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An automatic hexahedral mesh generation system based on the shape-recognition and boundary-

An Automatic Hexahedral Mesh Generation System

Based on the

Shape-Recognition and Boundary-Fit Methods

N. Chiba*, I. Nishigaki*, Y. Yamashita**, C. Takizawa*, K. Fujishiro***

Abstract

A general-purpose automatic hexahedral mesh generation system for FEA (Finite Element Analy-

sis) was developed based on a shape recognition technique and the boundary-fit method. In this

system, a solid model is analyzed and decomposed into single-connected sub-models. Then, other

sub-models topologically identical to the original ones are constructed using only orthogonal an-

gles. Cubes are used to construct intermediate models, which reassemble these, and finally, hexa-

hedral meshes are generated by mapping the cubes back onto the original solid model.

1. Introduction

Automatic tetrahedral mesh generation is now a fully mature technology and is widely used to generate meshes for even complex geometries. On the other hand, many FEA users prefer hexahedral meshes to tetrahedral ones, and there have several efforts to automate hexahedral mesh generation for arbitrary 3D geometries [1, 2]. It must be said, however, that the automatization level for hexahedral-mesh generation and quality of meshes generated are lower than those for tetrahedral meshes. We have previously developed an automatic quadrilat-eral mesh generation algorithm for 2D models by combining the boundary-fitted coordinate-transformation technique [3, 4] with a shape recognition method [5]. This paper describes the expansion of this method for use with arbitrary 3D geometries.

---------------------------------------------------------------------------* Mechanical Engineering Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

502 Kandatsu, Tsuchiura, Ibaraki 300, Japan

chibax@merl.hitachi.co.jp

** Software Development Center, Hitachi, Ltd.

*** Hitachi Car Engineering, Ltd.

2. Algorithm for Automatic Mesh Generation

The outline of our automatic mesh-generation is described below, and shown in Figure 1.

(1) A solid model (Figure 1a) is decomposed into single-connected sub-models, each of which is defined as the set of connected lines defining its boundaries (Figure 1b). (The original geometry is expressed in (x,y,z) coordi-nates in this paper.)

(2) Another set of sub-models, which we call the recognition model, constructed using only lines parallel to the cartesian axes, is created from them (Figure 1c). The recognition model must be topologically identical and geometrically similar to the solid model.

(3) The lengths of the edges of the recognition model are adjusted to the nearest integral multiple of a grid unit, and the model is divided into cubes, producing what we call the mapping model (Figure 1d). (Both the recogni-tion model and the mapping model are expressed using the coordinates (ξ,η,ζ) in this paper.

(4) The proper positional relationship between the sub-models of the mapping model is determined, and a complete mapping model corresponding to the original solid model is constructed (Figure 1e).

(5) Using boundary-fit method, this mapping model is mapped onto the original solid model, and the final hexahedral mesh is generated (Figure 1f).

Input data to this system are the geometric data to be meshed and the number of elements to be generated (or the element size). All other data are generated in the system.

3. Recognition Model

A recognition model (Figure 1c) is created from the solid model by assigning one of three orientations (ξ,η, or ζ direction) and a length to each edge constructing of the solid model. There is no unique solution for assigning discrete directions to the edges which make up a solid model, since it inevitably includes curved lines and arbitrary angles between edges. This problem is very ambiguous, and fuzzy logic is employed in our system in an attempt to imitate the human thinking process in assigning directions.

The basic assignment rules are expressed by the two membership functions (Figure 2). Basic Rule 1 is ex-pressed by the function shown in Figure 2a, in which θx denotes the inner angle defined by an edge and x-axis in the solid model, and Pξ denotes the probability that the edge will be assigned to the ξ orientation in the recognition model. Similar functions are used for the η and ζ directions. Basic Rule 2 is expressed by the function shown in Figure 2b, in which θαdenotes the inner angle between two adjacent edges in the solid

model, and Pα denotes the probability that these edges will be assigned to the same orientation in the recogni-tion model.

The algorithm for direction assignment in constructing the recognition model is as follows:

(1) The angles defined by an edge with the x, y, and z axes are measured, and the initial values for assignment probabilities Pξ, Pη, and Pζ are calculated for the edge, using Basic Rule 1. Initial values Pξ, Pη, and Pζare assumed to be independent.

(2) For each edge constructing the original solid model, Basic Rule 2 is employed for each of the pairs formed by the edge and an adjacent edge, and the resulting assignment probabilities Pξ, Pη, and Pζ are multiplied with those from Step 1. Based on the results, each plane constructing in solid model is assigned to a plane defined by two of the geometric axes (the ξ-η plane, η-ζ plane, or ζ-ξ plane) in the recognition model.

(3) Step 2 is repeated until the orientations for all the edges constructing the solid model have been assigned, that is, until one of the probabilities Pξ, Pηor Pζ for each edge has converged to one. In this process the effect of changing one edge is applied to other edges via the connected lines constructing the solid model.

Based on these two basic rules, any edge on the solid model (expressed in x, y, z space), straight or curved, is assigned to a discrete rectangular direction in the recognition model (expressed in ξ, η, ζ space).

In Step 2, it is checked whether the plane constructed in the recognition model has the same topological struc-ture as that of the corresponding plane in the original geometrical model. It is also checked whether the sub-model constructed in the recognition model has the same topological structure as that of the corresponding sub-model in the original geometrical model. In some geometries, such as models which contain triangular planes, the conditions above are not satisfied, and the current version of this system fails. We are looking for a way to overcome this difficulty.

In Step 3, if the probabilities Pξ, Pη, or Pζ for an edge do not reach convergence in a certain number of iterations, then the direction ξ, η, or ζ with the biggest value of P is assigned, and the process is continued.

4. Boundary-Fit Method

The boundary-fit method is used as the process for mapping from the mapping model to the solid model, as described in (5) in Section 2 (Figure 1f). In this method, the coordinates of nodal point on the boundary surfaces of the solid model are determined first. Then the coordinates of the nodal points inside the model are deter-mined by solution of elliptic partial differential equations. The Poisson equations shown below are used in our

present system.

@ @ξxx + ξyy + ξzz= P (ξ,η,ζ)

@ @ηxx +ηyy +ηzz= Q (ξ,η,ζ)

@ @ζxx + ζyy + ζzz= R (ξ,η,ζ)

In the equations above, ξxx , ξyy c represent ?ξ2/?x2, ?ξ2/?y2 c, respectively. P, Q, R are weighting functions which control the density of the mesh generated, and we currently set them of P = Q = R = 0 to obtain uniformly distributed mesh.

5. Mapping Model

The mapping model is created by adjusting the length of each edge in the recognition model so that it is an integral multiple of the grid-unit length. Then, this model is divided into cubes. These processes are carried out for each sub-model constructing the recognition model. Finally, the proper relative positioning between the sub-models is determined (as described below), and the mapping model corresponding to the original solid model is constructed (Figure 1e).

The relative positioning for assembling the sub-models to construct the mapping model is determined by opti-mizing the position on the connecting plane between the two sub-models as shown in Figure 3a. The steps in this process are as follows (Figure 3b):

(1) Employ the two-dimensional boundary-fit method on the plane α to obtain an intermediate mesh model (see Figure 3a for α and β).

(2) Place the four vertices of the plane β on the original geometric model as shown by the solid circles.

(3) Place the mapping model of the plane β (as shown by the open circles) on a tentatively selected position in the mapping model of the plane α (as shown by the stars), whose four vertices are shown by the open triangles. The corresponding vertices in the intermediate model are shown by the solid triangles.

(4) Calculate the sum of the squares of the distances between the corresponding points shown by the solid circles and the solid triangles in the intermediate model.

(5) Change the trial position in Step 3 until the sum of the distances squares in Step 4 is minimized.

The optimum relative positioning between the two sub-models is given as the position which minimizes this sum.

A model consisting of many sub-models can be processed in this way for each connecting plane between two sub-models. The system checks whether there is interference between the two sub-models in the mapping model. In some geometries the positional relationship between the two sub-models is consistent on the connect-ing plane, but there is still interference between the sub-models. Our current system does not have the capabil-ity to circumvent this problem automatically.

6. Examples of Generated Meshes

Examples of generated mesh are shown in Figures 4 - 7.

Conclusion

A new automatic hexahedral-mesh generation system for arbitrary three dimensional geometries was developed that employs a shape recognition technique and the boundary-fit method. It is able to generate smooth and uniformly distributed meshes for the various geometries of actual mechanical components. For some geome-tries the system fails to process automatically; we are now expanding the capability of the system.

References

1 Li, T.S., McKeag, R.M., Armstrong, C.G. : Hexahedral Meshing using Mid-Point Subdivision and Integer Programming, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 124 (1995), 171.

2 Blacker, T.D., Meyers, R.J. : Seams and Wedges in Plastering: A 3-D Hexahedral Mesh Generation Algo-rithm, Engineering with Computers (1993) 9, 83.

3 Thompson, J.F., Warsi, Z.U.A. : Boundary-Fitted Coordinate Systems for Numerical Solution of Partial Differential Equations, J. Comput. Phys., 47(1982), 1.

4 Miki, K., Takagi, T. : A Domain Decomposition and Overlapping Method for the Generation of Three-Dimensional Boundary-Fitted Coordinate Systems, J. Comput. Phys., 53(1984), 319.

5 Takahashi, H., Shimizu, H. : A General Purpose Automatic Mesh Generation Using Shape Recognition Technique, Computers in Engineering, 1, ASME 1991, 519.

(a) Solid model (b) Decomposed sub-models

(c) Recognition model (d) Mapping model

(e) Re-assembly of mapping models (f) Mesh generation

Figure 1. Automatic hexahedral-mesh generation procedure.

x y z x

y z η

ξζηξζη

ξζx

y z

Real plane Mapping plane Membership function Direction assignment P Figure 2. Membership functions used in the recognition-model production system.

ηy x ξ

ηg f e d c

b a a

b c d e

f

g

(a) Positioning on the connecting plane

Geometric model Intermediate mesh model

Generated mesh Mapping models

Positioning

(b) Positioning mapping models

Figure 3. Mapping model construction.

α

Figure 4. Example of mesh generated for upper cover of water turbine.

Figure 5. Example of mesh generated for engine block.

Figure 6. Example of mesh generated for crank shaft.

Figure 7. Example of mesh generated for mechanical arm.

数据结构课程设计图的遍历和生成树求解

数学与计算机学院 课程设计说明书 课程名称: 数据结构与算法课程设计 课程代码: 6014389 题目: 图的遍历和生成树求解实现 年级/专业/班: 学生姓名: 学号: 开始时间: 2012 年 12 月 09 日 完成时间: 2012 年 12 月 26 日 课程设计成绩: 指导教师签名:年月日

目录 摘要 (3) 引言 (4) 1 需求分析 (5) 1.1任务与分析 (5) 1.2测试数据 (5) 2 概要设计 (5) 2.1 ADT描述 (5) 2.2程序模块结构 (7) 软件结构设计: (7) 2.3各功能模块 (7) 3 详细设计 (8) 3.1结构体定义 (19) 3.2 初始化 (22) 3.3 插入操作(四号黑体) (22) 4 调试分析 (22) 5 用户使用说明 (23) 6 测试结果 (24) 结论 (26)

摘要 《数据结构》课程主要介绍最常用的数据结构,阐明各种数据结构内在的逻辑关系,讨论其在计算机中的存储表示,以及在其上进行各种运算时的实现算法,并对算法的效率进行简单的分析和讨论。进行数据结构课程设计要达到以下目的: ?了解并掌握数据结构与算法的设计方法,具备初步的独立分析和设计能力; ?初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能; ?提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力; 训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发,培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风。 这次课程设计我们主要是应用以前学习的数据结构与面向对象程序设计知识,结合起来才完成了这个程序。 因为图是一种较线形表和树更为复杂的数据结构。在线形表中,数据元素之间仅有线性关系,每个元素只有一个直接前驱和一个直接后继,并且在图形结构中,节点之间的关系可以是任意的,图中任意两个数据元素之间都可能相关。因此,本程序是采用邻接矩阵、邻接表、十字链表等多种结构存储来实现对图的存储。采用邻接矩阵即为数组表示法,邻接表和十字链表都是图的一种链式存储结构。对图的遍历分别采用了广度优先遍历和深度优先遍历。 关键词:计算机;图;算法。

c#窗体设计之树形文件结构

using System; using System.Collections.Generic; using https://www.wendangku.net/doc/f915241102.html,ponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; using System.IO; namespace 树形窗体 { public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent(); } private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { } private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { folderBrowserDialog1.RootFolder= Environment.SpecialFolder.MyComputer; folderBrowserDialog1.ShowNewFolderButton = false; if(folderBrowserDialog1.ShowDialog()!=DialogResult.OK) return; TreeNode Node ; treeView1.Nodes.Clear(); Node = treeView1.Nodes.Add(folderBrowserDialog1.SelectedPath); createchildNode(Node); Node.Expand(); } private void createchildNode(TreeNode fu) { TreeNode child; string path=fu.Text;

二叉树的应用数据结构课程设计样本

信息科学与技术学院 数据结构课程设计报告 题目名称: 二叉树的应用专业班级: 计算机科学与技术学生姓名: 陈杰 学生学号: 指导教师: 高攀 完成日期: -04 目录

1、课程设计的目的、课程设计题目、题目要求错误!未定义书签。 1.1课程设计的目的 ............................................... 错误!未定义书签。 1.2课程设计的题目 ............................................... 错误!未定义书签。 1.3题目要求............................................................ 错误!未定义书签。2课程设计的实验报告内容:................................. 错误!未定义书签。3课程设计的原程序代码: ..................................... 错误!未定义书签。4运行结果 .............................................................. 错误!未定义书签。 5. 课程设计总结..................................................... 错误!未定义书签。6参考书目 .............................................................. 错误!未定义书签。

1课程设计的目的 1.1课程设计的目的: 经过以前的学习以及查看相关资料,按着题目要求编写程序,进一步加强对编程的训练,使得自己掌握一些将书本知识转化为实际应用当中.在整个程序中,主要应用的是链表,可是也运用了类.经过两种方法解决现有问题. 1.2课程设计的题目: 二叉树的应用 1.3题目要求: 1.建立二叉树的二叉链表存储算法 2.二叉树的先序遍历, 中序遍历和后序遍历输出 3.非递归的先序遍历, 中序遍历 4.二叉树的层次遍历 5.判断此二叉树是否是完全二叉树 6.二叉树的左右孩子的交换 2课程设计的实验报告内容: 7.经过递归对二叉树进行遍历。二叉树的非递归遍历主要采用利 用队进行遍历。此后的判断此二叉树是否是完全二叉树也才采

二叉树数据结构课程设计

目录 第一章需求分析 (1) 1.1课程设计题目 (1) 1.2 课程设计任务及要求 (1) 1.21 课程设计目的 (1) 1.22设计要求 (1) 1.3课程设计思想 (2) 1.4软件运行环境及开发工具 (2) 第二章概要设计 (3) 2.1 数据结构 (3) 2.2 所用方法及其原理说明 (3) 第三章详细设计 (4) 3.1详细设计方案 (4) 3.2 模块设计 (4) 3.21二叉树定义 (4) 3.22 树状显示二叉树设计 (7) 3.22 主函数设计 (10) 第四章调试和操作说明 (11) 4.1 调试 (11) 4.2 操作说明 (12) 第五章总结与体会 (12) 5.1本文的主要工作 (12) 5.2 存在问题 (12) 5.3心得体会 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14)

第一章需求分析 1.1课程设计题目 树状显示二叉树: 编写函数displaytree(二叉树的根指针,数据值宽度,屏幕的宽度)输出树的直观示意图。输出的二叉树是垂直打印的,同层的节点在同一行上。 [问题描述] 假设数据宽度datawidth=2,而屏幕宽度screenwidth为64=26,假设节点的输出位置用 (层号,须打印的空格数)来界定。 第0层:根在(0,32)处输出; 第1层:因为根节点缩进了32个空格,所以下一层的偏移量(offset)为32/2=16=screenwidth/22。即第一层的两个节点的位置为(1,32-offset),(1,32+offset)即(1,16),(1,48)。 第二层:第二层的偏移量offset为screenwidth/23。第二层的四个节点的位置分别是(2,16-offset),(2,16+offset),(2,48-offset),(2,48+offset)即(2,8),(2,24),(2,40),(2,56)。 …… 第i层:第i层的偏移量offset为screenwidth/2i+1。第i层的每个节点的位置是访问第i-1层其双亲节点时确定的。假设其双亲的位置为(i-1,parentpos)。若其第i层的节点是其左孩子,那末左孩子的位置是(i,parentpos-offset),右孩子的位置是(i,parentpos+offset)。 [实现提示] 利用二叉树的层次遍历算法实现。利用两个队列Q,QI。队列Q中存放节点信息,队列QI中存相应于队列Q中的节点的位置信息,包括层号和需要打印节点值时需要打印的空格数。当节点被加入到Q时,相应的打印信息被存到QI中。二叉树本身采用二叉链表存储。 1.2 课程设计任务及要求 1.21 课程设计目的 据结构是计算机专业的核心课程,是一门实践性很强的课程。课程设计是加强学生实践能力的一个强有力手段,要求学生掌握数据结构的应用、算法的编写、类C语言的算法转换成C(C++)程序并上机调试的基本方法,还要求学生在完成程序设计的同时能够写出比较规范的设计报告。严格实施课程设计这一环节,对于学生基本程序设计素养的培养和软件工作者工作作风的训练,将起到显著的促进作用。 1.22设计要求 1、课程设计题目每组一题,每个学生必须独立完成; 2、课程设计时间为2周; 3、设计语言C(C++)不限; 1

数据结构课程设计报告,含菜单

算法与数据结构课程设计 报告 系(院):计算机科学学院 专业班级:计科11005 姓名:张林峰 学号: 201003784 指导教师:詹泽梅 设计时间:2012.6.11 - 2012.6.18 设计地点:12教机房

目录 一、课程设计目的 (2) 二、设计任务及要求 (2) 三、需求分析 (2) 四、总体设计 .............. 错误!未定义书签。 五、详细设计与实现[含代码和实现界面].. 8 六、课程设计小结 (15)

一.设计目的 1.能根据实际问题的具体情况,结合数据结构课程中的基本理论和基本算法,分析并正确确定数据的逻辑结构,合理地选择相应的存储结构,并能设计出解决问题的有效算法。 2.提高程序设计和调试能力。学生通过上机实习,验证自己设计的算法的正确性。学会有效利用基本调试方法,迅速找出程序代码中的错误并且修改。 3.初步掌握软件开发过程中问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能。 4.训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发,培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风。 5.培养根据选题需要选择学习书籍,查阅文献资料的自学能力。二.设计任务及要求 根据《算法与数据结构》课程的结构体系,设计一个基于DOS菜单的应用程序。要利用多级菜单实现各种功能。比如,主界面是大项,主要是学过的各章的名字诸如线性表、栈与队列、串与数组及广义表等,子菜单这些章中的节或者子节。要求所有子菜单退出到他的父菜单。编程实现时,要用到C++的面向对象的功能。 三.需求分析 菜单运用极其广泛,应用于各行各业。菜单运用起来极其方便。随着社会的发展,社会的行业出现多样化,也就需要各式

[TREE]采用左右值编码来存储无限分级树形结构的数据库表设计

采用左右值编码来存储无限分级树形结构的数据库表设计 之前我介绍过一种按位数编码保存树形结构数据的表设计方法,详情见:浅谈数据库设计技巧(上) 该设计方案的优点是:只用一条查询语句即可得到某个根节点及其所有子孙节点的先序遍历。由于消除了递归,在数据记录量较大时,可以大大提高列表效率。但是,这种编码方案由于层信息位数的限制,限制了每层能所允许的最大子节点数量及最大层数。同时,在添加新节点的时候必须先计算新节点的位置是否超过最大限制。 上面的设计方案必须预先设定类别树的最大层数以及最大子节点数,不是无限分级,在某些场合并不能采用,那么还有更完美的解决方案吗?通过google的搜索,我又探索到一种全新的无递归查询,无限分级的编码方案——左右值。原文的程序代码是用php写的,但是通过仔细阅读其数据库表设计说明及相关的sql语句,我彻底弄懂了这种巧妙的设计思路,并在这种设计中新增了删除节点,同层平移的需求(原文只提供了列表及插入子节点的sql语句)。 下面我力图用比较简短的文字,少量图表,及相关核心sql语句来描述这种设计方案: 首先,我们弄一棵树作为例子: 商品 |---食品 | |---肉类 | | |--猪肉 | |---蔬菜类 | |--白菜 |---电器 |--电视机 |--电冰箱

select count(*) from tree where lft <= 2 and rgt >= 11 为了方便列表,我们可以为tree表建立一个视图,添加一个层数列,该类别的层数可以写一个自定义函数来计算。该函数如下: CREATE FUNCTION dbo.CountLayer ( @type_id int ) RETURNS int AS begin declare@result int set@result=0 declare@lft int declare@rgt int if exists (select1from tree where type_id=@type_id) begin select@lft=lft,@rgt=rgt from tree where type_id=@type_id select@result=count(*) from tree where lft <=@lft and rgt >=@rgt end return@result end GO 然后,我们建立如下视图: CREATE VIEW dbo.TreeView AS SELECT type_id, name, lft, rgt, dbo.CountLayer(type_id) AS layer FROM dbo.tree ORDE R BY lft GO

数据结构课程设计之图的遍历和生成树求解

##大学 数据结构课程设计报告题目:图的遍历和生成树求解 院(系):计算机工程学院 学生: 班级:学号: 起迄日期: 2011.6.20 指导教师:

2010—2011年度第 2 学期 一、需求分析 1.问题描述: 图的遍历和生成树求解实现 图是一种较线性表和树更为复杂的数据结构。在线性表中,数据元素之间仅有线性关系,每个数据元素只有一个直接前驱和一个直接后继;在树形结构中,数据元素之间有着明显的层次关系,并且每一层上的数据元素可能和下一层中多个元素(及其孩子结点)相关但只能和上一层中一个元素(即双亲结点)相关;而在图形结构中,节点之间的关系可以是任意的,图中任意两个数据元素之间都可能相关。 生成树求解主要利用普利姆和克雷斯特算法求解最小生成树,只有强连通图才有生成树。 2.基本功能 1) 先任意创建一个图; 2) 图的DFS,BFS的递归和非递归算法的实现 3) 最小生成树(两个算法)的实现,求连通分量的实现 4) 要求用邻接矩阵、邻接表等多种结构存储实现 3.输入输出

输入数据类型为整型和字符型,输出为整型和字符 二、概要设计 1.设计思路: a.图的邻接矩阵存储:根据所建无向图的结点数n,建立n*n的矩阵,其中元素全是无穷大(int_max),再将边的信息存到数组中。其中无权图的边用1表示,无边用0表示;有全图的边为权值表示,无边用∞表示。 b.图的邻接表存储:将信息通过邻接矩阵转换到邻接表中,即将邻接矩阵的每一行都转成链表的形式将有边的结点进行存储。 c.图的广度优先遍历:假设从图中的某个顶点v出发,在访问了v之后依次访问v的各个未曾访问过的邻接点,然后再访问此邻接点的未被访问的邻接点,并使“先被访问的顶点的邻接点”先于“后被访问的顶点的邻接点”被访问,直至图中所有已被访问的顶点的邻接点都被访问到。若此时图中还有未被访问的,则另选未被访问的重复以上步骤,是一个非递归过程。 d.图的深度优先遍历:假设从图中某顶点v出发,依依次访问v的邻接顶点,然后再继续访问这个邻接点的系一个邻接点,如此重复,直至所有的点都被访问,这是个递归的过程。 e.图的连通分量:这是对一个非强连通图的遍历,从多个结点出发进行搜索,而每一次从一个新的起始点出发进行搜索过程中得到的顶点访问序列恰为其连通分量的顶点集。本程序利用的图的深度优先遍历算法。 2.数据结构设计: ADT Queue{ 数据对象:D={a i | a i ∈ElemSet,i=1,2,3……,n,n≥0} 数据关系:R1={| a i-1 ,a i ∈D,i=1,2,3,……,n} 基本操作: InitQueue(&Q) 操作结果:构造一个空队列Q。 QueueEmpty(Q) 初始条件:Q为非空队列。 操作结果:若Q为空队列,则返回真,否则为假。 EnQueue(&Q,e) 初始条件:Q为非空队列。 操作结果:插入元素e为Q的新的队尾元素。 DeQueue(&Q,e) 初始条件:Q为非空队列。 操作结果:删除Q的队头元素,并用e返回其值。}ADT Queue

数据结构课程设计(附代码)

上海应用技术学院课程设计报告 课程名称《数据结构课程设计》 设计题目猴子选大王;建立二叉树;各种排序;有序表的合并;成绩管理系统;院系计算机科学与信息工程专业计算机科学与技术班级 姓名学号指导教师日期 一.目的与要求 1. 巩固和加深对常见数据结构的理解和掌握 2. 掌握基于数据结构进行算法设计的基本方法 3. 掌握用高级语言实现算法的基本技能 4. 掌握书写程序设计说明文档的能力 5. 提高运用数据结构知识及高级语言解决非数值实际问题的能力 二.课程设计内容说明 1. 项目一 (1) 对设计任务内容的概述 学生成绩管理** 任务:要求实现对学生资料的录入、浏览、插入和删除等功能。 输入:设学生成绩以记录形式存储,每个学生记录包含的信息有:学号和各门课程的成绩,设学生成绩至少3门以上。存储结构:采用线性链式结构。 (2) 详细设计 LinkList *create():输入学生成绩记录函数; void print(LinkList *head):显示全部记录函数 LinkList *Delete(LinkList *head):删除记录函数 LinkList *Insert(LinkList *head):插入记录函数 void menu_select():菜单选择 void ScoreManage():函数界面

(3) 程序流程图 (4) 程序模块及其接口描述 该程序可以分为以下几个模块: 1、菜单选择:void menu_select(); 提供五种可以选择的操作,在main函数中通过switch语句调用菜单menu_select()函数,进入不同的功能函数中完成相关操作。

树形结构数据表的设计

树形结构的数据库表Schema设计 程序设计过程中,我们常常用树形结构来表征某些数据的关联关系,如企业上下级部门、栏目结构、商品分类等等,通常而言,这些树状结构需要借助于数据库完成持久化。然而目前的各种基于关系的数据库,都是以二维表的形式记录存储数据信息,因此是不能直接将Tree 存入DBMS,设计合适的Schema及其对应的CRUD算法是实现关系型数据库中存储树形结构的关键。 理想中树形结构应该具备如下特征:数据存储冗余度小、直观性强;检索遍历过程简单高效;节点增删改查CRUD操作高效。无意中在网上搜索到一种很巧妙的设计,原文是英文,看过后感觉有点意思,于是便整理了一下。本文将介绍两种树形结构的Schema设计方案:一种是直观而简单的设计思路,另一种是基于左右值编码的改进方案。 一、基本数据 本文列举了一个食品族谱的例子进行讲解,通过类别、颜色和品种组织食品,树形结构图如下:

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二叉树数据结构课程设计报告

广西科技大学 课程设计报告 课程名称《数据结构》 学院计算机科学与通信工程学院 专业软件工程 班级软件181班 学号 姓名冯孔丽 成绩 学期 2019-2020-1 指导教师

1课题:.将学生信息以学号为关键字存储在二叉搜索树中,然后按照学号查询 和删除指定学生的信息。 2设计要求: (1)从键盘输入学生的学号、姓名、英语和数学成绩,计算每个学生的成 绩总分,存储在二叉排序树中。 (2)按照输入的学号查询指定的学生信息,若找到,则输出找到的学生信息,否则输出“查找失败”提示信息。 (3)按照输入的学号删除指定的学生信息,若二叉排序树中存储指定学号 的学生信息,则删除此学生信息,否则,输出“删除失败”提示信息。 3 程序设计 (1)数据设计:二叉搜索树 (2)编码 ○1Main.java package com.gkd; import com.binaryNode.BinaryNode; import com.binaryTree.BinaryTree; import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); BinaryTree binarytree=new BinaryTree(); boolean iscontinue=true; while(iscontinue) { printOperate(); int userInput=scanner.nextInt(); switch(userInput) { case 1: System.out.println("请输入学生的学号:"); int stuNumber = scanner.nextInt(); System.out.println("请输入学生的姓名:"); String stuName = scanner.next();

数据结构课程设计二叉树的遍历

摘要 针对现实世界中许多关系复杂的数据,如人类社会的家谱,各种社会组织机 构 , 博弈交通等复杂事物或过程以及客观世界中广泛存在的具有分支关系或层次 特性的对象.如操作系统的文件构成、人工智能和算法分析的模型表示以及数据库 系统的信息组织形式等,用线性结构难以把其中的逻辑关系表达出来,必须借助于 数和图这样的非线性结构,因此在以模拟客观世界问题,解决客观世界问题为主要 任务的计算机领域中树型结构是信息的一种重要组织形式,树有着广泛应用。在树 型结构的应用中又以二叉树最为常用。 二叉树是一种非常重要的非线性结构,所描述的数据有明显的层次关系,其中的每个元素只有一个前驱,二叉树是最为常用的数据结构,它的实际应用非常广泛,二叉树的遍历方式有三种,前序遍历,中序遍历,后序遍历,先序遍历的 顺序为: NLR先根结点,然后左子树,右子树;中序遍历顺序为; LNR先左子树, 然后根结点,右子树;后序遍历顺序为: LRN先左子树,然后右子树,根结点。由前序和中序遍历,有中序和后序遍历序列可以唯一确定一棵二叉树。对于给几个数据 的排序或在已知的几个数据中进行查找,二叉树均能提供一种十分有效的方法,比如在查找问题上,任何借助于比较法查找长度为Ⅳ的一个序表的算法, 都可以表示成一株二叉树。反之,任何二叉树都对应一个查找有序表的有效方法根 据树的数学理论,对于算法分析的某些最有启发性的应用,是与给出用于计算各 种类型中不同树的数目的公式有关的。 本文对二叉树以及二叉树的各种功能做介绍以及写出一些基本的程序,让我们 对二叉树的理解有更好的效果。 关键词:二叉树的遍历;左子树;右子树;递归

目录 1. 问题概述 (3) 1.1 问题描述 (3) 1.2 需求分析 (3) 1.3 设计内容和要求 (4) 1.4 流程图及结构图 (4) 2. 概要设计 (5) 2.1 数据结构设计: (5) 2.2 源程序代码 (7) 3. 调试分析 (13) 3.1 调试中的问题 (13) 4. 测试结果 (14) 总结 (17) 参考文献 (18)

数据结构课程设计 树形目录结构

数据结构课程设计实验 树的遍历,文件目录结构的显示 实验报告 一、简介 树型结构是一类十分重要的非线性结构,它可以很好地描述客观世界中广泛存在的具有分支关系或层次特性的对象,如操作系统的文件构成、人工智能搜索算法的模型表示以及数据库系统的信息组织形式等。 文件的目录结构是树型结构在计算机操作系统的典型应用。通过树型结构可以直观且清晰的表明操作系统中的文件组织结构。用户可通过树型结构显示的文件目录列表找到自己想访问的内容。 本实验的要求在给出Unix下目录和文件信息的前提下,编程实现将其排列成一棵具有一定缩进的树。具体要求如下: 输入要求 输入数据包含几个测试案例。每一个案例由几行组成,每以行都代表了目录树的层次结构。第一行代表目录的根节点。若是目录节点,那么它的孩子节点将在第二行中被输出,同时用一对圆括号“()”界定。同样,如果这些孩子节点中某一个也是目录的话,那么这个目录所包含的内容将在随后的一行中列出,由一对圆括号将首尾界定。目录的输入格式为:*nams size,文件的输入格式为:name size,其中*代表当前节点是目录,name代表文件或目录的名称,由一串长度不大于10的字符组成,并且name字符串中不能含有…(?,…)?,…[?,…]?和…*?。size是该文件/目录的大小,为一个大于0的整数。每一个案例中最多只能包含10层,每一层最多有10个文件/目录。 输出要求 对每一个测试案例,输出时要求:第d层的文件/目录名前面需要插入8*d个空格,兄弟节点之间要在同一列上。不要使用Tab(制表符)来统一输出的缩进。每一个目录的大小(size)是它所包含的所有子目录和文件大小以及它自身大小的总和。 有输入/输出样例如下: 输入样例: */usr 1 (*mark 1 *alex 1) (hw.c 3 *course 1)(hw.c 5)

数据结构课程设计二叉树的遍历

数据结构课程设计二叉树的遍历

摘要 针对现实世界中许多关系复杂的数据,如人类社会的家谱,各种社会组织机构,博弈交通等复杂事物或过程以及客观世界中广泛存在的具有分支关系或层次特性的对象.如操作系统的文件构成、人工智能和算法分析的模型表示以及数据库系统的信息组织形式等,用线性结构难以把其中的逻辑关系表示出来,必须借助于数和图这样的非线性结构,因此在以模拟客观世界问题,解决客观世界问题为主要任务的计算机领域中树型结构是信息的一种重要组织形式,树有着广泛应用。在树型结构的应用中又以二叉树最为常见。 二叉树是一种非常重要的非线性结构,所描述的数据有明显的层次关系,其中的每个元素只有一个前驱,二叉树是最为常见的数据结构,它的实际应用非常广泛,二叉树的遍历方式有三种,前序遍历,中序遍历,后序遍历,先序遍历的顺序为:NLR先根结点,然后左子树,右子树;中序遍历顺序为;LNR先左子树,然后根结点,右子树;后序遍历顺序为:LRN先左子树,然后右子树,根结点。由前序和中序遍历,有中序和后序遍历序列能够唯一确定一棵二叉树。对于给几个数据的排序或在已知的几个数据中进行查找,二叉树均能提供一种十分有效的方法,比如在查找

问题上,任何借助于比较法查找长度为Ⅳ的一个序表的算法,都能够表示成一株二叉树。反之,任何二叉树都对应一个查找有序表的有效方法根据树的数学理论,对于算法分析的某些最有启发性的应用,是与给出用于计算各种类型中不同树的数目的公式有关的。 本文对二叉树以及二叉树的各种功能做介绍以及写出一些基本的程序,让我们对二叉树的理解有更好的效果。 关键词:二叉树的遍历;左子树;右子树;递归

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