家谱管理系统

《家谱管理系统》

一个家谱关系由若干家谱记录构成，每个家谱记录由父亲、母亲和子女姓名构成，其中姓名是关 键字。设计并实现一个简单的家谱管理系统。定义一个主菜单，界面友好，演示程序以用户和计算机的对话方式进行，可以反复操作，方便用户实现下述操作。

2. 功能和原始数据

2.1 主要功能

主要功能包括：

1. 创建家族关系树：从键盘输入家谱记录，按照祖先到子孙的顺序建立家族关系树，并将其存储到外部文件。
2. 添加家族成员：通过输入父亲、母亲和子女的姓名，将新的家族成员添加到家族关系树中，并保存到外部文件。
3. 删除家族成员：根据输入的家族成员姓名，从家族关系树中删除对应的家谱记录，并保存到外部文件。
4. 查询家族成员信息：根据输入的家族成员姓名，在家族关系树中查询对应的家谱记录，并输出相关信息。
5. 输出家谱信息：遍历家族关系树并打印家谱信息。
6. 打印家谱树的先序、中序和后序遍历：分别以先序、中序和后序方式打印家族关系树。

2.2 原始数据

原始数据包括家庭成员的姓名和关系，用于构建和管理家族关系树的层级结构。下面图片是调试所用到的例子：

 

图2-2 原始数据图

3. 程序总体设计

3.1 数据结构设计

程序中使用的数据结构包括：

（1）结构体 FamilyRecord：用于表示家谱记录，包括父亲姓名、母亲姓名、子女姓名列表，以及指向左右子节点的指针。

（2）类 FamilyTree：家谱管理系统类，包括私有成员变量 root（家谱记录的根节点）和 printedMembers（记录已经打印过的成员的集合）。

3.2 程序总体框架

FamilyTree 类框架图描述

类名: FamilyTree

(1)公有成员函数:

FamilyTree(): 构造函数

createFamilyTree(): 从键盘输入家谱记录，建立家族关系树

saveFamilyTreeToFile(): 保存家谱关系到外部文件

addFamilyMember(): 添加家族成员

removeFamilyMember(): 删除家族成员

queryFamilyMember(): 查询家族成员信息

printFamilyTree(): 输出家谱信息

printFamilyTreePreOrder(): 打印家谱树的先序遍历

printFamilyTreeInOrder(): 打印家谱树的中序遍历

printFamilyTreePostOrder(): 打印家谱树的后序遍历

(2)私有成员函数:

insertFamilyRecord(FamilyRecord&, FamilyRecord*&): 插入家谱记录到家族关系树

removeFamilyRecord(const string&, FamilyRecord*&): 从家族关系树中删除家谱记录

deleteFamilyRecord(FamilyRecord*&): 删除家族记录

queryFamilyRecord(const string&, FamilyRecord*, bool&): 查询家族记录

isChild(const string&, const vector<string>&): 判断是否为子女

printChildren(const vector<string>&): 打印子女姓名

printFamilyRecord(FamilyRecord*): 遍历并打印家族记录

printFamilyTreeToFile(FamilyRecord*, ofstream&): 递归打印家谱树并保存到文件

printFamilyTreePreOrder(FamilyRecord*, string): 输出家谱树的先序遍历

printFamilyTreeInOrder(FamilyRecord*, string): 输出家谱树的中序遍历

printFamilyTreePostOrder(FamilyRecord*, string): 输出家谱树的后序遍历

(3)关系:

公有成员函数可以直接调用私有成员函数。

createFamilyTree() 可能会调用 insertFamilyRecord() 来建立家族关系树。

saveFamilyTreeToFile() 可能会调用 printFamilyTreeToFile() 来保存家谱树。

addFamilyMember() 可能会调用 insertFamilyRecord()。

removeFamilyMember() 可能会调用 removeFamilyRecord() 和 deleteFamilyRecord()。

queryFamilyMember() 可能会调用 queryFamilyRecord()。

printFamilyTreePreOrder(), printFamilyTreeInOrder(), 和 printFamilyTreePostOrder() 分别对应不同的树遍历方式，并可能会调用相应的私有成员函数 printFamilyTreePreOrder(FamilyRecord*, string), printFamilyTreeInOrder(FamilyRecord*, string), 和 printFamilyTreePostOrder(FamilyRecord*, string)。

 

图3-2 FamilyTree函数框架图

 

图3-2 FamilyTree函数调用关系图

3.3 函数原型清单

class FamilyTree {

public:

    FamilyTree();

    void createFamilyTree();

    void saveFamilyTreeToFile();

    void addFamilyMember();

    void removeFamilyMember();

    void queryFamilyMember();

    void printFamilyTree();

    void printFamilyTreePreOrder();

    void printFamilyTreeInOrder();

    void printFamilyTreePostOrder();

private:

    void insertFamilyRecord(FamilyRecord&, FamilyRecord*&);

    void removeFamilyRecord(const string&, FamilyRecord*&);

    void deleteFamilyRecord(FamilyRecord*&);

    void queryFamilyRecord(const string&, FamilyRecord*, bool&);

    bool isChild(const string&, const vector<string>&);

    void printChildren(const vector<string>&);

    void printFamilyRecord(FamilyRecord*);

    void printFamilyTreeToFile(FamilyRecord*, ofstream&);

    void printFamilyTreePreOrder(FamilyRecord*, string);

    void printFamilyTreeInOrder(FamilyRecord*, string);

    void printFamilyTreePostOrder(FamilyRecord*, string);

};

3.4 程序组织

 

图3-4 程序组织框架图

4. 功能算法设计和调试

4.1 主要功能算法设计

1.文字描述算法设计思想，并用伪代码描述算法。

设计思想：

（1）创建家谱树：用户依次输入父亲、母亲和子女的信息，通过递归方式将新节点插入到二叉树中。

伪代码：

        创建家族记录

        如果根节点为空

            创建新根节点

        否则

            递归插入到左子树

            递归插入到右子树

（1）添加家族成员：获取新成员信息，按照二叉树的插入规则插入到树中。

伪代码：

        创建家族记录

        如果根节点为空

            创建新根节点

        否则

            递归插入到左子树

            递归插入到右子树

（2）删除家族成员：根据输入的成员姓名，在树中查找并删除。

伪代码：

        如果根节点为空

            返回

        如果根节点的父亲或母亲姓名与输入匹配

            删除根节点

            返回

        遍历子女列表，如果有匹配

            删除对应的子女

        递归删除左子树中的匹配成员

        递归删除右子树中的匹配成员

（4）查询家族成员：在树中递归查找匹配的成员，并输出其信息。
伪代码：

        如果根节点为空

            返回

        如果根节点的父亲、母亲或子女中有匹配

            输出信息

            返回

       递归查询左子树

        递归查询右子树

（5）遍历家谱树（先序、中序、后序）：按照相应的遍历规则递归输出节点信息。

伪代码（以先序为例）：

        输出根节点信息

        先序遍历左子树

        先序遍历右子树

2.给出算法实现的程序流程图。

 

图4-1 程序流程图

4.2 调试

1. 运行程序后出现家谱系统界面

 

 

图4-2 调试图1

2.选择操作“1“按照指令输入数据可以保存家谱到文件myFamily073.txt

 

 

图4-2 调试图2

3.选择操作“4”查询家族成员信息，输入要查询成员的姓名即可

 

 

图4-2 调试图3

4.选择操作“5”，等待家谱信息输出

 

 

图4-2 调试图4

5.选择操作“6”，“7”，“8”，会按照先序，中序，后序的顺序树形输出家谱信息

 

 

 

图4-2 调试图5

 

 

 

图4-2 调试图6

 

 

图4-2 调试图7

6.选择操作“2”，添加家族成员信息

 

 

图4-2 调试图8

7.选择操作“3”，输入要删除家族成员的姓名即可

 

 

图4-2 调试图9

8.选择操作“0”，退出家谱系统，界面显示“谢谢使用，再见！”，调试结束

 

 

图4-2 调试图10