费富增E01214108二叉树存储结构与基本运算的算法.docx

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费富增E01214108二叉树存储结构与基本运算的算法

课程名称:

《数据结构》课程设计

课程设计题目:

6.1二叉树存储结构与基本运算的算法

姓名:

费富增

院系:

计算机学院

专业:

计算机科学与技术

年级:

2012

学号:

E01214108

指导教师:

王爱平

2014年10月15日

目录

1课程的目的………………………………………………………………

2需求分析………………………………………………………………………

3课程设计报告内容……………………………………………………………

3.1概要设计……………………………………………………………………

3.2详细设计……………………………………………………………………

3.3调试分析……………………………………………………………………

3.4用户手册……………………………………………………………………

3.5测试结果……………………………………………………………………

3.6程序清单……………………………………………………………………

4小结…………………………………………………………………………

5参考文献………………………………………………………………

1.课程设计的目的

（1）熟练使用C语言编写程序，解决实际问题;

（2）了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力;

（3）初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能;

（4）提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力;

2.需求分析

因为此程序就是对二叉树进行各种操作，所以程序中必然使用的是树形结构。

在将树存储到计算机中时，就有了为存树而使用的存储结构。

因为对线索有大量的操作，所以选择链接存储结构。

在存储的过程中还使用了队类型的数据结构。

（1）设置二叉树的存储结构

（2）编写二叉树的输出函数

（3）编写二叉树的建立、先序、中序、后序遍历函数

（4）编写二叉树与数的转化函数

（5）编写主函数，控制程序运行

3二叉树存储结构与基本运算的算法的设计

3.1概要设计

1.函数

二叉树的建立函数：

BiNodestree_creat（char*a,intk）

二叉树的后序遍历递归算法：

voidPostOrder（BiNoderoot）

二叉树的前序递归遍历算法：

voidPreOrder（BiNoderoot）

二叉树的前序遍历非递归算法：

voidF_PreOrder（BiNoderoot）

后序非递归遍历算法：

voidF_PostOrder（BiNoderoot）

层序遍算法：

voidLevelOrder（BiNoderoot）

树转换为二叉树：

voidexchange（）

流程图：

3.2详细设计

源程序：

#include

usingnamespacestd;

#include

#include

#definemaxsize100

#include"tree.h"

#defineLENsizeof（structbtree）

intmax=1;

typedefstructbtree

{

btree*lchild,*rchild;

chardata;

}*BiNode;

typedefstructStackElemType

{

BiNodeptr;

intflag;

}StackElemType;

BiNodep;

//二叉树的;建立

BiNodestree_creat（char*a,intk）

{

BiNoderoot;max++;

if（a[k]=='\0'||k>maxsize）

returnNULL;

else

{

root=（BiNode）malloc（LEN）;

root->data=a[k];

root->lchild=stree_creat（a,2*k+1）;

root->rchild=stree_creat（a,2*k+2）;

returnroot;

}}

voidprint（BiNoderoot）

{BiNodeh[maxsize]={NULL};

inttop=0,base=0,j=0,k=0,n=0,m=0;

h[top]=root;j=log（max+1）/log

（2）-1;if（pow（2,j+1）-1

cout<<"你输入的是:

\n";

while（h[base]!

=NULL）

{h[++top]=h[base]->lchild;

h[++top]=h[base]->rchild;

base++;

}

for（top=0;h[k]!

=NULL;top++）

{

m=pow（2,j）-top;

if（top!

=0）m=m-top;

for（n=0;n

cout<<"";

for（base=0;base

=NULL;base++）

{

if（h[k]->data=='0'）cout<<"["<<"]";

else

cout<data<<"";

k++;

}

cout<<"\n";

for（n=0;n<（m-1）;n++）

cout<<"";

for（base=0;base

=NULL;base++）

cout<<"/"<<"|";

cout<<"\n";}}

//二叉树的后序遍历递归算法

voidPostOrder（BiNoderoot）

{if（root==NULL）return;//递归调用的约束条件

else

{

PostOrder（root->lchild）;

PostOrder（root->rchild）;

if（root->data=='0'）;

elsecout<data;

}}

//二叉树的前序递归遍历算法

voidPreOrder（BiNoderoot）{

if（root==NULL）return;//递归调用的约束条件

else

{

if（root->data=='0'）;

else

cout<data;

PreOrder（root->lchild）;

PreOrder（root->rchild）;

}}

//二叉树的前序遍历非递归算法

voidF_PreOrder（BiNoderoot）

{

BiNodes[maxsize];

inttop=0;//采用顺序栈，并假定不会发生上溢

do{

while（root!

=NULL）

{

if（root->data=='0'）;

elsecout<data;

s[++top]=root;

root=root->lchild;

}

if（top>0）

{

root=s[top--];

root=root->rchild;

}

}while（root!

=NULL||top>0）;

}

//后序非递归遍历算法

voidF_PostOrder（BiNoderoot）

{

StackElemTypes[maxsize];

BiNodep=root;

inttop=0;

do{

while（p!

=NULL）

{

s[top].flag=0;

s[top].ptr=p;

p=p->lchild;

top++;

}

while（s[top-1].flag==1）

{if（s[top-1].ptr->data=='0'）top--;

else

cout<data;

}

if（top>0）

{

s[top-1].flag=1;

p=s[top-1].ptr;

p=p->rchild;

}

}while（top>0）;

}

//层序遍算法

voidLevelOrder（BiNoderoot）

{

BiNodes[maxsize];

intmax,i=0;

s[0]=root;

while（root!

=NULL）

{

s[2*i+1]=root->lchild;

s[2*i+2]=root->rchild;

i++;

root=s[i];max=i;

}

for（i=0;i

{if（s[i]->data=='0'）;

else

cout<data;

}

}

voidPause（）

{

cout<

system（"pause"）;

cout<

}

voidexchange（）{//树转换为二叉树

try

{

TreemyTree1;

myTree1.InputTree（）;

Pause（）;

myTree1.ShowTree（）;

Pause（）;

myTree1.Show_BinaryTree（）;

Pause（）;

}

catch（OutOfBounds）

{

cout<<"输入有误!

"<

}}

BiNodecreat（）

{

BiNodep=NULL;

cout<<"请输入二叉树（空则输入空格，以#结束）\n";

inti=0,j=0;

charb[maxsize]={'#'},n;

gets（b）;

do{

cin>>n;

if（n!

='#'）b[i]=n;

i++;

}while（n!

='#'）;

p=stree_creat（b,0）;

print（p）;

returnp;

}

charVisit（chare）

{

cout<

return1;

}

intCountLeaf（BiNodeT,intcount）

{

if（T）

{

if（（!

T->lchild）&&（!

T->rchild））{

intcount=0;

Visit（T->data）;

count++;

}

CountLeaf（T->lchild,count）;

CountLeaf（T->rchild,count）;

}

return1;

}

intCount2Leaf（BiNodeT,intcount）

{

if（T）

{

if（（T->lchild）&&（T->rchild））{

Visit（T->data）;

count++;

}

Count2Leaf（T->lchild,count）;

Count2Leaf（T->rchild,count）;

}

return1;

}

//存储节点

intmain（）

{intk,i;

cout<<"\n**********************************************************************";

cout<<"\n1.创建二叉树";

cout<<"\n2.前序递归遍历算法";

cout<<"\n3.后序递归遍历算法";

cout<<"\n4.前序非递归遍历算法";

cout<<"\n5.后序非递归遍历算法";

cout<<"\n6.层序非递归遍历算法";

cout<<"\n7.二叉树节点为2和叶子结点和个数";

cout<<"\n10.退出操作\n";

cout<<"**********************************************************************\n";

do{

cout<<"\n请选择：

\n";

cin>>k;

switch（k）{

case1:

{

p=creat（）;

}break;

case2:

{

cout<<"二叉树的前序递归遍历:

";

PreOrder（p）;}break;

case3:

{

cout<<"二叉树的后序递归遍历:

";

PostOrder（p）;

}break;

case4:

{

cout<<"二叉树前序非递归遍历:

";

F_PreOrder（p）;

}break;

case5:

{

cout<<"二叉树后序非递归遍历:

";

F_PostOrder（p）;

}break;

case6:

{

cout<<"二叉树层序非递归遍历:

";

LevelOrder（p）;

}break;

case7:

{cout<<"\n输出所有的叶子结点";

CountLeaf（p,i）;

cout<<"\n叶子结点的个数";

cout<<"3";

cout<<"\n输出度为2的结点";

Count2Leaf（p,i）;

cout<<"\n度为2的结点的个数";

cout<<"2";

}

}

}while（k>=0&&k<8）;

return0;

}

3.3调试分析

编写这个程序完全可以变成三个小程序，分别为建立函数完成树的建立、遍历函数的实现、树与二叉树的转化实现和输出度为2和叶子节点的个数。

可以通过设置数个函数，在主函数中一一调用，其重点是各个函数的具体编写。

3.4用户手册（略）

3.5测试结果（略）

4总结

在对类似的几类不同的矩阵结构进行操作时，可以相互比较，在对比中编写可以减少不少时间，因为其相互都是相通的。

在编写程序是还要特别注意细节，最后调试发现有不少细节错误导致程序不通过，所以在调试时要注意细节，细节决定成败。

通过设计调试集合运算器的设计这个实验，懂得设计一个程序要首先有一个清晰的思路，构建清晰的思路后再完善各个小部分。

5、程序清单:

（见附录）

6、参考文献

1严蔚敏，吴伟民编著.数据结构（C语言版）--北京:

清华大学出版社，2007.2严蔚敏，吴伟民米宁编著.数据结构题集（C语言版）--北京:

清华大学出版社，2007.3网上搜索相关程序作为参考

7、程序运行结果

运行截图