java+数据结构课程设计

时间: 2024-01-06 21:23:58 浏览: 130
Java + 数据结构课程设计可以包含以下内容: 1. 数据结构的基本操作:包括栈、队列、链表、树、图等数据结构的基本操作,如插入、删除、查找等。 2. 数据压缩与解压缩:可以使用哈夫曼编码等算法实现数据的压缩和解压缩。 3. 24点扑克牌游戏:可以使用栈和递归等数据结构和算法实现24点扑克牌游戏的计算和判断。 4. 16枚硬币的反面问题:可以使用递归和分治等算法实现16枚硬币的反面问题的求解。 5. 线性表、树、图的操作和演示:可以实现线性表、树、图等数据结构的基本操作,并通过图形化界面演示它们的操作过程。 6. 农夫过河:可以使用广度优先搜索等算法实现农夫过河问题的求解。 7. 迷宫问题:可以使用深度优先搜索等算法实现迷宫问题的求解。 以下是一个Java + 数据结构课程设计的例子: 设计一个简单的图形化界面程序,实现以下功能: 1. 实现一个栈和队列的基本操作,包括入栈、出栈、入队、出队等。 2. 实现一个哈夫曼编码的压缩和解压缩功能。 3. 实现24点扑克牌游戏的计算和判断功能。 4. 实现16枚硬币的反面问题的求解功能。 5. 实现线性表、树、图等数据结构的基本操作,并通过图形化界面演示它们的操作过程。 6. 实现农夫过河问题和迷宫问题的求解功能。 ```java // 栈的实现 class Stack { private int[] data; private int top; public Stack(int size) { data = new int[size]; top = -1; } public void push(int value) { if (top == data.length - 1) { System.out.println("Stack is full!"); return; } data[++top] = value; } public int pop() { if (top == -1) { System.out.println("Stack is empty!"); return -1; } return data[top--]; } public boolean isEmpty() { return top == -1; } } // 队列的实现 class Queue { private int[] data; private int front; private int rear; public Queue(int size) { data = new int[size]; front = rear = -1; } public void enqueue(int value) { if (rear == data.length - 1) { System.out.println("Queue is full!"); return; } data[++rear] = value; } public int dequeue() { if (front == rear) { System.out.println("Queue is empty!"); return -1; } return data[++front]; } public boolean isEmpty() { return front == rear; } } // 哈夫曼编码的实现 class Huffman { private static class Node implements Comparable<Node> { int value; Node left; Node right; public Node(int value) { this.value = value; } public Node(int value, Node left, Node right) { this.value = value; this.left = left; this.right = right; } public boolean isLeaf() { return left == null && right == null; } @Override public int compareTo(Node o) { return value - o.value; } } public static void compress(String input, String output) throws IOException { // 统计字符出现的次数 int[] freq = new int[256]; for (int i = 0; i < input.length(); i++) { freq[input.charAt(i)]++; } // 构建哈夫曼树 PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>(); for (int i = 0; i < freq.length; i++) { if (freq[i] > 0) { pq.offer(new Node(freq[i], null, null)); } } while (pq.size() > 1) { Node left = pq.poll(); Node right = pq.poll(); pq.offer(new Node(left.value + right.value, left, right)); } Node root = pq.poll(); // 生成哈夫曼编码表 String[] codes = new String[256]; generateCodes(root, "", codes); // 写入压缩文件 try (BitOutputStream out = new BitOutputStream(new FileOutputStream(output))) { // 写入字符出现的次数 for (int i = 0; i < freq.length; i++) { out.writeInt(freq[i]); } // 写入压缩后的数据 for (int i = 0; i < input.length(); i++) { String code = codes[input.charAt(i)]; for (int j = 0; j < code.length(); j++) { out.writeBit(code.charAt(j) - '0'); } } } } public static void decompress(String input, String output) throws IOException { // 读取字符出现的次数 int[] freq = new int[256]; try (BitInputStream in = new BitInputStream(new FileInputStream(input))) { for (int i = 0; i < freq.length; i++) { freq[i] = in.readInt(); } // 构建哈夫曼树 PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>(); for (int i = 0; i < freq.length; i++) { if (freq[i] > 0) { pq.offer(new Node(freq[i], null, null)); } } while (pq.size() > 1) { Node left = pq.poll(); Node right = pq.poll(); pq.offer(new Node(left.value + right.value, left, right)); } Node root = pq.poll(); // 解压缩数据 try (BitOutputStream out = new BitOutputStream(new FileOutputStream(output))) { Node node = root; while (true) { int bit = in.readBit(); if (bit == -1) { break; } if (bit == 0) { node = node.left; } else { node = node.right; } if (node.isLeaf()) { out.write(node.value); node = root; } } } } } private static void generateCodes(Node node, String code, String[] codes) { if (node.isLeaf()) { codes[node.value] = code; return; } generateCodes(node.left, code + "0", codes); generateCodes(node.right, code + "1", codes); } } // 24点扑克牌游戏的实现 class Poker { private static final int TARGET = 24; private static final double EPSILON = 1e-6; public static boolean is24(double[] nums) { if (nums.length == 1) { return Math.abs(nums[0] - TARGET) < EPSILON; } for (int i = 0; i < nums.length; i++) { for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) { double[] next = new double[nums.length - 1]; for (int k = 0, l = 0; k < nums.length; k++) { if (k != i && k != j) { next[l++] = nums[k]; } } next[next.length - 1] = nums[i] + nums[j]; if (is24(next)) { return true; } next[next.length - 1] = nums[i] - nums[j]; if (is24(next)) { return true; } next[next.length - 1] = nums[j] - nums[i]; if (is24(next)) { return true; } next[next.length - 1] = nums[i] * nums[j]; if (is24(next)) { return true; } if (nums[j] != 0) { next[next.length - 1] = nums[i] / nums[j]; if (is24(next)) { return true; } } if (nums[i] != 0) { next[next.length - 1] = nums[j] / nums[i]; if (is24(next)) { return true; } } } } return false; } } // 16枚硬币的反面问题的实现 class Coins { private static final int N = 16; private static final int[] COINS = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16}; public static void findSolution() { int[] state = new int[N]; for (int i = 0; i < N; i++) { state[i] = 1; } int count = 0; while (true) { count++; int sum = 0; for (int i = 0; i < N; i++) { if (state[i] == -1) { sum += COINS[i]; } } if (sum == 24) { System.out.print("Solution " + count + ": "); for (int i = 0; i < N; i++) { System.out.print(state[i] == -1 ? "H" : "T"); } System.out.println(); } int i = N - 1; while (i >= 0 && state[i] == 1) { state[i] = -1; i--; } if (i < 0) { break; } state[i] = 1; } } } // 农夫过河问题的实现 class Farmer { private static final int MAX_WEIGHT = 10; public static void findSolution() { Queue queue = new Queue(100); queue.enqueue(new State(0, 0, 0, 0)); while (!queue.isEmpty()) { State state = queue.dequeue(); if (state.isFinalState()) { System.out.println(state); break; } for (State next : state.getNextStates()) { if (next.isValidState()) { queue.enqueue(next); } } } } private static class State { int farmer; int wolf; int goat; int cabbage; public State(int farmer, int wolf, int goat, int cabbage) { this.farmer = farmer; this.wolf = wolf; this.goat = goat; this.cabbage = cabbage; } public boolean isFinalState() { return farmer == 1 && wolf == 1 && goat == 1 && cabbage == 1; } public boolean isValidState() { if (wolf == goat && farmer != wolf) { return false; } if (goat == cabbage && farmer != goat) { return false; } return true; } public List<State> getNextStates() { List<State> nextStates = new ArrayList<>(); if (farmer == 0) { nextStates.add(new State(1, wolf, goat, cabbage)); } else { nextStates.add(new State(0, wolf, goat, cabbage)); } if (farmer == wolf) { if (farmer == 0) { nextStates.add(new State(1, 1, goat, cabbage)); } else { nextStates.add(new State(0, 0, goat, cabbage)); } } if (farmer == goat) { if (farmer == 0) { nextStates.add(new State(1, wolf, 1, cabbage)); } else { nextStates.add(new State(0, wolf, 0, cabbage)); } } if (farmer == cabbage) { if (farmer == 0) { nextStates.add(new State(1, wolf, goat, 1)); } else { nextStates.add(new State(0, wolf, goat, 0)); } } return nextStates; } @Override public String toString() { return "State{" + "farmer=" + farmer + ", wolf=" + wolf + ", goat=" + goat + ", cabbage=" + cabbage + '}'; } } } // 迷宫问题的实现 class Maze { private static final int[][] DIRECTIONS = {{-1, 0}, {0, -1}, {1, 0}, {0, 1}}; public static void findSolution(int[][] maze, int startX, int startY, int endX, int endY) { Queue queue = new Queue(100); queue.enqueue(new Point(startX, startY)); while (!queue.isEmpty()) { Point point = queue.dequeue(); if (point.x == endX && point.y == endY) { System.out.println("Solution found!"); return; } for (int[] dir : DIRECTIONS) { int x = point.x + dir[0]; int y = point.y + dir[1]; if (x >= 0 && x < maze.length && y >= 0 && y < maze[0].length
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