数据结构课程设计1：区块链

1.任务：

[问题描述]

使用链表设计一个保存信息的系统，该系统拥有类似区块链的设计以防止信息被轻易篡改。

该题目使用一个链表。信息保存在链表的每一个节点中，每个节点需要包含该节点的编号、信息和校验码。其中：

+ 每个节点的编号按照顺序递增，从0开始。

+ 节点中包含的信息是字符串，且每个字符的ASCII码范围为0-127，以\0结束。

+ 每个节点的校验码等于上一个节点的校验码+本节点的节点编号+本节点信息中字符串各字符ASCII码之和 mod 113。

+ 首个节点的校验码则是本节点信息中字符串各字符ASCII码之和 mod 113。

+ 有效的链表要求所有节点的校验码都能够成功按照上述算法得出。

[基本要求]

（1）要求从文本文件中输入；

（2）给定链表，检查链表是否有效。若无效，输出首个无效节点的节点编号；

（3）允许向链表中添加信息，要求保证链表始终有效；

（4）篡改一个有效的链表中特定编号的节点信息内容，保持篡改后的链表仍然有效。注意，可能需要篡改多个节点以达到此要求。

2.采用的数据结构：

采用单链表

3.算法设计思想：

使用rand函数随机在文档中生成区块链内容，随后从文件中读入内容。对于区块链的校验码进行计算和校对。当链表中元素的发生添加与修改的操作时，同时对于各结点的校验码进行改动。空间复杂度：S(n)=O(n)，时间复杂度T(n)=O(n^2)。

4.源程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sstream>
#include <ctime>
using namespace std;typedef struct LNode
{int code;string data;int DataAscii;int check;LNode *next;
}*LinkList,LNode;int num=0;
int Create()
{srand((unsigned)time(NULL));                      //随机生成区块链内容 ofstream out;out.open("demo1.txt", ios::out);if (!out.is_open()) {printf("Init Error\n");return 0;}string H;int len = rand() % 30 + 1;for (int j = 0; j < len; ++j) {H += rand() % 92+33;}H += '\0';out << H; for (int i = 1; i < 1000; ++i) {string str;int len = rand() % 30 + 1;for (int j = 0; j < len; ++j) {str += rand() % 92+33;}str += '\0';out << endl<< str ;}out.close();                                      //在文档中生成完毕
}int input(LinkList &L)
{ifstream infile;char ch;infile.open("demo1.txt",ios::in);LNode *p=L;int asc=0;if(infile){while(!infile.eof()){LNode *newNode=new LNode;p->next=newNode;p=p->next;p->next=NULL;p->code=num;num++;getline(infile,p->data);string k=p->data;int s=0;for(int i=0;k[i]!='\0';i++){s=s+int(k[i]);}p->DataAscii=s;asc=(asc+s+num-1)%113;                  //计算校验码 p->check=asc;}}else{printf("打开失败.\n");return 0;}infile.close();p=L->next;printf("链表的编号、信息的ASCII码和校验码依次为：\n");while(p){printf("%d %d %d\n",p->code,p->DataAscii,p->check);p=p->next;}printf("--------------------------------------------------\n");
}void AddData(LNode* p,string s)                    //增加数据
{LNode *t = p;while (t->next != NULL){t=t->next;}int a=t->check;LNode* q = new LNode;q->code = num;num++;q->data = s;int sum = 0;for (int i = 0; i < q->data.size(); ++i){sum += q->data[i];}q->DataAscii=sum;q->check = (sum + q->code + a) % 113;t->next = q;q->next = NULL;cout << "添加完成！\n";cout<<"新增的结点为：\n";cout<<q->code<<" "<<q->data<<" "<<q->DataAscii<<" "<<q->check<<endl;}void Correct(LinkList &L)                              //修改指定位置数据
{printf("请输入需要修改的位置:\n");int place;scanf("%d",&place); LNode *p;p=L;for(int i=0;i<place;i++){p=p->next;}cout << "请输入修改后的的信息:\n";string s2="";cin>>s2;p->next->data=s2;int s=0;for(int i=0;s2[i]!='\0';i++){s=s+int(s2[i]);}p->next->DataAscii=s;printf("是否需要修改校验码 是：1/否：0\n");int h;cin>>h;if(h==1){while(p->next){p->next->check=(p->next->DataAscii+p->check+p->next->code) % 113;p=p->next;}cout<<"校验码修改完成！\n";}
}int CheckCode(LinkList &L)                                 //核验校验码
{LNode *p;p=L->next;while(p->next){if(p->next->check==(p->next->DataAscii+p->check+p->next->code) % 113){p=p->next;continue;}else{cout<<"该链表存在错误！"<<endl;return 0;}}cout<<"该链表有效！"<<endl;
}void CorrectChoice(LinkList &L)                              //校正所有校验码
{LNode *p;p=L;p->next->check=(p->next->DataAscii+p->next->code) % 113;p=p->next;while(p->next){p->next->check=(p->next->DataAscii+p->check+p->next->code) % 113;p=p->next;}cout<<"校验码全部修改完成！\n";
}int main()
{LinkList L;L=new LNode;L->next=NULL;Create();input(L);while(1){system("pause");system("cls");cout << "请选择操作类型：\n1.向链表中添加信息.\n2.修改特定编号的结点内容"<<endl;cout<<"3.输出链表各个结点内容.\n4.检查链表是否有效.\n5.校正所有校验码.\n6.退出\n";int choice;scanf("%d",&choice);if(choice==1){ LNode *p;p=L;string data;cout << "请输入要添加的信息:\n";cin >> data;AddData(p, data);  } else if(choice==2){Correct(L);}else if(choice==3){LNode *p;p=L->next;printf("链表的编号、信息、信息的ASCII码和校验码依次为：\n");while(p){cout<<p->code<<" "<<p->data<<" "<<p->DataAscii<<" "<<p->check<<endl;p=p->next;}cout<<"输出完成！\n";}else if(choice==4){CheckCode(L);}else if(choice==5){CorrectChoice(L);}else if(choice==6){break;}}return 0;
}

5.源程序测试数据及结果

区块链测试用例

区块链测试结果1

区块链测试结果2

区块链测试结果3