавляемую вершину : ');


             ReadLn(n);  AddVer(n);


          
end;


      '3': begin


             ClrScr;


            
Write('Введите вершину источник дуги : ');


             ReadLn(n);


            
Write('Введите вершину сток дуги : ');


             ReadLn(m); AddDug(n,m);


          
end;


      '4':
begin


            
ClrScr;


            
Write('Введите удаляемую вершину : ');


            
ReadLn(n); DelVer(n);


          
end;


      '5': begin


             ClrScr;


            
Write('Введите вершину источник удаляемой дуги : ');


             ReadLn(n);


            
Write('Введите вершину сток удаляемой дуги : ');


             ReadLn(m); DelDug(n,m);


          
end;


      '6':
begin


            
ClrScr; FindIstok; ReadKey;


          
end;


      '7':
begin


            
halt;


          
end;


    end;


  until
ord(c)=27;


end.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Разработка программ с использованием динамической памяти

Слов:2716
Символов:28439
Размер:55.54 Кб.