数据结构二叉树实验报告.docx
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数据结构二叉树实验报告
一、需求分析:
编写一段程序,对二叉树进行复合操作,包括创建一棵二叉树,显示二叉树的树型结构,对创建的二叉树进行先根、中根、后根三种方式进行遍历,并且打印出叶子结点,并且可以随时删除我们创建的二叉树,然后用循环语句将上述的操作封装起来,使之能够进行可重复、连续的操作。
输入为a-z或者是A-Z之间的字符,用‘@’字符作为结束当前结点的标识符。
二、概要设计:
本程序要用到的数据类型
structBinTreeNode
{DataTypeinfo;
PBinTreeNodellink;
PBinTreeNoderlink;
};
然后定义我们需要的指针类型
typedefstructBinTreeNode*PBinTreeNode;/*定义指向二叉树结点的指针类型*/
typedefPBinTreeNode*PBinTree;/*定义指向树型结点的指针类型*/
程序需要用到的自定义函数
1.创建一个二叉树根节点
PBinTreeCreate_BinTreeRoot(void)
2.创建一个二叉树的节点
PBinTreeNodeCreate_BinTreeNode(void)
3.创建一棵二叉树
PBinTreeNodeCreate_BinTree(void)
4.用先根的方法遍历一棵二叉树
voidpreOrder(PBinTreeNodepbnode)
5.用中根的方法遍历一棵二叉树
voidinOrder(PBinTreeNodepbnode)
6.用后根的方法遍历一棵二叉树
voidpostOrder(PBinTreeNodepbnode)
7.打印出我们创建的二叉树的树型结构
voidoutputTree(PBinTreeNodepbnode,inttotalSpace)
8.打印出二叉树的叶子结点
voidleaves(PBinTreeNodepbnode)
9.释放我们所申请的所有结点空间
voidfreeAllNodes(PBinTreeNodepbnode)
10.判断我们输入的是否是合格的字符
intisalphabet(chari)
三、详细设计:
1.PBinTreeNodeCreate_BinTreeNode(void)
我们定义一个指向二叉树结点类型的指针PBinTreeNode,然后,申请一个二叉树结点大小的空间,对左右子结点赋为空。
2.创建一个二叉树根节点
定义一个指向二叉树结点的指针的指针即:
BinTreeNode**pbtree,或者是:
PBinTreeNode*pbtree;用于存放树的根结点,同时,将我们创建的二叉树的地址传给它即:
*pbtree=Create_BinTree();
3.创建一棵二叉树
首先我们定义一个DataType类型的变量i,用于存放我们输入的字符(即作为缓冲区),并用scanf函数去接收它,由于使用scanf函数时,会出现吸收我们输入的回车字符,并将会车作为接收的字符的情况发生,为了避免这种情况,我们用函数fflush(stdin)将缓冲区的字符全部冲掉,然后再吸收我们输入的字符,就可以完全避免此类问题的发生。
我们定义我们输入的字符是从a-z或者是A-Z,用字符@为我们结束当前结点左或者右结点的字符,然后递归调用左右子树,此时我们将一棵二叉树全整的创建出来了。
4.用先根的方法遍历一棵二叉树
先访问根结点,打印出它里面的信息,然后递归调用左子树和右子树。
5.用中根的方法遍历一棵二叉树
先递归调用左子树,打印出里面的信息,在打印出根结点信息,然后递归调用右子树,打印出里面的信息。
6.用后根的方法遍历一棵二叉树
先递归调用左子树,打印出里面的内容,然后递归调用右子树,打印出里面的内容,然后是根结点的内容。
7.打印出我们创建的二叉树的树型结构
先递归调用右子树,如果结点不为空的话,空格数加5,如果为空的话,就打印出右子树的内容,然后递归调用左子树。
8.打印出二叉树的叶子结点
如果当前结点的左右子树都为空的话,就打印出此结点的信息,如果左子树不为空的话,递归调用左子树,如果右子树不为空的话,递归调用右子树。
9.释放我们所申请的所有结点空间
如果当前的左子树不为空,则遍历左子树,如果右子树不为空的话,则遍历右子树,如果都不位空的话,分别调用左右子树,如果左右都为空的话,就释放左右结点空间,并将当前结点置为空。
10.主函数的安排:
先创建好我们要的二叉树,之后,我们就可以对此而二树进行多种操作,我们定义了6种集合操作,并对用户输入的信息进行检测,正确的提示出错信息,如果选择的是我们定义的操作之一的话,对应的我们设置出不同的case语句。
如果我们选择的是释放所有的结点空间的话,我们需要屏蔽掉所有的菜单信息,提示用户重新创建一棵二叉树,并对它进行重新操作。
如果我们选择退出,但是没有选择释放掉所有的节点空间时,我们需要考虑到此类的情形,应调用voidfreeAllNodes(PBinTreeNodepbnode)自动的释放掉所有的结点空间,正常的退出。
四、用户使用说明:
当用户还没有创建二叉树时,提示用户输入数据:
Pleaseinputchartothebinatree,@toexitcurrentnode:
Pleaseinputachar:
这时用户用键盘输入,每输入一个字符回车一次,输入为a-z或者是A-Z之间的字符,用‘@’字符作为结束当前结点的标识符
当用户,创建了二叉树之后,出现控制菜单:
Pleasechoosethemodeyouwanttooperatewiththebinatree:
1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
此时用户可以选择操作:
1.自动的打印出树型结构2.先根遍历3.中根遍历4.后根遍历
5.打印叶子结点6.释放所有结点空间0.退出
五、测试结果:
1.测试完全二叉树的情形:
输入(每输入一个字符回车一次):
ABC@@D@@EF@@G@@
自动的打印出树型结构:
Displaythebinatreedatadirectly:
G
E
F
A
D
B
C
三种遍历方式和叶子结点,测试如下:
先根:
DatainpreOrder:
ABCDEFG
中根:
DataininOrder:
CBDAFEG
后根:
DatainpostOrder:
CDBFGEA
打印叶子结点:
Leaves:
CDFG
释放所有结点空间:
Freeallnodes:
Allnodehavebeenfreedsuccessfully.
自动提示创建一棵新的二叉树:
Nowcreatinganewbinatree...
Pleaseinputchartothebinatree,@toexitcurrentnode:
Pleaseinputachar:
2测试非完全二叉树的情形
输入(每输入一个字符回车一次):
ABCD@@@@@
自动的打印出树型结构:
A
B
C
D
三种遍历方式和叶子结点,测试如下:
先根:
DatainpreOrder:
ABCD
中根:
DataininOrder:
DCBA
后根:
DatainpostOrder:
DCBA
打印叶子结点:
Leaves:
D
释放所有结点空间:
Freeallnodes:
Allnodehavebeenfreedsuccessfully.
自动提示创建一棵新的二叉树:
Nowcreatinganewbinatree...
Pleaseinputchartothebinatree,@toexitcurrentnode:
Pleaseinputachar:
如果我们想结束此次的操作,退出本程序,就可以输入0,程序自动的释放所有的结点空间:
Pleasechoosethemodeyouwanttooperatewiththebinatree:
1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
0
Dealingwiththelastjob,tofreeallnodes
Allnodehavebeenfreedsuccessfully
六、附录:
#include
#include
#include
#defineNULL0
#defineDataTypechar
typedefstructBinTreeNode*PBinTreeNode;
typedefPBinTreeNode*PBinTree;
structBinTreeNode
{DataTypeinfo;
PBinTreeNodellink;
PBinTreeNoderlink;
};
PBinTreeNodeCreate_BinTree(void);
PBinTreeCreate_BinTreeRoot(void)
{PBinTreepbtree;
pbtree=(PBinTree)malloc(sizeof(structBinTreeNode));
if(pbtree==NULL)pbtree=(PBinTree)realloc(pbtree,sizeof(structBinTreeNode));
*pbtree=Create_BinTree();
return(pbtree);
}
PBinTreeNodeCreate_BinTreeNode(void)
{PBinTreeNodepbnode;
pbnode=(PBinTreeNode)malloc(sizeof(structBinTreeNode));
if(pbnode==NULL)pbnode=(PBinTreeNode)realloc(pbnode,sizeof(structBinTreeNode));
elsepbnode->llink=pbnode->rlink=(PBinTreeNode)NULL;
return(pbnode);
}
intisalphabet(chari)
{
if(i>='a'&&i<='z'||i>='A'&&i<='Z'||i=='@')
return1;
elsereturn0;
}
PBinTreeNodeCreate_BinTree(void)
{PBinTreeNodepbnode;
DataTypei;
printf("Pleaseinputachar:
\t");
fflush(stdin);
scanf("%c",&i);
fflush(stdin);
while(!
isalphabet(i))
{
printf("Sorry,yourinputcharisnotinalphabet,pleaseinputagain:
");
scanf("%c",&i);
fflush(stdin);
}
if(i=='@')pbnode=NULL;
else
{
pbnode=(PBinTreeNode)malloc(sizeof(structBinTreeNode));
if(pbnode==NULL)
{
printf("Outofspace!
\n");
returnpbnode;
}
pbnode->info=i;
pbnode->llink=Create_BinTree();
pbnode->rlink=Create_BinTree();
}
returnpbnode;
}
voidoutputTree(PBinTreeNodepbnode,inttotalSpace)
{inti;
if(pbnode!
=NULL)
{
totalSpace+=5;
outputTree(pbnode->rlink,totalSpace);
for(i=0;iprintf("%c\n",pbnode->info);
outputTree(pbnode->llink,totalSpace);
}
}
voidpreOrder(PBinTreeNodepbnode)
{
if(pbnode==NULL)return;
printf("%c\t",pbnode->info);
preOrder(pbnode->llink);
preOrder(pbnode->rlink);
}
voidinOrder(PBinTreeNodepbnode)
{
if(pbnode==NULL)return;
inOrder(pbnode->llink);
printf("%c\t",pbnode->info);
inOrder(pbnode->rlink);
}
voidpostOrder(PBinTreeNodepbnode)
{
if(pbnode==NULL)return;
postOrder(pbnode->llink);
postOrder(pbnode->rlink);
printf("%c\t",pbnode->info);
}
voidleaves(PBinTreeNodepbnode)
{
if(pbnode->llink!
=NULL&&pbnode->rlink==NULL)
leaves(pbnode->llink);
if(pbnode->rlink!
=NULL&&pbnode->llink==NULL)
leaves(pbnode->rlink);
if(pbnode->llink!
=NULL&&pbnode->rlink!
=NULL)
{
leaves(pbnode->llink);
leaves(pbnode->rlink);
}
if(pbnode->llink==NULL&&pbnode->rlink==NULL)
{
printf("%c\t",pbnode->info);
return;
}
}
voidfreeAllNodes(PBinTreeNodepbnode)
{
if(pbnode->llink!
=NULL&&pbnode->rlink==NULL)
freeAllNodes(pbnode->llink);
if(pbnode->rlink!
=NULL&&pbnode->llink==NULL)
freeAllNodes(pbnode->rlink);
if(pbnode->llink!
=NULL&&pbnode->rlink!
=NULL)
{
freeAllNodes(pbnode->llink);
freeAllNodes(pbnode->rlink);
}
if(pbnode->llink==NULL&&pbnode->rlink==NULL)
{
free(pbnode->llink);
free(pbnode->rlink);
pbnode=NULL;
return;
}
}
intmain()
{PBinTreepbtree;
inti;
inttotalSpace=0;
printf("Pleaseinputchartothebinatree,@toexitcurrentnode:
\n");
pbtree=Create_BinTreeRoot();
printf("Displaythebinatreedatadirectly:
\n");
outputTree(*pbtree,totalSpace);
printf("Pleasechoosethemodeyouwanttooperatewiththebinatree:
\n");
printf("1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
");
scanf("%d",&i);
while(i>6||i<0)
{
printf("\nYouchoiceisillegalpleaseinputagain:
\n");
printf("1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
");
scanf("%d",&i);
}
while(i!
=0)
{
while(i>6||i<0)
{
printf("\nYouchoiceisillegalpleaseinputagain:
\n");
printf("1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
");
scanf("%d",&i);
}
while(i!
=0)
{
while(i>6||i<0)
{
printf("\nYouchoiceisillegalpleaseinputagain:
\n");
printf("1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
");
scanf("%d",&i);
}
while(i!
=6)
{
while(i>6||i<0)
{
printf("\nYouchoiceisillegalpleaseinputagain:
\n");
printf("1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
");
scanf("%d",&i);
}
switch(i)
{
case0:
printf("\nDealingwiththelastjob,tofreeallnodes...\n");
freeAllNodes(*pbtree);
printf("Allnodehavebeenfreedsuccessfully\n");
exit
(1);
getch();
case1:
printf("\nDisplaybinatree:
\n");
outputTree(*pbtree,totalSpace);
break;
case2:
printf("\nDatainpreOrder:
\n");
preOrder(*pbtree);
printf("\n\n");
break;
case3:
printf("\nDataininOrder:
\n");
inOrder(*pbtree);
printf("\n\n");
break;
case4:
printf("\nDatainpostOrder:
\n");
postOrder(*pbtree);
printf("\n\n");
break;
case5:
printf("\nLeaves:
\n");
leaves(*pbtree);
printf("\n\n");
}
printf("Pleasechoosethemodeyouwanttooperatewiththebinatree:
\n");
printf("1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
");
scanf("%d",&i);
}
if(i==6)
{
printf("\nFreeallnodes:
\n");
freeAllNodes(*pbtree);
printf("Allnodehavebeenfreedsuccessfully.");
}
printf("\n\nNowcreatinganewbinatree...\n");
printf("Pleaseinputchartothebinatree,@toexitcurrentnode:
\n");
pbtree=Create_BinTreeRoot();
printf("Displaythebinatreedatadirectly:
\n");
outputTree(*pbtree,totalSpace);
printf("Pleasechoosethemodeyouwanttooperatewiththebinatree:
\n");
printf("1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.freenodes0toexit:
");
scanf("%d",&i);
}
}
printf("\nDealingwiththelastjob,tofreeallnodes\n");
freeAllNodes(*pbtree);
printf("Allnodehavebeenfreedsuccessfully\n");
getch();
return0;
}
七.图形界面
根据提示一步步进行操作。