二叉树抽象数据类型数据结构实验报告.doc

数据结构实验报告题目：二叉树抽象数据类型的实现 学 院 *学院 专 业 * 年级班别 * 学 号 * 学生姓名 * 指导教师 成 绩 _2012年6月 报告：内容：详细完整不完整设计方案：非常合理合理较差实现：全部实现部分实现未实现文档格式：规范基本规范不规范答辩：理解题目透彻，问题回答流利理解题目较透彻，回答问题基本正确部分理解题目，部分问题回答正确未能完全理解题目，答辩情况较差总评成绩：优良中及格不及格一实验概要二叉树抽象数据类型的实现二.实验目的1. 了解二叉树的定义以及各项基本操作。2. 实现二叉树存储、遍历及其他基本功能三. 实验仪器设备和材料 Visual studio 2010四实验的内容1.二叉树类型定义以及各基本操作的简要描述；ADT BinaryTree 数据对象D:D是具有相同特性的数据元素的集合.数据关系R:若D=，则R=,称BinaryTree为空二叉树；若D，则R=H，H是如下二元关系：(1) 在D中存在惟一的称为根的数据元素root，它在关系H下无前驱；(2) 若D-root，则存在D-root=D1,Dr，且D1Dr=；(3) 若D1，则D1中存在惟一的元素x1，H，且存在Dr上的关系HrH；H=，H1,Hr；(4) （D1，H1）是一棵符合本定义的二叉树，称为根的左子树，是一棵符合本定义的二叉树，称为根的右子树。基本操作P:InitBiTree(&T);操作结果：构造空二叉树T。DestroyBiTree(&T);初始条件：二叉树T存在。操作结果：销毁二叉树T。CreateBiTree(&T,definition);初始条件：definition给出二叉树T的定义。操作结果：按definition构造二叉树T。ClearBiTree(&T);初始条件：二叉树T存在。操作结果：将二叉树T清为空树。BiTreeEmpty(T);初始条件：二叉树T存在。操作结果：若T为空二叉树，则返回TURE,否则FALSE。BiTreeDepth(T);初始条件：二叉树T存在。操作结果：返回T的深度。Root(T);初始条件：二叉树T存在。操作结果：返回T的根。Value(T,e);初始条件：二叉树T存在，e是T中的某个结点。操作结果：返回e的值。Assign(T,&e,value); 初始条件：二叉树T存在，e是T中的某个结点。 操作结果：结点e赋值为value。Parent(T,e); 初始条件：二叉树T存在，e是T中的某个结点。操作结果：若e是T的非跟结点，则返回它的双亲，否则返回“空”。LeftChild(T,e);初始条件：二叉树T存在，e是T中的某个结点。操作结果：返回e的左孩子。若e无左孩子，则返回“空”。RightChild(T,e);初始条件：二叉树T存在，e是T中的某个结点。操作结果：返回e的右孩子。若e无右孩子，则返回“空”。LeftSibling(T,e);初始条件：二叉树T存在，e是T中的某个结点。操作结果：返回e的左兄弟。若e无左孩子或无左兄弟，则返回“空”。RightSibling(T,e); 初始条件：二叉树T存在，e是T中的某个结点。操作结果：返回e的右兄弟。若e无右孩子或无右兄弟，则返回“空”。ADT BinaryTree2.所选择的存储结构描述及在此存储结构上各基本操作的实现；3.源代码主文件:main.ccp:#includebase.h/ 公用头文件、公共常量及公共函数等#includebitree.h/ 二叉树二叉链表基本操作voidMenu();/ 菜单函数voidProduce(char *str);/ 随机产生二叉树先序序列函数intmain()/ 主函数BiTreeT,bt,insert_bt;charcmd,strMAXSIZE,elem;intloc,temp;InitBiTree(T);/ 初始化二叉链表二叉树Menu();/ 显示菜单while(1)ClearLine();/ 清空结果显示区printf(请选择操作：(按Q退出);cmd = getch();ClearLine();fflush(stdin);switch(cmd)case 0:/ 随机创建一棵二叉树while(cmd != y & cmd != Y)Produce(str);/ 随机产生二叉树先序序列CreateBiTree(T,str);/ 用此序列建树ShowBiTree(T);/ 广义表形式显示printf( 使用创建的这个二叉树?);cmd = getch();ClearLine();break;case 2:/ 手动创建一棵二叉树printf( 请按二叉树先序序列输入二叉树：(空结点用空格 表示)n );CreateBiTree(T);ClearLine();printf( 二叉树创建成功!n);ShowBiTree(T);getch();break;case 4:/ 销毁二叉树DestroyBiTree(T);printf( 二叉树已被销毁!);getch();break;case 6:/ 判空if(BiTreeEmpty(T) printf(二叉树是空二叉树。);elseprintf(二叉树非空);getch();break;case 8:/ 求深度printf(深度是 %d,BiTreeDepth(T);getch();break;case a:/ 求左孩子ShowBiTree(T);printf(你想求哪个字符的左孩子？);doelem = getchar();ClearLine();bt = SearchBiTree(T,elem);/ 查找指定的结点值elemif(!bt) printf( 你输入的结点不存在!请重新输入：);while(!bt);ClearLine();bt = LeftChild(T,bt);/ 求左孩子if(bt) printf( %c的左孩子是%c,elem,bt-data);elseprintf( %c没有左孩子,elem);printf(n参照二叉树:);ShowBiTree(T);getch();break;case c:/ 求右孩子ShowBiTree(T);printf( 你想求哪个字符的右孩子？);doelem = getchar();ClearLine();bt = SearchBiTree(T,elem);if(!bt) printf( 你输入的结点不存在!请重新输入：);while(!bt);ClearLine();bt = RightChild(T,bt);if(bt) printf( %c的右孩子是%c,elem,bt-data);elseprintf( %c没有右孩子,elem);printf(n参照二叉树:);ShowBiTree(T);getch();break;case 1:/ 先序遍历if(!BiTreeEmpty(T)printf(先序遍历序列为：);PreOrderTraverse(T,Visit);else printf(二叉树空，请先建树!);getch();break;case 3:/ 中序遍历if(!BiTreeEmpty(T)printf(中序遍历序列为：);InOrderTraverse(T,Visit);else printf(二叉树空，请先建树!);getch();break;case 5:/ 后序遍历if(!BiTreeEmpty(T)printf(后序遍历序列为：);PostOrderTraverse(T,Visit);else printf( 二叉树空，请先建树!);getch();break;case 7:/ 层次遍历if(!BiTreeEmpty(T)printf(层次遍历序列为：);LevelOrderTraverse(T,Visit);else printf(二叉树空，请先建树!);getch();break;case 9:/ 插入一棵二叉树为另一棵二叉树的子树do/ 随机创建一棵右孩子为空Produce(str);/ 且层数小于4的树CreateBiTree(insert_bt,str);while(insert_bt-rchild|BiTreeDepth(insert_bt) 3);printf( 先随机创建一棵右子树空的二叉树如图n);ShowBiTree(insert_bt);/ 新创建的树getch();printf( 你想插入这棵树为原树哪个结点的子树 :n);ShowBiTree(T);bt = SearchBiTree(T,getchar();ClearLine();printf( 你想插入为 0. 左孩子 1. 右孩子 :);fflush(stdin);scanf(%d,&loc);if(!InsertChild(T, bt, loc, insert_bt)printf( 插入出错!);elseClearLine();printf( 插入成功!插入后T广义表形式为:n);ShowBiTree(T);getch();break;case b:/ 删除指定结点的子树ShowBiTree(T);printf( 你想删除哪个结点的子树?);fflush(stdin);bt = SearchBiTree(T,getchar();printf(n你想删除 0.左子树 1.右子树: );fflush(stdin);scanf(%d,&loc);ClearLine();if(!DeleteChild(T,bt,loc) printf( 删除出错!);else printf( 删除成功，检查结果n);ShowBiTree(T);getch();break;case e:/ 返回先序序列第i个结点的值printf(请输入一个结点的先序序列序号: );scanf(%d,&loc);temp = loc;ClearLine();elem = Value(T,temp);printf(参照二叉树:);ShowBiTree(T);printf(n);if(elem = )printf( 该结点不存在。);else printf( 先序序列第%d个结点值为%c,loc,elem);getch();break;case d:/ 结点赋值ShowBiTree(T);printf( 请输入要赋值的结点: );doelem = getchar();ClearLine();bt = SearchBiTree(T,elem);if(!bt) printf( 你输入的结点不存在!请重新输入：);while(!bt);ClearLine();printf( 请输入新值: );fflush(stdin);elem = getchar();Assign(T,bt,elem);printf( 赋值成功，请查看二叉树状态.n);ShowBiTree(T);getch();break;case Q:/ 退出case q: exit(0);return 0;voidMenu()/ 显示菜单函数printf( 0. 随机创建 CreateBiTree() 1. 先序遍历 PreOrderTraverse();printf(nn 2. 手动创建 CreateBiTree() 3. 中序遍历 InOrderTraverse();printf(nn 4. 销毁 DestoryBiTree() 5. 后序遍历 PostOrderTraverse();printf(nn 6. 判空 BiTreeEmpty() 7. 层次遍历 LevelOrderTraverse();printf(nn 8. 求深度 BiTreeDepth() 9. 插入子树 InsertChild();printf(nn a. 求左孩子 LeftChild() b. 删除子树 DeleteChild();printf(nn c. 求右孩子 RightChild() d. 结点赋值 Assign();printf(nn e. 求结点值 Value();printf(nn);voidProduce(char *str)/ 用随机数产生二叉树层次字符序列/ 使所有节点的字符不相同，空节点用&表示intexist27 , i , elem, maxnodes = rand()%41;while( maxnodes 31) maxnodes = rand()%41; /* 随机产生一个 大于15小于31的随机数作为结点个数 */for(i = 0; i 27 ;i+) existi = 0;/ 初始化存在数组，用于使所有结点值不同i = 1;while(i maxnodes)elem = rand() % 26 ;if(!existelem & stri/2 != &) / 结点未生成且存在父节点stri+ = elem + A;existelem = 1;else stri+ = &;stri = 0;头文件:base.h:#includestdio.h#includeconio.h#includestdlib.h#includewindows.h#includemalloc.h#includemath.h#define OK 1#define TRUE1#defineERROR0#defineFALSE0#defineMAXSIZE100typedefintStatus;typedefcharTElemType;shortwherex()/返回光标的x坐标CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO csbinfo;GetConsoleScreenBufferInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE),&csbinfo); return csbinfo.dwCursorPosition.X;shortwherey()/返回光标的y坐标CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO csbinfo;GetConsoleScreenBufferInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE),&csbinfo); return csbinfo.dwCursorPosition.Y;void gotoxy(short x,short y)/移动光标到（x，y）坐标COORD point = x, y; SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), point);void ClearLine(unsigned y = 17)/清除第y行与y+1行的字符，并使光标在行首，默认清除第17至19行for(int i = 0;i 256;i+) gotoxy(i,y);putchar( );gotoxy(0,wherey()-3);void ClearAera(unsigned x = 96, unsigned y = 17)/清除(0,y)-(x,y+1)区域的字符，并使光标移动到yfor(unsigned i = 0; ilchild);/ 删除左子树DestroyBiTree(T-rchild);/ 删除右子树free(T);T = NULL;return OK;StatusCreateBiTree(BiTree &T)/ 先序建立二叉树T,空格表示空结点TElemType ch;fflush(stdin);ch=getche();if(ch = ) T = NULL;elseT = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode);if(!T) exit(OVERFLOW);T-data = ch;/ 生成头结点CreateBiTree(T-lchild);/ 构造左子树CreateBiTree(T-rchild);/ 构造右子树return OK;StatusCreateBiTree(BiTree &T,char *str,unsigned i = 1)/ str储存着二叉树的层次序列，stri=&表示结点不存在/ i为当前要创建结点对应的数组序号节点/ 由字符数组str先序建立一棵二叉树Tif(stri = & | i = strlen(str) T = NULL;/ 第i个结点不存在elseT = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode);if(!T) exit(OVERFLOW);T-data = stri;/ 生成根节点CreateBiTree(T-lchild, str, i*2);/ 构造左子树CreateBiTree(T-rchild, str, i*2+1);/ 构造右子树return OK;StatusBiTreeEmpty(BiTree T)/ 若T为空二叉树，则返回TRUE，否则返回FALSEif(!T)return TRUE;elsereturn FALSE;intBiTreeDepth(BiTree T)/ 返回T的深度/利用层次遍历求深度if(!T) return 0;BiTreequeue200;int dep =0;intrear = 0 ,front = 0;queuerear+ = T;while(rear != front)T = queuefront+; if(T-data)dep+;if(T-lchild) queuerear+ = T-lchild;if(T-rchild) queuerear+ = T-rchild;else dep-;return dep;TElemTypeValue(BiTree T,int&k)/ 返回二叉树先序遍历第k个节点的值，不存在则返回空格 if(!T | k data;BiTree stack100,p = T;/ 定义数组栈inttop = 0 ,i=-1;/ 初始化栈顶指针while(p | top 0 )/ 当结点不空或栈不空if(p) i+;if(i=k)return p-data;stacktop+ = p;/ 根指针入栈，遍历左子树p = p-lchild; else/ 根指针退栈，遍历右子树p = stack-top;p = p-rchild;voidAssign(BiTree T,BiTree &p,TElemType value)/ 二叉树T存在，e是T中某个结点/ 结点p赋值为value if(p) p-data = value;BiTreeLeftChild(BiTree T,BiTree p)/ 返回p的左孩子。若p无左孩子，则返回“空”return p-lchild;BiTreeRightChild(BiTree T,BiTree p)/ 返回p的右孩子。若p无右孩子，则返回“空”return p-rchild;StatusInsertChild(BiTree &T,BiTree &p,int LR,BiTree &c)/ 二叉树T存在，p指向T中某个结点，LR为0或1，非空二叉树c与T不相交且右子树为空。/ 根据LR为0或1，插入c为T中p所指向结点的左或右子树。/ p所指结点的原有左或右子树则成为c的右子树。if( !T | !c | !p | (LR != 0 & LR != 1)return ERROR;/ 不符合条件if(LR =0 )/ 插入为左子树c-rchild = p-lchild;p-lchild = c;if(LR = 1)/ 插入为右子树c-rchild = p-rchild;p-rchild = c;return OK;StatusDeleteChild(BiTree &T,BiTree &p,intLR)/ p指向T中某个结点，LR为0或1./ 用队列，根据LR为0或1，删除T中P所指结点的左或右子树if(!T | !p | (LR != 1 & LR != 0) return ERROR;BiTreequeue200;/ 定义数组队列intrear = 0, front = 0 ;/ 初始化队列的头指针和尾指针if(LR = 0 & p-lchild)/ LR为0且所删除左孩子存在queuerear+ = p-lchild;/ 则左孩子入队p-lchild = NULL;if(LR = 1 & p-rchild)/ LR为1且所删除右孩子存在queuerear+ = p-rchild;/ 则右孩子入队p-rchild = NULL;while(rear != front)/ 用队列层次遍历，删除所要求的子树p = queuefront+;if(p-lchild) queuerear+ = p-lchild;if(p-rchild) queuerear+ = p-rchild;free(p);return OK;StatusPreOrderTraverse(BiTree T,Status (*Visit)(TElemType e)/ 非递归先序遍历二叉树。对每个节点调用Visit函数 BiTree stack100,p = T;/ 定义数组栈inttop = 0 ;/ 初始化栈顶指针while(p | top 0 )/ 当结点不空或栈不空if(p)if(!Visit(p-data)/ 访问根节点return ERROR;stacktop+ = p;/ 根指针入栈，遍历左子树p = p-lchild;else/ 根指针退栈，遍历右子树p = stack-top;p = p-rchild;return OK;StatusInOrderTraverse(BiTree T,Status (*Visit)(TElemType e)/ 非递归中序遍历二叉树，对每个节点调用Visit。BiTree stack100,p = T;/ 定义数组栈inttop = 0 ;/ 初始化栈顶指针while(p | top 0 )if(p)/ 根指针入栈，遍历左子树stacktop+ = p;p = p-lchild;else/ 根指针退栈，遍历右子树p = stack-top;if(!Visit(p-data) return ERROR;p = p-rchild;return OK;StatusPostOrderTraverse(BiTree T,Status (*Visit)(TElemType e)/ 用栈非递归后序遍历二叉树T。/ 与非递归先序中序的区别在于，多定义一visited数组，用来记录访问次数/ 第二次访问时才退栈。BiTreestack100 , p = T;/ 定义数组栈inttop = 0, visited100;/ 初始化栈顶指针与访问次数数组while(p | top 0)if(p)/ 遍历左子树，置访问数组为第一次访问stacktop+ = p;visitedtop-1 = 0;p = p-lchild;elseif(visitedtop-1 = 0)/ 若栈顶结点只访问一次，遍历右子树p = stacktop-1;visitedtop-1 +;p = p-rchild;else if(visitedtop-1 = 1)/ 若第二次访问，则根指针退栈，访问根节点。if(!Visit(stack-top-data) return ERROR;return OK;StatusLevelOrderTraverse(BiTree T,Status (*Visit)(TElemType e)/ 用队列层次遍历二叉树T。/ 对每个结点调用函数Visit一次且仅一次。一旦visit（）失败，则操作失败if(!T)return OK;BiTreequeue200;