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专业基础实验1指导书 软件101、102  第1部分 上机实验 上机实验要求及规范 一、实验目的、要求和任务 数据结构课程具有比较强的理论性，同时也具有较强的可应用性和实践性。上机实验是一个重要的教学环节。学生应该重视实验环节，对于编写程序上机练习具有一定的积极性。更应该重视实验的总结、实验报告的撰写。对于一名大学生必须严格训练分析总结能力、书面表达能力。需要逐步培养书写科学实验报告以及科技论文的能力。拿到一个题目，一般不要急于编程。按照面向过程的程序设计思路（关于面向对象的训练将在其它后继课程中进行），正确的方法是：首先理解问题，明确给定的条件和要求解决的问题，然后按照自顶向下，逐步求精，分而治之的策略，逐一地解决子问题。具体实习步骤如下： 1.问题分析与系统结构设计 上机实验是针对一个具体的实际问题，进行程序设计以便解决问题。首先需要充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么（而不是怎么做），限制条件是什么。按照面向对象技术的原则，考虑所需设计的类是什么？在主函数中如何使用类对象，如何实现问题的解决。具体来讲，搞清实际问题的若干数据元素的逻辑结构（是线性表还是树、图？），确定数据的存储结构（是顺序结构还是链表结构？），设计哪些有关操作的函数。将数据存储结构和算法对应的函数封装成为一个类，一些重要的典型的算法往往以类的成员函数形式出现。要求绘制简明扼要的系统结构图，主要描述主函数系统结构。对于复杂重要的算法，也要绘制该函数的流程图。 充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么，包括功能要求、性能要求、设计要求和约束以及基本数据特性，数据间的联系等。 2.详细设计和编码 详细设计是对函数（模块）的进一步求精，用伪高级语言或自然语言写出算法框架，这时不必确定很多结构和变量。编码，即程序设计。就是对详细设计结果的进一步求精，即用某种高级语言（如C++语言）表达出来。尽量多设一些注释语句，清晰易懂。尽量临时增加一些输出语句，便于差错矫正，在程序成功后再删去它们。 3.上机准备 熟悉高级语言用法，如C++语言。熟悉机器（即操作系统），基本的常用命令。静态检查主要有两条路径，一是用一组测试数据手工执行程序（或分模块进行）；二是通过阅读或给别人讲解自己的程序而深入全面地理解程序逻辑，在这个过程中再加入一些注释和断言。如果程序中逻辑概念清楚，后者将比前者有效。 4.上机调试程序 上机调试程序应该分步骤分层次进行。程序由简到繁、规模由小到大、数据量由少到多，逐步完成。 比如，针对一个类它可能有许多函数，建议首先仅仅调试类的构造函数和输入/出函数，这一步比较简单容易。即使如此，实验数据的规模也从少量几个开始（1-3个），程序调通之后，再用大量数据（十个到几十个或者更多）实验。此时，还可以排除一些错误。通过这一阶段，可以排除数据结构设计、构造函数和输入/输出函数设计的错误。 然后，再把体现重要算法的函数加入到源程序之中，这包括：类代码中的函数原型声明、函数实现的程序代码以及对它的调用语句等等。此时，实验数据规模也从少量几个开始，以便检查算法设计的正确性，程序基本调通之后，再用大量数据进行实验。本阶段还可进一步排除一些错误。但是，出现错误的范围往往集在新加入的代码段之中。 5.测试用例设计 准备典型测试数据和测试方案，测试数据要有代表性、敏感性，测试方案包括模块测试和模块集成测试。 6.整理实习报告 在上机实开始之前要充分准备实验数据，在上机实践过程中要及时记录实验数据，在上机实践完成之后必须及时总结分析。写出实验报告,实验报告的书写格式。 实验报告书写： （1）实验目的及要求 按任务书给出实验目的及要求，实验目的要深刻体会。 （2）实验内容 按任务书给出的实验内容抄写 （3）解决问题的思路 1）对实验问题的描述： 2）算法的数据结构； 3）算法基本操作的说明及分析（可能需要流程图） （4）工作表清单 给出算法描述的程序代码（加附页） （5）总结 1）给出测试数据及实验结果分析与评价 ； 2）实验方法的拓展； 3）算法的时间复杂度为； 4）实验心得体会 附源程序清单和运行结果。 源程序要加注释。如果题目规定了测试数据，则结果要包含这些测试数据和运行输出，当然还可以含有其它测试数据和运行输出（有时需要多组数据）。 二、如何提高上机效率 为了提高上机的效率，真正达到实验目的，要求同学做好实验前的准备工作，写好实验预习报告，编写好程序，并用一组测试数据手工执行程序静态检查程序是否有错，通过阅读、执行程序或给别人讲解自己的程序而深入全面地理解程序逻辑，提高程序的正确性。对C,C++语言程序不熟悉的同学，上机时最好带上C,C++语言程序设计的教材，以备查询。调试中遇到问题，应认真分析，确定可疑点，设置调试断点或输出断点处变量的值，以便发现问题，迅速排除问