西工大数据结构课程设计Tire Tree.docx
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西工大数据结构课程设计TireTree
2011-2012年数据结构
课程设计实验报告
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2012年1月5日
《课程设计》实验报告
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日期:
◎实验题目:
字典树
◎实验目的：
设计合适的数据结构，建立字典树，解决文件中单词的搜索统计问题。
◎实验内容：
现在有一个英文字典（每个单词都是由小写的'a'-'z'组成），单词量很大，达到100多万的单词，而且还有很多重复的单词。
此外，我们现在还有一些Document，每个Document包含一些英语单词。
针对这个问题，请你选择合适的数据结构，组织这些数据，使时间复杂度和空间复杂度尽可能低，并且解决下面的问题和分析自己算法的时间复杂度。
1）基本型问题
（1）选择合适的数据结构，将所有的英文单词生成一个字典Dictionary。
（2）给定一个单词，判断这个单词是否在字典Dictionary中。
如果在单词库中，输出这个单词总共出现的次数。
否则输出NO。
2）扩展型问题
（3）给定一个单词，按字典序输出字典Dictionary中所有以这个单词为前缀的单词。
例如，如果字典T={a,aa,aaa,b,ba},如果你输入a,那么输出应该为{a,aa,aaa}。
（4）给定一个单词，输出在Dictionary中以这个单词为前缀的单词的出现频率最高的10个单词，对于具有相同出现次数的情况，按照最近（即最后）插入的单词优先级比较高的原则输出。
（5）输出Dictionary中出现次数最高的10个单词。
3）高级型问题
（6）现在我们有一些Document，每个Document由一些单词组成，现在的问题就是给你一个word，检索出哪些Document包含这个word，输出这些Document的DocumentID（就如同搜索引擎一样，即输入一些关键字，然后检索出和这些关键字相关的文档）。
（7）在第（6）问中，我们只考虑了一个word在哪些Document中的情况，我们进一步考虑2个相邻word的情况，检索出同时包含这两个相邻word的DocumentID。
4）挑战型问题
（8）现在我们再对（7）的问题进行扩展，把（7）中的只检索相邻2个word推广到可以检索多个word（即连续的k个word，其中k>=2），检索出同时包含k个连续word的DocumentID。
我解决了前六个问题。
一、需求分析
1．本程序演示中，程序自动读取目标文件，生成需要的文件。
2.演示程序以用户和计算机的对话方式执行，即在计算机终端上显示“提示信息”之后，由用户在键盘上输入相应数据。
3．程序执行的主要命令包括：
（1）构建栈；
（2）构造字典树；（3）构建文件数；（4）树的查找；（5）结束。
二概要设计
为实现上述算法，选择字典树为本程序的存储结构。
1、本程序包括三个模块：
（1）主程序模块；
（2）构建栈模块；
（3）构造字典树模块；
（4）构建文件数模块；
（5）树的遍历模块；
2、模块调用关系图
主程序模块
构建栈模块
构造字典树模块
构建文件数模块
树的遍历模块
三详细设计
1、定义存储链表结构：
（1）定义字典树与文件数结构：
#include
#include
#include
#include
#defineNULL0
#defineERROR-1
#definestack_in_size100
#definestackincrement10
structTreeNode/*树结点*/
{
charch;
intnumber;/*以该字符为结束的单词出现的个数*/
structTreeNode*pt[26];/*指向后继的字母的26个指针*/
};
structTreeNode*root;
typedefstructTreeNode*Link_TreeNode;
structMAX_TEN/*存放出现频率最高的十个单词数据结构*/
{
charSTRING[35];
intcount;/*字符串出现的次数*/
intxiabao;/*字符数组位置的下标*/
};
structMAX_TENMAX[10];
structMAX_TENMIN;
structDocumentNode/*文件结点*/
{
charch;/*存放某个单词的一个字符*/
intnumber;/*以该字符为结束的单词出现的个数*/
structDocumentNode*pt[26];/*指向后继的字母的26个指针*/
structLocationn*next;/*连接以该字符为结束的单词所在的位置*/
};
typedefstructDocumentNode*Link_DocumentNode;
Link_DocumentNodeROOT[301];/*300个根节点指针,零号单元不用*/
structLocationn/*单词在文件中的位置*/
{
intnum;
structLocationn*next;
};
structWORD/*单词链表结构*/
{
charstrr[35];
structWORD*next;
};
typedefstruct
{
char*base;
char*top;
intstacksize;
}SQSTACK;
SQSTACKS,T;
2、每个模块的分析：
（1）主程序模块：
voidmain（）
{
printf（"*****************基本型问题************************\n"）;
CREAT_DicTree（）;/*第一题，读入vocabulary文件，建立存放单词的字典树*/
printf（"TheFirstproblemhasbeensolved,adictionarytreehasbeenbuildt\n"）;
OPEN_SearchWordInVocabulary（）;/*第二题，生成SearchWordInVocabulary_Result.txt*/
printf（"TheSecondproblemhasbeensolved,SearchWordInVocabulary_Result.txtformed\n"）;
printf（"*****************扩展型问题************************\n"）;
OPEN_TotPrefixWord（）;/*第三题，生成TotPrefixWord_Result.txt*/
printf（"TheThirdproblemhasbeensolved,TotPrefixWord_Result.txtformed\n"）;
OPEN_PrefixFrequence（）;/*第四题，生成PrefixFrequence_Result.txt*/
printf（"TheForthproblemhasbeensolved,PrefixFrequence_Result.txtformed\n"）;
OPEN_MostFrequenceWord（）;/*第五题，生成MostFrequenceWord.txt*/
printf（"TheFifthproblemhasbeensolved,MostFrequenceWord.txtformde\n"）;
printf（"*****************高级型问题************************\n"）;
CREAT_DocumentTree（）;/*第六题，读入Document文件，建立存放文件的树*/
printf（"TheSixthproblemhasbeensolved,WordInDocument_Result.txtformed\n"）;
}
（2）构建栈模块：
SQSTACKCreat（）/*创建空栈*/
{
SQSTACKs;
s.base=（char*）malloc（stack_in_size*sizeof（char））;
s.top=s.base;
s.stacksize=stack_in_size;
returns;
}/*全局变量栈*/
charpop（SQSTACK&s）/*出栈*/
{
chare;
if（s.top==s.base）returnERROR;
e=*（--s.top）;
returne;
}
voidpush（SQSTACK&s,chare）/*入栈*/
{
if（s.top-s.base>=s.stacksize）
{s.base=（char*）realloc（s.base,
（s.stacksize+stackincrement）*sizeof（char））;
s.top=s.base+s.stacksize;
s.stacksize+=stackincrement;
}
*s.top=e;
s.top=s.top+1;
}
intisempty（SQSTACKs）/*判断栈是否为空*/
{
if（s.base==s.top）
return1;
else
return0;
}
（3）构造字典树模块：
Link_TreeNodecreat（）/*创建树结点，并返回指向该节点的指针*/
{
inti;
Link_TreeNodept;
pt=（Link_TreeNode）malloc（sizeof（TreeNode））;
pt->number=0;
for（i=0;i<26;i++）
pt->pt[i]=NULL;
returnpt;
}
voidCREAT_DicTree（）/*创建字典树*/
{
root=creat（）;
Link_TreeNodeq;
FILE*fp;
char*p;
intctmp;
intjieshu;
charstr[35];/*存放从文件中读入的单词*/
if（（fp=fopen（"vocabulary.txt","r"））==NULL）
printf（"cannotopenvocabulary.txt\n"）;
while
（1）
{
jieshu=fscanf（fp,"%s",str）;/*从文件中读入字符串*/
q=root;
if（jieshu==-1）
break;
else
{
p=str;
while（*p!
='\0'）
{
ctmp=*p-97;
if（q->pt[ctmp]!
=NULL）
q=q->pt[ctmp];
else
{
q->pt[ctmp]=creat（）;
q=q->pt[ctmp];
q->ch=*p;
}
p++;
if（*p=='\0'）
{
q->number++;
break;
}
}
}
}
}
（4）构建文件数模块：
Link_DocumentNodeCREAT（）/*创建一个文件型的数据结构结点，并返回指向该节点的指针*/
{
inti;
Link_DocumentNodep;
p=（Link_DocumentNode）malloc（sizeof（structDocumentNode））;
p->number=0;
for（i=0;i<26;i++）
{
p->pt[i]=NULL;
}
p->next=NULL;/*文件初始化*/
returnp;
}
voidCREAT_DocumentTree（）/*读入文件，创建文件树*/
{
Link_DocumentNodeq;
structLocationn*LL;
FILE*fp;
char*p;
intctmp;
intjieshu;
intLocation;/*定位单词在文章中的位置*/
intk;
charstr[35];/*存放从文件中读入的单词*/
if（（fp=fopen（"Document.txt","r"））==NULL）
printf（"cannotopenDocument.txt\n"）;
while
（1）
{
jieshu=fscanf（fp,"%s",str）;
if（jieshu==-1）
break;/*文件中单词已读完*/
if（!
strcmp（str,"Document"））
{
fscanf（fp,"%d",&k）;
ROOT[k]=CREAT（）;
Location=1;
fscanf（fp,"%s",str）;
}
q=ROOT[k];
p=str;
while（*p!
='\0'）/*处理每个单词*/
{
ctmp=*p-97;
if（q->pt[ctmp]!
=NULL）
q=q->pt[ctmp];
else
{
q->pt[ctmp]=CREAT（）;
q=q->pt[ctmp];
q->ch=*p;
}
p++;
if（*p=='\0'）
{
q->number++;
if（q->next==NULL）
{
LL=（structLocationn*）malloc（sizeof（structLocationn））;
LL->num=Location;
q->next=LL;
LL->next=NULL;
Location++;
break;
}
else
{
LL=q->next;
while（LL->next!
=NULL）
LL=LL->next;
LL->next=（structLocationn*）malloc（sizeof（structLocationn））;
LL=LL->next;
LL->next=NULL;
LL->num=Location;
Location++;
break;
}
}
}
}
}
（5）程序使用的函数：
SQSTACKCreat（）
charpop（SQSTACK&s）
voidpush（SQSTACK&s,chare）
intisempty（SQSTACKs）
Link_TreeNodecreat（）
voidCREAT_DicTree（）
intSearch（charstr[],Link_TreeNoderoot）
Link_TreeNodeGet_Last_Link（charstr[]）
boolOutPrint（Link_TreeNodep,FILE*fp）
voidRECHANGE_MIN（chartepp[],intcunt）
boolGOT_MAX_TEN（Link_TreeNodep）
Link_DocumentNodeCREAT（）
voidCREAT_DocumentTree（）
intSearch_Doc（charstr[],Link_DocumentNoderoot）
voidSORT_MAX_Ten（）
structWORD*Creat_two_word_link（charstr1[],charstr2[]）
structWORD*Creat_multi_word_link（intlength,FILE*fp）
voidSearch_Match_Word（structWORD*head,intlength,FILE*fp）
voidOPEN_SearchWordInVocabulary（）
voidOPEN_TotPrefixWord（）
voidOPEN_PrefixFrequence（）
voidOPEN_MostFrequenceWord（）
voidmain（）
3、数据结构示意图：
‘
26个孩子
。
。
。
。
。
。
每个树结点有26个孩子
四使用说明、测试分析及结果
1、程序使用说明：
（1）本程序的运行环境为VC6.0。
（2）进入演示程序后即显示的提示信息：
输出：
*****************基本型问题************************
TheFirstproblemhasbeensolved,adictionarytreehasbeenbuildt
TheSecondproblemhasbeensolved,SearchWordInVocabulary_Result.txtformed
*****************扩展型问题************************
TheThirdproblemhasbeensolved,TotPrefixWord_Result.txtformed
TheForthproblemhasbeensolved,PrefixFrequence_Result.txtformed
TheFifthproblemhasbeensolved,MostFrequenceWord.txtformed
*****************高级型问题************************
TheSixthproblemhasbeensolved,WordInDocument_Result.txtformed
2、运行界面：
五、实验总结
这次实验题目涉及了数据结构学习中的多种结构，要求对各种数据的存储与处理的方法比较熟悉。
在实验中，由于这学期没有很认真的学习这门课，平常实验课写程序也不是很认真，以至于解决前两个问题还比较轻松，但是从三个问题开始我就遇到了很大困难，在数据的处理过程中遇到了不小的麻烦，导致后来调试的时候浪费了很多时间。
同时，程序的时间复杂度耗时，占用内存较大，这说明程序的结构不够灵巧，我会再次认真的自己学习这门课程，希望在以后的学习中能把程序写得更好。
教师评语：
实验成绩：
指导教师签名：
批阅日期：
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