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数据结构可视化学习平台的设计与实现是基于HTML、CSS和NODE.JS术上进行设计的，首先该平台的界面简单和谐，用户一进入该平台就可以了解到该平台的功能，简单明了，用户可以直接进行操作。该平台动态的实现了关于栈的入栈出栈过程，队列的入队出队过程，树的前序遍历、中序遍历和后序遍历过程，还有目前常用的排序方式的动态展示过程。我们设计的数据结构可视化学习平台能直观的让用户对数据结构进行理解，对于学习数据结构的用户有很大的帮助作用。

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本人专注于软件开发，可以助你升学、就业、深造，我会定期发布对应的软件设计和内容，大家如果有开发需求，或者有毕业设计需要辅导，可以私信联系、评论，我看到一定就回。

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1 绪论

数据结构在计算机学科中的作用非常重要，高校计算机类学生普遍反映数据结构难学难懂，但是企业对IT人才的要求中又非常重注数据结构基础知识，在研究生教育阶段，考研考试甚至一些学校的考博科目仍然会考察学生的数据结构学习情况，因此，需要在高校中加强数据结构的学习。可以通过可视化的方式将数据结构中的结构和操作具体化、可视化和过程化，提升广大计算机学生的学习热情，提升学习效果。

2 系统相关技术与概念

2.1 系统相关概念

2.1.1 数据结构

线性表的结构如下图2-1所示。

图2-1 顺序表和链表
栈和队列的表示如图2-2所示。

图2-2 栈和队列
树形结构和图的表示如图2-3所示。

图2-3 树和图结构

3 系统可行性与需求分析

3.1 系统可行性

可行性分析是指系统建设的可行性，即在当前的环境约束之下，在目前所拥有的的资源的情况下，系统是否可以建设或者投资，使得从衡量角度来讲其具有可行性。可行性分析既要分析经济层面是否可行，也需要考虑技术是否可以达到并且当前具备技术储备和对应人才，此外还需要考虑社会可行性(一般是指法律可行性)等。

3.2 需求分析

3.2.1 功能需求

基于可视化技术的数据结构展示平台涉及的用户有两类，一类是高校教师，他们可以使用可视化技术展示数据结构的生成、销毁以及遍历等操作的过程，从而可以给学生展示数据结构，提升他们的教学效率和水平；另一类是高校学生，由于数据结构是计算机科学类学生的主修课程，也是计算机课程的基础课程，在计算机相关的课程中有非常重要的地位，因此高校计算机类学生非常注重数据结构的学习。高校老师和高校学生对系统的诉求是建设数据结构可视化平台的目标和建设依据。通过对高校师生的深入调研和访谈，收集了他们对数据化可视化平台的基本需求。

3.2.2 非功能需求

数据结构可视化学习平台是为了帮助用户学习复杂抽象的数据结构而开发的网站，为了这个网站可以更好的被用户选择，可以长期稳定的被用户使用，就要实现用户的性能需求。

3.3 本章小结

本章先是从可行性上对数据结构可视化系统进行分析，分别从经济可行性、技术可行性和社会可行性分析了基于可视化技术的数据结构平台的可行性，经过分析，系统的建设具有可行性。

4 系统设计

4.1 界面设计

界面设计如图4-1所示。

图4-1 界面原型设计

4.2 线性表展示设计

栈操作的基本流程如图4-2所示。

图4-2 栈界面展示流程
队列出和入队的流如图4-3所示。

图4-3 出队和入队流程

4.3 树展示设计

4.3.1 树的手动生成

在树的操作界面中，树的生成可以是由用户来进行操作的，可以由用户点击树根就生成一个新的树的分支，这样就可以按照树的定义来递归式的生成树。比如点击树根之前的树的表示和点击树根之后的表示可以如图4-4所示。

图4-4 生成树的过程

4.3.2 树的随机生成过程

生成随机树的过程如下图4-5所示。

图4-5 生成随机树的过程

4.3.3 树的遍历

以先序遍历为例，对先序遍历的描述如下表4-1所示。

表4-1 先序遍历

步骤	操作
1	按照先序的方式选择根节点进行遍历
2	然后按照先序遍历的方式选择根节点对应的左子树进行遍历
3	再按照先序遍历的算法选择根节点对应的右子树进行遍历

树的表示如图4-6所示。

图4-6 树的表示
树的遍历在展示的时候，使用遍历的算法每次计算出来对应需要遍历的节点，然后将这个节点增加一个特效，然后就结束。
其他遍历方式，比如中序遍历、后序遍历和层次遍历等都使用类似的方式展示遍历的过程。

4.4排序

几个排序分别是冒泡排序、选择、插入、希尔和快速排序。
冒泡排序是所有排序中最基本和最基础的一种排序方式，冒泡排序的操作过程如表4-2所示。
表4-2 冒泡排序

步骤	操作
1	构成循环条件，如果循环结束则退出，否则转2
2	用这个元素和下一个元素进行比较，如果不符合要排序的要求，则变换位置，然后从下一个位置开始继续执行2
3	跳1继续执行

在冒泡排序的实现中，需要关注的问题有两个，一个是如何随机生成一组乱序；第二是如何将排序结构动态展示。

4.5 本章小结

文章是可视化数据结构的设计部分，重点设计了整个展示界面、然后分别针对线性表、树和排序进行了设计，线性表中主要展示的有栈和队列；树中主要要实现的功能有树的手动生成、树的随机生成和树的遍历等功能；排序中以冒泡排序为例描述了排序的过程。

5 系统实现

5.1 界面实现

界面要求是可以接了当的展示数据结构。并在数据结构的左侧展示对应的，在数据结构示界面右侧展示数据结构的动态效果。在实现的过，左侧使用列表的方式将菜单以列表的形式展示出来。并且种方式将上级菜单和下级菜单色和样式区分出来。根据第四章界面设计实现的界面5-1所示。
图5-1 界面实现
界面中的最关键部分是树形菜单的生成。对应的实现代码如附录1所示。

5.2 线性表

线性表的实现中，可以使用现存组件进行展示。在栈的操作中，需要展示的又出栈和入栈两种情况，当出栈的时候就会少一个数据节点，当入栈的时候可以多一个数据节点。为了加速开发过程，使用Echarts中的柱状图可以模拟栈的出栈和入栈。起初，生成一个空的没有任何数据的图，当点击入栈的时候，可以生成一个柱子，然后再次点击入栈的时候，可以在已经生成的柱子后面增加一个新的柱子，这两个柱子的长度都是一样的，这样表示它们没有数量上的差异。使用柱状图可以解决栈的出入问题。
入栈前后的界面表示如图5-2所示。

图5-2 入栈图示
出栈的过程类似，只不过是把上图颠倒过来，再次不在赘述。
队列图示也是类似的，队列出列的表示如图5-3所示。

图5-3 出队表示图
5.3 树

5.3.1 自定义树的生成

树的生成是树操作的前提和基础，一个树要进行任何其他操作之前都需要先生成这个树，树的生成过程就是先生成一个根节点，然后再根节点的基础之上选择一个节点继续生根，如此反复操作，就可以生成一棵树。自定义生成树的操作过程是用户点击先有的节点，然后这个节点就开始分化，当分化完成之后又可以继续点击生成新的树。自定义生成的一棵树如图5-4所示。

图5-4 自定义生成树
自定义生成树的代码如附录2所示。

5.3.2 随机生成树

生成的随机树如图5-5所示。

图5-5 生成随机树

5.3.3 树的遍历

输的遍历是树中最重要的操作之一，在遍历过程中，需要按照数据结构中的遍历算法对节点进行遍历，遍历完成之后可以按照遍历顺序逐个将那些遍历过得节点展示出来，展示效果可以是增加一个样式，然后可以每隔一个时间展示一个节点，这样可以体现出动态展示的效果。
遍历的界面展示如图5-6所示。

图5-6 先序遍历过程
其他遍历也比较类似，再次不再赘述。遍历的代码实现如附录4所示。

5.3.4 排序

以冒泡排序为例，排序的过程如图5-7所示。

图5-7 冒泡排序过程
冒泡排序的代码如附录5所示。

5.3 本章小结

本章是系统的实现章节，主要完成了系统中的界面实现、系统中的树的数据结构的实现，包括自定义树、随机生成树和输的遍历，最后以冒泡排序为例实现了排序的过程。

6 系统测试

6.1 系统测试

略

结 论

经过努力奋战，毕业设计已经完成了，做毕业设计的过程中真的是感触很多，不仅仅学到了很多理论和实际相结合的东西，也学习到了很多独一无二的东西。
在我真正动手操作之前一直以为毕业设计只是对大学所学的知识进行总结汇总，但是当真正的动手操作起来，发现自己的想法太过于片面化了，毕业设计比自己所认为的要更加有深度，它不仅仅是对前面所学的知识进行检验汇总，更是自己思维逻辑和自我思考能力的一种提升。通过这次数据结构可视化学习平台的设计与实现让我明白了自己那些知识掌握的还有欠缺，那些功能设计思考的还不够全面，清晰直观的把自己的薄弱点暴露了出来，明白自己需要学习和进步的地方还有很多。
毕业设计我选择的是数据结构可视化学习平台的设计与实现，在设计过程中我也收获了很多，遇到难题时首先要用心思考，看清楚这个问题的本质后再独立解决，不加以思考就盲目下手，不仅浪费时间和精力，而且也无法提高自己的思考能力，在设计的过程中，不仅要仔细听取老师和同学的建议，更要自己领悟这方面的知识，独立思考和领悟这些东西才能更好的加深我们的理解，提高自己的网站设计水平，不仅指的是课堂上的知识和技能的结合，还包含和社会中实际内容的结合，在专业理论知识的基础上，通过自己的努力和各种方式，解决一些实际中出现的问题，这次的毕业设计让我把理论知识转化成了更高水平的经验和技巧。毕业设计很好的解决了我们学不能致用的缺点，让我们独立的分析和思考。