数据结构——用户登陆系统

数据结构课程设计——用户管理系统

涉及到的东西：MFC，file，AVL；
作为一名初学者，记录一下这个学期的数据结构的课程设计；先上任务书要求。
1.【问题描述】：
在登录服务器系统时，都需要验证用户名和密码，如 telnet 远程登录服务器。
用户输入用户名和密码后，服务器程序会首先验证用户信息的合法性。由于用户信息的验证
频率很高，系统有必要有效地组织这些用户信息，从而快速查找和验证用户。另外，系统也
会经常会添加新用户、删除老用户和更新用户密码等操作，因此，系统必须采用动态结构，
在添加、删除或更新后，依然能保证验证过程的快速。请采用相应的数据结构模拟用户登录
系统，其功能要求包括用户登录、用户密码更新、用户添加和用户删除等。
2.【基本要求】：

要求自己编程实现二叉树结构及其相关功能，以存储用户信息，不允许使用标准模板类
的二叉树结构和函数。同时要求根据二叉树的变化情况，进行相应的平衡操作，即 AVL
平衡树操作，四种平衡操作都必须考虑。测试时，各种情况都需要测试，并附上测试截
图；
要求采用类的设计思路，不允许出现类以外的函数定义，但允许友元函数。主函数中只
能出现类的成员函数的调用，不允许出现对其它函数的调用。
要求采用多文件方式：.h 文件存储类的声明，.cpp 文件存储类的实现，主函数 main 存
储在另外一个单独的 cpp 文件中。如果采用类模板，则类的声明和实现都放在.h 文件中。
不强制要求采用类模板，也不要求采用可视化窗口；要求源程序中有相应注释；
要求测试例子要比较详尽，各种极限情况也要考虑到，测试的输出信息要详细易懂，表
明各个功能的执行正确；
建议采用 Visual C++ 6.0 及以上版本进行调试；

简单的说就是三点1.实现平衡二叉树的操作；2.文件读写；3.登陆界面的设计；

1.平衡二叉树的实现

原理不过多赘述，直接写关键函数；关于AVL树的关键函数有更新树的高度，以及四种旋转的操作；
1.LL（左单旋）

template<typename T>
binnode<T>*AVL<T>::LL(binnode<T>*ptr) {binnode<T>*tmp = ptr->right;
//将传进来的结点的右结点进行旋转操作；ptr->right = tmp->left;//将其tmp的左子树挂在传ptr的右子树上tmp->left = ptr;//将ptr做为tmp的左子树挂上去ptr->height = getheight(ptr->left) > getheight(ptr->right) ? getheight(ptr->left)+1 : getheight(ptr->right)+1;//更新树高的函数在后面解释tmp->height = getheight(tmp->left) > ptr->height ? getheight(tmp->left) + 1 : ptr->height + 1;return tmp;//返回旋转之后的根结点；}

左单旋图示：

2.RR旋转（右单旋）

template<typename T>
binnode<T>* AVL<T>::RR(binnode<T>*ptr) {binnode<T>*tmp = ptr->left;//tmp是ptr的左子女ptr->left = tmp->right;//将tmp的右子树挂在ptr的左子树上tmp->right = ptr;//将ptr作为子树挂在tmp的右子树上；ptr->height = getheight(ptr->left) > getheight(ptr->right) ? getheight(ptr->left)+1 : getheight(ptr->right)+1;//更新树高tmp->height = getheight(tmp->left) > ptr->height ? getheight(tmp->left) + 1 : ptr->height + 1;return tmp;//返回现在的根结点；
}

右单旋图示：

3.左右双旋（LR）：麻烦结点出现在不平衡结点的左子树的右子树上；

template<typename T>
binnode<T>*AVL<T>::LR(binnode<T>*ptr) {ptr->left = LL(ptr->left);//先对ptr的左结点进行左旋return RR(ptr);//在对ptr进行右旋并返回；//可以将双旋看成是两次单旋；}

左右双旋图示：

4.右左双旋（RL）：麻烦结点出现在不平衡结点的右子树的左子树上时；

template<typename T>
binnode<T>*AVL<T>::RL(binnode<T>*ptr) {//同上可以将其分解成两次双旋的过程；ptr->right= RR(ptr->right);//对右子女进行右旋return LL(ptr);//对其左旋；
}

右左双旋图示：

5.插入函数：对于要插入的结点，先对AVL树进行查找，若找到了则不插入，若没找到进行插入，（注意AVL是排序树所以插入的操作与BST树插入的操作相似，只不过多了一个更新树的高度的操作）；

template<typename T>
void AVL<T>::insert( binnode<T>* &ptr, const T &item) {if (ptr==NULL){ptr = new binnode<T>();//当ptr为NULL时，证明该中没有要插入的结点，所以要进行插入操作；ptr->data = item;ptr->height=1;//将树的高度置为1；ptr->left = ptr->right = NULL;//左右子树置空；}else if (item<ptr->data){insert(ptr->left, item);//递归插入左子树if (getheight(ptr->left)-getheight(ptr->right)==2){//发生不平衡时，因为是在左子树上是进行操作，所以只存在左子树高于右子树；if (item<ptr->left->data){//当插入的结点构成了RR不平衡，即麻烦结点在不平衡结点的左子树的左子树上时；ptr = RR(ptr);//右旋  }else {ptr = LR(ptr);//若构成了LR不平衡，左旋；}}}else if (item > ptr->data) {//对于右子树的操作同左子树；insert(ptr->right, item);if (getheight(ptr->left)-getheight(ptr->right)==-2){if (item > ptr->right->data) {ptr = LL(ptr);}else {ptr = RL(ptr);}}}else{cerr << "树中已存在该项，插入失败";return;}ptr->height=getheight(ptr->left) > getheight(ptr->right) ? getheight(ptr->left) +1: getheight(ptr->right)+1;
//在函数最后需要更新树高；
}

6.删除函数：同BST树的删除，需要分三种情况，且注意平衡情况；代码如下：

template <typename T>
void AVL<T>::remove(binnode<T>*&ptr, const T &item) {//操作与插入相似，但是删除的时候需要分左右子树都存在，或者都不存在，或只存在一个
//不赘述了；if (ptr == NULL) {return;}else {if (item < ptr->data) {remove(ptr->left, item);if (getheight(ptr->right) - getheight(ptr->left) > 1) {if (getheight(ptr->right->left) > getheight(ptr->right->left)) {ptr = RL(ptr);}else {ptr = LL(ptr);}}else {ptr->height = getheight(ptr->left) > getheight(ptr->right) ? getheight(ptr->left) + 1 : getheight(ptr->right) + 1;}}else if (item > ptr->data) {remove(ptr->right, item);if (getheight(ptr->left) - getheight(ptr->right) > 1) {if (getheight(ptr->left->right) > getheight(ptr->left->left)) {ptr = LR(ptr);}else {ptr = RR(ptr);}}else{ptr->height = getheight(ptr->left) > getheight(ptr->right) ? getheight(ptr->left) + 1 : getheight(ptr->right) + 1;}}else {if (ptr->left != NULL && ptr->right != NULL) {if (getheight(ptr->left) > getheight(ptr->right)) {binnode<T>*tmp = ptr->left;while (tmp->right != NULL) {tmp = tmp->right;}ptr->data = tmp->data;remove(ptr->left, ptr->data);}else {binnode<T>*tmp = ptr->right;while (tmp->left != NULL) {tmp = tmp->left;}ptr->data = tmp->data;remove(ptr->right, ptr->data);}}else {binnode<T>*tmp = ptr;if (ptr->left != NULL) {ptr = ptr->left;}else {ptr = ptr->right;}delete  tmp;}}}}

7.树高更新：在node结点中加入数据height用来记录当前结点的树的高度；

template<typename T>
class binnode {public:T data;binnode*left;binnode*right;int  height;//记录树的高度；};

获取树高的函数get_height

template<typename T>
int AVL<T>::getheight(binnode<T>*p) {if (p == NULL) {int a = 0;return a;}else{return p->height;//对于非空结点直接访问其树高即可；}}

用户界面设计（MFC库）

在这次作业中使用了MFC（VS中可以下载）做用户的界面；先上成果图在一步步解释；

界面由密码输入框，用户名输入框，和四个控件组成；
1.新建一个MFC对话框；

在VS的新建中选择MFC应用程序，没有的朋友们可以自己去扩展程序中下载；打开后选择基于对话框然后一直下一步就好了；

接着就会来到像下面图片一样的界面
在左边的工具栏中添加相关控件；添加完之后我们需要对对话框进行一个添加类的操作，以及对相关控件进行添加变量的操作；（目的是为了是他们能够被正常的调用和程序关联起来）；
1.添加类（1）右击对话框，添加类；之后会自动生成一个.h的头文件；（2）添加变量：右击相关控件，添加变量，对变量进行命名；
2.相关控件的编程：以登陆按钮为例子，添加变量之后，双击登陆按钮；会进入刚刚添加的类中，将头文件包括进来；


#include "stdafx.h"
#include "classwork.h"
#include "CDia.h"//刚刚添加的文件，将其include进来；
#include "afxdialogex.h"
#include "AVL.h"//将写好的AVL树头文件include进来,并根据文件内容初始化一颗树

双击登陆之后会得到自动跳到对该控件的编写之中；

void CclassworkDlg::OnBnClickedButton1()
{      //登陆按钮的实现。UpdateData(true);//获取最新的用户名和密码输入框中的值if (user_name.IsEmpty()) {//User_name是添加的用户名变量；MessageBox(_T("登陆失败，用户名不能为空"));return;//当用户名为空时，返回；}string str2 = CW2A(user_name.GetString());
//由于用户输入框的类型时cstring 类型的所以需要将其转化为string类型；
//使用CW2A将CSstring 转化为string类型。if (t.search(str2)) {//在树中查找给定的用户名，调用树中的查找函数（本文章中并没有写出）//查找函数若成功找到返回true,未能找到返回false;string str1 = CW2A(user_pwd.GetString());//若找到了，将输入框中的值，赋给str1；if (f.search(str2)==str1) {//调用File类查找功能并且返回密码进行对比//flie类中的查找功能根据用户名在文件中进行查找，若找到则返回密码；//若密码相符，则弹出登陆成功；MessageBox(_T("登陆成功！欢迎你！"));}else {MessageBox(_T("登陆失败，密码错误"));}}else {MessageBox(_T("登陆失败，用户名不存在"));}
}

其他控件写法类似不过多赘述；

file文件类（读写）

需要实现的目的：根据文件中的内容返回其密码等；

class file{public:void Insert(string name,string pwd);//向文本中插入新用户void remove(string name);//删除文本中的指定用户string search(string name);//根据查找的用户名返回密码；private:fstream f;
};

插入函数：

void file::Insert(string name,string pwd){if(search(name)!="-1"){return;}f.open("1.txt",ios::app|ios::out);f<<name<<" "<<pwd<<endl;f.close();
}

删除函数：首先，因为flie没有办法删除指定的内容，所以想法就是将文本中的内容先选择性保存起来，再重新写入；代码如下；

void file::remove(string name){fstream tmpf; tmpf.open("2.txt",ios::out|ios::trunc);f.open("1.txt",ios::in); while(1){string str1,str2;f>>str1>>str2;if(str1!=name){    tmpf<<str1<<" "<<str2<<endl;}if(f.eof()){break; }}  f.close();tmpf.close();tmpf.open("2.txt",ios::in);f.open("1.txt",ios::out|ios::trunc) ;while(1){string str1,str2;tmpf>>str1>>str2;f<<str1<<" "<<str2<<endl;if(tmpf.eof()){break;}   } tmpf.close() ;tmpf.open("2.txt",ios::trunc|ios::out);tmpf.close();f.close();
}

查找函数：对给定的用户名进行查找，并且返回密码；

string file::search(string name){f.open("1.txt",ios::in);while(1){string str,str2;f>>str>>str2;if(name==str){f.close();return str2;}else if(f.eof()){f.close();break;}} f.close();return "-1";//用-1作为特殊值；}

以上就是大概的这次课程设计的内容了，经过老师的指正后发现了一些错误，比如登陆控件的查找中，应该是对AVL树的查找和删除，文件流只提供读写的操作等；以上只是一些关键函数的实现；并非完整的代码，能力有限，希望大佬指点，这学期刚转的计算机专业，还是个菜鸟（记录自己的成长~~），欢迎大家指点呀~~；如果想要完整代码的可以私信我；(介于很多朋友私信我要代码，我已经把代码上传到了github上面以免我回复不及时。github地址能点两个星嘛再好不过。不点嘛也就算了。祝大家学业有成！！
//如果对AVL树的操作还有问题的可以参照一下《数据结构第二版》陈越老师的这本书（书上解析更详细）