数据结构实验3 二叉树层次遍历

1、数据结构实验报告 二一二年数据结构实验3实验报告实验项目3：二叉树层次遍历学号姓名课程号实验地点指导教师时间评语： 按时完成实验；实验内容和过程记录完整；回答问题完整、正确；实验报告的撰写认真、格式符合要求；无抄袭的行为。成绩教师签字二叉树从左至右，从上至下层次遍历1、预习要求：二叉树结构定义和层次遍历。2、实验目的： （1）了解二叉树结构层次遍历概念；（2）理解二叉树二种不同层次遍历过程；（3）掌握二叉树层次遍历算法程序。3、实验内容及要求：（1）建立包含10个结点的二叉树（树结构和数据元素的值由自己设定）；（2）完成二叉树从左至右，从上至下层次遍历程序；（3）给出程序和遍历程序的结果。4、

2、实验设备（环境）及要求硬件：支持 intel pentium 及其以上 cpu ，内存 128mb 以上、硬盘 1gb 以上容量的微机。软件：配有 windows98/2000/xp 操作系统，安装 visual c+ 。5、实验时间：10学时6、该文档的文件名不要修改，存入 命名的文件夹中7、该表中的数据只需填空，已有内容不要修改实验结果（运行结果界面及源程序，运行结果界面放在前面）：#include #include #include #include #define student etypestruct studentcharnumber8;charname8;charsex3;int

3、 age;charplace20;struct binarytreenodeetype data;binarytreenode *lchild;binarytreenode *rchild;struct qtypebinarytreenode *ptr;struct queueqtype *element;int front;int rear;int maxsize;struct node_ptrbinarytreenode*ptr; ;void creatqueue(queue &q,int maxqueuesize)/创建队列q.maxsize=maxqueuesize;q.element

4、=new qtypeq.maxsize+1;q.front=0;q.rear=0;bool isempty(queue &q)/判断队列是否为空if(q.front=q.rear) return true;return false;bool isfull(queue &q)/判断队列是否为满if(q.front=(q.rear+1)%(q.maxsize+1) return true;return false;bool getfront(queue &q,qtype &result)/取出队头元素if(isempty(q) return false;result=q.element(q.fro

5、nt+1)%(q.maxsize+1);return true;bool getrear(queue &q,qtype &result)/取出队尾元素if(isempty(q) return false;result=q.elementq.rear;return true;bool enqueue(queue &q,qtype &x)/元素进队if(isfull(q) return false;q.rear=(q.rear+1)%(q.maxsize+1);q.elementq.rear=x;return true;bool dequeue(queue &q,qtype &result)/元素

6、出队if(isempty(q) return false;q.front=(q.front+1)%(q.maxsize+1);result=q.elementq.front;return true;binarytreenode *makenode(etype &x)/构造节点binarytreenode *ptr;ptr=new binarytreenode;if(!ptr) return null;ptr-data=x;ptr-lchild=null;ptr-rchild=null;return ptr;void makebinarytree(binarytreenode *root, bi

7、narytreenode *left,binarytreenode *right)/构造二叉树之间的关系root-lchild=left;root-rchild=right;void outputbinarytreenode(binarytreenode *p)/输出节点cout data.number data.sex data.age data.placeendl;coutendl;void levelorder_ltor_utod(binarytreenode *bt)/从左至右，从上至下按层次遍历一棵二叉树queue q;qtype temp;binarytreen

8、ode *p;int maxqueuesize=50;creatqueue(q,maxqueuesize);p=bt;temp.ptr=p;enqueue(q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =lchild)temp.ptr=p-lchild;enqueue(q,temp);if(p-rchild)temp.ptr=p-rchild;enqueue(q,temp);void levelorder_rtol_utod(binarytreenode *bt)/从右至左，从上至下按层次遍历一棵二叉树queue q;qtype temp;bin

9、arytreenode *p;int maxqueuesize=50;creatqueue(q,maxqueuesize);p=bt;temp.ptr=p;enqueue(q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =rchild)temp.ptr=p-rchild;enqueue(q,temp);if(p-lchild)temp.ptr=p-lchild;enqueue(q,temp);void levelorder_ltor_dtou(binarytreenode *bt)/从左至右，从下至上按层次遍历一棵二叉树queue q;qtype

10、temp;binarytreenode *p;int maxqueuesize=50;creatqueue(q,maxqueuesize);int frontkeep=q.front;p=bt;temp.ptr=p;enqueue(q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =rchild)temp.ptr=p-rchild;enqueue(q,temp);if(p-lchild)temp.ptr=p-lchild;enqueue(q,temp);for(int i=q.rear;ifrontkeep;i-)outputbinarytreeno

11、de(q.elementi.ptr);void levelorder_rtol_dtou(binarytreenode *bt)/从右至左，从下至上按层次遍历一棵二叉树queue q;qtype temp;binarytreenode *p;int maxqueuesize=50;creatqueue(q,maxqueuesize);int frontkeep=q.front;p=bt;temp.ptr=p;enqueue(q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =lchild)temp.ptr=p-lchild;enqueue(q,tem

12、p);if(p-rchild)temp.ptr=p-rchild;enqueue(q,temp);for(int i=q.rear;ifrontkeep;i-)outputbinarytreenode(q.elementi.ptr);int binaryheight(binarytreenode *bt)/返回二叉树的高度if(!bt) return 0;int highl=binaryheight(bt-lchild);int highr=binaryheight(bt-rchild);if(highlhighr)return +highl;elsereturn +highr;void bi

13、narydelete(binarytreenode *bt)/二叉树删除算法if(bt)binarydelete(bt-lchild);binarydelete(bt-rchild);delete bt;int binarynodesum(binarytreenode *bt)/计算二叉树中的节点数if(!bt) return 0; queue q;qtype temp;binarytreenode *p;int maxqueuesize=50;int index=0;creatqueue(q,maxqueuesize);p=bt;temp.ptr=p;enqueue(q,temp);whil

14、e(p)if(!dequeue(q,temp) break;p=temp.ptr; /出队成功index+;if(p-lchild)temp.ptr=p-lchild;enqueue(q,temp);if(p-rchild)temp.ptr=p-rchild;enqueue(q,temp);return index;void digitaltostring(char str,int n)chartemp;chark=1;inti=0;while (n & i80)k=n%10+48;n=n/10;stri=k;i+;stri=0;int len=strlen(str);for (i=0;ile

15、n/2;i+)temp=stri;stri=strlen-i-1;strlen-i-1=temp;char*getouputinformationstring(int widthofdata,char *outputinformation,char *outputstring)/将一个元素的字符串outputinformation转换为宽度为widthofdata的等长字符串outputstring /例如，姓名是由四个字符组成，而widthofdata为8，则在姓名字符串的两边分别连接两个字符，形成8个长度的字符串intleft_space,right_space;inti;charleft

16、_space_string16=;charright_space_string16=;intadd_space;intlen_outputinformation=strlen(outputinformation);/计算outputinformation的字符个数add_space=widthofdata - len_outputinformation;/计算需要补充的字符个数left_space=add_space/2;/计算outputinformation左边需要补充的字符个数right_space=add_space-left_space;/计算outputinformation右边需

17、要补充的字符个数for(i=1;i=left_space;i+)/形成outputinformation左边需要补充的空格字符串strcat(left_space_string, );for(i=1;);break;case 2:strcat(outputinformation,elementk.ptr-data.number);break;case 3:strcat(outputinformation,elementk.ptr-data.place);break;case 4:strcat(outputinformation,elementk.ptr-data.sex);

18、break;case 5:digitaltostring(outputinformation,elementk.ptr-data.age);break;default:break;returnoutputinformation;/输出二叉树void outputbinarytree(binarytreenode *bt)node_ptrtemp,*element;binarytreenode *p;intmaxsize; intbinarytreehigh;inti,j,k;binarytreehigh=binaryheight(bt);maxsize=(int) pow(2,binarytr

19、eehigh);element = new node_ptr maxsize+1;/定义一个用于存放二叉树结点指针的数组for (i=1;i=maxsize;i+)/对指针数组初始化，初值设为nullelementi.ptr=null;p = bt;temp.ptr = p;if (p) element1=temp;for (i=1;ilchild ) /&!p-lflag/线索树特有的处理与一般二叉树不同之处temp.ptr = p-lchild;element2*i=temp;if (p-rchild ) /&!p-rflag/线索树特有的处理与一般二叉树不同之处temp.ptr = p-

20、rchild;element2*i+1=temp;intwidthofdata=5;intintervalofdata=3;/coutwidthofdata=widthofdataendl;/coutintervalofdata=intervalofdataendl;/coutbinarytreehigh=binarytreehighendl;intposition_of_central617;/存放每一元素输出位置中心（距离屏幕左边界的字符数）introw,col;/二维数组的行列下标变量for(i=0;i=binarytreehigh;i+)/存放每一元素输出位置中心（距离屏幕左边界的字符

21、数），初值为0for(j=0;j=pow(2,binarytreehigh-1);j+)position_of_centralij=0;for(i=1;i=pow(2,binarytreehigh)-1;i+)/对深度为binarytreehigh的满二叉树的所有结点计算每个结点输出的中心点位置k=i*2;/k指向i的左子树根结点while (k=pow(2,binarytreehigh)-1)/k不断推进到i编号的结点左子树中最右子孙结点k=2*k+1;k=k/2;/k的值就是i编号的结点左子树中最右子孙结点的编号j=(int)(k-(pow(2,(binarytreehigh-1)-1);

22、/由k编号的结点换算出该结点是底层中从左至右第j个结点右上方/即编号为k的结点中心点垂直线左边最底层上有j个结点row=(int)(log10(i)/log10(2)+1);/计算中心点值存放在position_of_centralrowcol中的rowcol=(int)(i-(pow(2,(row-1)-1);/计算中心点值存放在position_of_centralrowcol中的colif(row=binarytreehigh) /计算底层i结点距离左边界的字符数，左边无间隙position_of_centralrowcol= (j-1)*widthofdata + (j-1)*inte

23、rvalofdata + (widthofdata/2 +1);else/计算非底层i结点距离左边界的字符数，position_of_centralrowcol=j*widthofdata + (j-1)*intervalofdata + (intervalofdata/2 +1);charprespace100;intm;intkk;intkkk;intitem_max=5;coutendl;for(i=1;i=binarytreehigh;i+)kkk=(int)pow(2,i-1);/kkk是满二叉树中每一层第1个结点的编号for(int item=1;item=item_max;ite

24、m+)/输出每个数据元素多个item成员的值inthalf_len_pre_value=0;/同一行前一个输出的元素值长度的一半,同一行第一个输出的元素值前没有值输出，初值为0inthalf_len_now_value=widthofdata/2;/同一行当前输出的元素值长度的一半，其值始终为widthofdata的一半kk=kkk;/kk是满二叉树中每一层结点的编号变化，从某层的最左边第一个结点编号kkk开始for(j=1;j=pow(2,i-1);j+)/输出满二叉树中同一层次上的每个数据元素的同一个成员的值charoutputinformation20=;char*outputinfor

25、mation;if (elementkk.ptr)/获取每个数据元素的一个成员的值outputinformation，如姓名、年龄等outputinformation=getouputinformation(item,kk,outputinformation,element);if (position_of_centralij)/输出数据中点值存在时，position_of_centralij非0charoutputstring80=;char*outputstring;/下面语句将每个数据元素的一个成员的值outputinformation，如姓名、年龄等，转换为等长widthofdata的

26、字符串outputstringoutputstring=getouputinformationstring(widthofdata,outputinformation,outputstring);/生成两个孩子之前的空格串prespace/构成：= - - strcpy(prespace,);m=(position_of_centralij-position_of_centralij-1-1-half_len_pre_value-half_len_now_value);for(k=1;k=m;k+)strcat(prespace, );coutprespace;coutoutputstring

27、;half_len_pre_value=widthofdata/2;/调整同一行前一个输出的元素值长度为widthofdata的一半kk+;/if (position_of_centralij)/for(j=1;j=pow(2,i-1);j+)coutendl;/for(int item=1;item=5;item+)charline3=;charoutputline80;charmidspace80;intnodenumber;if(i=1)/对深度为binarytreehigh的满二叉树从上至下，从左至右的编号，计算第i层上起始结点的编号nodenumbernodenumber=1;els

28、enodenumber=(int)(pow(2,i)-1)-(pow(2,i-1)-1);/第i(i!=1)层上的第1个结点编号nodenumberfor(j=1;j=pow(2,i-1);j+)/输出同一层次上的线条if(i=binarytreehigh)break;/最底层下面没有线条，所以break/生成两个数据元素之前的前导空格串prespacestrcpy(prespace,);m=(position_of_centrali+1j-position_of_centrali+1j-1-1);for(k=1;k=m;k+)strcat(prespace, );/计算左右两个孩子之间一半的

29、连线outline，由若干个line构成/注意line是汉字字符，一个占两个字符位，m是左右两个孩子之间的line数，所以m要除4strcpy(outputline,);m=(position_of_centrali+1j+1-position_of_centrali+1j-1)/4;for(k=1;k=m;k+)strcat(outputline,line);/计算左右两个孩子之间一半的空格字符的个数m,，所以要除2。由m形成左右两个孩子之间的空格串midspacestrcpy(midspace,);m=(position_of_centrali+1j+1-position_of_centr

30、ali+1j-1)/2;for(k=1;k=m;k+)strcat(midspace, );if (element2*nodenumber.ptr) & (element2*nodenumber+1.ptr)/左右子树都存在时，左右两个孩子上的连接线coutprespaceoutputlineoutputline;if (element2*nodenumber.ptr) & (!element2*nodenumber+1.ptr)/左子树存在，右子树不存在时，左右两个孩子上的连接线coutprespaceoutputlinemidspace;if (!element2*nodenumber.p

31、tr) & (element2*nodenumber+1.ptr)/左子树不存在，右子树存在时左右两个孩子上的连接线coutprespacemidspaceoutputline;if (!element2*nodenumber.ptr) & (!element2*nodenumber+1.ptr)/左子树不存在，右子树不存在时，没有连接线，是空格串coutprespacemidspace midspace ;nodenumber=nodenumber+1;/结点编号加1coutendl;/for(i=1;i=binarytreehigh;i+)delete element;/释放工作空间int

32、 main()binarytreenode*bt,*p11;etype x;int choice;char number8= ,001,002,003,004,005,006,007,008,009,010;char name8= ,百里,东郭,太史,闻人,公孙,赫连,钟离,鲜鱼,轩辕,南门;char sex3= ,女,男,女,男,女,女,男,男,女,男;char place20= ,重庆,长安,东莞,安庆,承德,四平,安稳,香港,金门,龙门;for(int i=1;i=10;i+)strcpy(x.number , numberi);strcpy( , namei);strcpy

33、(x.sex , sexi);x.age=20+i;strcpy(x.place , placei);pi=makenode(x);makebinarytree(p1,p2,p3);makebinarytree(p2,p4,p5);makebinarytree(p3,null,p6);makebinarytree(p4,p7,null);makebinarytree(p5,null,p8);makebinarytree(p6,p9,p10);makebinarytree(p7,null,null);makebinarytree(p8,null,null);makebinarytree(p9,null,null); makebinarytree(p10,null,null);bt=p1; while (true)coutendl;cout*二叉树的简单运