二叉排序树的基本操作.docx
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二叉排序树的基本操作
井冈山大学
电子与资讯工程学院
数据结构课程设计报告
（2012——2013年度第一学期）
课程名称：
数据结构课程设计
题目一：
6.4.1二叉排序树基本操作的实现
院系：
计算机科学系
班级：
10软件本二班
姓名：
XX
学号：
100913005
指导教师：
孙凌宇老师
成绩：
2012年12月01日
成绩评定
一、指导教师评语
二、成绩
成绩
备注
指导教师：
日期：
年月日
设计题目<一>：
6.4.1二叉排序树基本操作的实现
一、设计要求
1．问题描述
从键盘读入一组数据，建立二叉排序树并对其进行查找、插入、遍历、打印输出操作。
测试数据元素关键词序列为｛11，33，44，55，58，79，88｝.
1．需求分析
（1）建二叉排序树。
按照用户需要的二叉排序树，构建二叉排序树。
（2）按照树形结构打印输出二叉排序树。
（3）对二叉排序树进行遍历操作。
（4）对二叉排序树进行查找，包括成功和不成功两种情况，并给出查找长度。
（5）对二叉排序树进行插入操作。
二、概要设计
1．主接口设计
图1二叉排序树操作程序主菜单
2．存储结构设计
本程序主要采二叉树结构类型来表示二叉排序树。
其中二叉树节点由1个表示关键词的分量组成，还有数据域（data）、左孩子指针域（Lchild）、和右孩子指针域（Rchild）。
3．系统功能设计
本程序除了完成二叉排序树的创建功能外还设置了5个子功能菜单。
由于这5个子功能都是建立在二叉排序树的构造上，所以二叉排序树的创建由主函数main（）实现。
5个子功能的设计描述如下：
（1）建立二叉排序树。
根据系统提示，输入节点的关键词，并以-1作为结束的标识符。
该功能由BstreeCreate（）函数实现。
（2）树状输出二叉排序树。
树状输出二叉排序树有函数TranslevelPrint（）实现。
当用户选择该功能时，系统即以树状的形式输出用户所创建的二叉排序树。
（3）在二叉排序树中插入新结点。
由函数BstreeInsert（）实现。
当用户选择该功能时，系统即在二叉排序树中自动插入添加的新结点，构建新的二叉排序树。
（4）在二叉排序树中查找结点。
由函数BstreeSearch（）实现。
该功能按照二叉排序树数组元素的顺利对比找出关键词key，查找成功就给出查找长度，否则输出无此结点。
（5）遍历二叉排序树。
由函数voidTraverse（）实现。
该功能是将输入的数组元素按顺序依次输出。
三、模块设计
1．模块设计
本程序包含两个模块：
主程序模块和二叉排序树操作模块。
其调用关系如图2
图2二叉排序树模块调用关系
2．系统子程序及功能设计
本系统共设计了5个子程序，个程序的的函数名及其功能说明如下：
BstreeCreate（）;//创建二叉排序树
BstreeInsert（Bstreetree,intkey）;//插入
BstreeSearch（Bstreetree,intkey）;//查找
voidTraverse（Bstreetree）;//遍历
voidTranslevelPrint（Bstreebt）;//树状打印
3．函数主要调用关系图
图3函数主要调用关系
四、详细设计
1．数据类型定义
typedefstructBstnode
{//本系统采用二叉树结构存储节点信息
intkey;//数据域
structBstnode*lchild,*rchild;//左右孩子指针域
}Bstnode,*Bstree;
2．系统主要子程序详细设计
（1）主函数模块和工作区模块设计
voidmain（）
{
system（"color9E"）;
Bstreetree=NULL,p;
intkey1,key2,key3;
intselect,flag;
printf（"______________________________________________________________\n"）;
printf（"||\n"）;
printf（"|-----------------欢迎使用二叉排序树基本操作程序---------------|\n"）;
printf（"|---_____________________________________---|\n"）;
printf（"|---︱----菜单选项----︱---|\n"）;
printf（"|---︱1.创建二叉排序树2.打印操作︱---|\n"）;
printf（"|---︱3.插入操作4.查找操作︱---|\n"）;
printf（"|---︱5.遍历操作6.退出操作︱---|\n"）;
printf（"|---⊥＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿⊥---|\n"）;
printf（"|-----------------【零式】制作—QQ:
461595940-----------------|\n"）;
printf（"|______________________________________________________________|\n"）;
printf（"【零式提醒】请输入您的选择并回车：
"）;
while（select!
=6）
{
scanf（"%d",&select）;
switch（select）
{
case1:
printf（"【零式提醒】请输入一组数据元素,两两之间用空格隔开,结尾以-1结束:
\n"）;
tree=Create（）;
printf（"\n"）;
break;
case2:
printf（"【零式提醒】树形图打印输出如下:
\n"）;
TranslevelPrint（tree）;
break;
case3:
printf（"【零式提醒】请插入一个新的节点:
"）;
scanf（"%d",&key1）;
if（Tree==NULL）
printf（"【零式提醒】请先创建二叉树，再进行插入操作!
"）;
else
{
Insert（Tree,key1）;
printf（"【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
"）;
}
printf（"\n"）;
break;
case4:
printf（"【零式提醒】请输入查找的数据:
"）;
scanf（"%d",&key2）;
p=Search（Tree,key2）;
break;
case5:
printf（"【零式提醒】遍历后的序列为:
\n"）;
Traverse（Tree）;
printf（"\n【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
\n"）;
break;
case6:
printf（"【零式制作】欢迎再次使用!
"）;
flag=0;break;
default:
printf（"【零式提醒】您的输入错误，请重新输入：
"）;
break;
}
}
}
（2）建立二叉排序树模块
BstreeCreate（）
{
intkey,flag=0;//标志
Bstreetree=NULL;//初始化空树
scanf（"%d",&key）;
while（key!
=-1）//创建二叉排序树以-1为结束
{flag=1;
tree=Insert（tree,key）;//逐个插入节点
scanf（"%d",&key）;
}
if（flag）
printf（"【零式提醒】二叉排序树已创建成功!
\n"）;
printf（"【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
"）;
returntree;
}
（3）树状输出二叉排序树
voidTranslevelPrint（Bstreebt）
{//本算法实现二叉树的按层打印
structnode
{
Bstreevec[MAXLEN];//存放树结点
intlayer[MAXLEN];//结点所在的层
intlocate[MAXLEN];//打印结点的位置
intfront,rear;
}q;//定义队列q
inti,j=1,k=0,nLocate;
q.front=0;q.rear=0;//初始化队列q队头，队尾
printf（""）;
q.vec[q.rear]=bt;//将二叉树根结点如队列
q.layer[q.rear]=1;
q.locate[q.rear]=20;
q.rear=q.rear+1;
while（q.front{
bt=q.vec[q.front];
i=q.layer[q.front];
nLocate=q.locate[q.front];
if（j{
printf（"\n"）;printf（"\n"）;
j=j+1;k=0;
while（k{
printf（""）;k++;
}
}
while（k<（nLocate-1））//利用结点深度控制横向位置
{
printf（""）;k++;
}
printf（"%d",bt->key）;
q.front=q.front+1;
if（bt->lchild!
=NULL）//存放在左子树，将左子树根结点如队列
{
q.vec[q.rear]=bt->lchild;
q.layer[q.rear]=i+1;
q.locate[q.rear]=（int）（nLocate-pow（2,NLAYER-i-1））;
q.rear=q.rear+1;
}
if（bt->rchild!
=NULL）//存放右子树，将右子树根结点入队列
{
q.vec[q.rear]=bt->rchild;
q.layer[q.rear]=i+1;
q.locate[q.rear]=（int）（nLocate+pow（2,NLAYER-i-1））;
q.rear=q.rear+1;
}
}
printf（"\n【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
\n"）;
}
五、测试分析
请根据程序提示进行操作和使用。
各子功能测试运行结果如下。
（1）创建二叉排序树
在主菜单下，用户输入1并回车，运行结果如图4（a）所示。
图4（a）创建二叉排序树
然后输入数据元素，以-1为结尾并回车，运行结果如图4（b）所示。
图4（b）创建二叉排序树
（2）树状打印二叉排序树
根据提示输入2并回车，运行结果如图5所示。
图5树形打印二叉排序树
（3）在二叉排序树中插入新结点。
根据提示输入3并回车，运行结果如图6（a）所示。
图6（a）二叉排序树插入新结点
根据提示，输入想要插入的结点元素，例如插入9并回车，运行结果如图6（b）所示。
图6（b）二叉排序树插入新结点
然后再次输入2并回车，查看二叉排序树打印结果，如图6（c）所示。
图6（c）二叉排序树插入新结点
（4）根据提示输入4并回车进行查找操作，运行结果如图7（a）所示。
如图7（a）查找二叉排序树结点元素
然后根据提示操作，例如输入12并回车，运行结果如图7（b）所示。
图7（b）查找二叉排序树结点元素
继续输入4并回车，输入想要查找的结点元素（例如33）并回车，运行结果如图7（c）所示。
图7（c）查找二叉排序树结点元素
（5）对二叉排序树进行遍历。
根据提示输入5并回车，运行结果如图8所示。
图9遍历二叉排序树
（6）退出。
根据提示输入6并回车，即退出此操作程序。
六、用户手册
（1）本程序执行文件为“二叉排序树的基本操作的实现.exe”。
（2）进入本程序之后，首先按照提示创建二叉排序树（末尾以-1结束）。
如按下列次序顺序读入字符：
11334455587988-1
（3）用户可以根据菜单的提示选择相应的数字，进入相应的子菜单，在创建二叉排序树时注意以0为输入结束标志，在创建完成后可立即进行遍历，看创建的是否有误。
此外，本程序关键字既是节点的关键字也是节点的信息。
七、调试报告
（1）调试过程中最常见的便是代码输入错误，如字母大小写、顺序颠倒、符号的半/全角使用等一些问题，都是在调试过程中逐一改正的。
（2）本程序是在二叉树的基本操作的基础上进行深入修改，根据他人建议和意见统改而做，由于本人水平有限，难免在执行程序时会发生错误。
但只要根据本程序的说明操作就可以完成本程序特定的功能操作。
（3）我想以后还可以给此程序添加其它一些功能，例如创建平衡二叉排序树；对创建的二叉排序树进行删除，匹配等操作，如何解决程序顺利执行而不会陷入死循环一些问题等等。
（4）感想：
由于为了简化程序的复杂度，本程序只以整形的关键字作为节点的唯一信息，但本程序能够很好的实现二叉排序树的基本操作。
在调试程序过程中，对左右孩子的处理是难点，其中出现了许多的错误，但通过错误的改正也加深了对二叉排序树的认识。
Ps：
忘记了在程序出错时进行截图保存！
八、程序清单
#include
#include
#include
#include
#defineMAXLEN100
#defineNLAYER4
//******二叉排序树的数据结构**********
typedefstructBstnode
{
intkey;
structBstnode*lchild,*rchild;
}Bstnode,*Bstree;
BstreeTree=NULL;
BstreeCreate（）;//创建二叉排序树
BstreeInsert（Bstreetree,intkey）;//插入
BstreeSearch（Bstreetree,intkey）;//查找
voidTraverse（Bstreetree）;//遍历
voidTranslevelPrint（Bstreebt）;//树状打印
//************创建二叉排序树**********
BstreeCreate（）
{
intkey,flag=0;//标志
Bstreetree=NULL;//初始化空树
scanf（"%d",&key）;
while（key!
=-1）//创建二叉排序树以-1为结束
{flag=1;
tree=Insert（tree,key）;//逐个插入节点
scanf（"%d",&key）;
}
if（flag）
printf（"【零式提醒】二叉排序树已创建成功!
\n"）;
printf（"【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
"）;
returntree;
}
//******树状打印输出二叉排序树********
voidTranslevelPrint（Bstreebt）
{//本算法实现二叉树的按层打印
structnode
{
Bstreevec[MAXLEN];//存放树结点
intlayer[MAXLEN];//结点所在的层
intlocate[MAXLEN];//打印结点的位置
intfront,rear;
}q;//定义队列q
inti,j=1,k=0,nLocate;
q.front=0;q.rear=0;//初始化队列q队头，队尾
printf（""）;
q.vec[q.rear]=bt;//将二叉树根结点如队列
q.layer[q.rear]=1;
q.locate[q.rear]=20;
q.rear=q.rear+1;
while（q.front{
bt=q.vec[q.front];
i=q.layer[q.front];
nLocate=q.locate[q.front];
if（j{
printf（"\n"）;printf（"\n"）;
j=j+1;k=0;
while（k{
printf（""）;k++;
}
}
while（k<（nLocate-1））//利用结点深度控制横向位置
{
printf（""）;k++;
}
printf（"%d",bt->key）;
q.front=q.front+1;
if（bt->lchild!
=NULL）//存放在左子树，将左子树根结点如队列
{
q.vec[q.rear]=bt->lchild;
q.layer[q.rear]=i+1;
q.locate[q.rear]=（int）（nLocate-pow（2,NLAYER-i-1））;
q.rear=q.rear+1;
}
if（bt->rchild!
=NULL）//存放右子树，将右子树根结点入队列
{
q.vec[q.rear]=bt->rchild;
q.layer[q.rear]=i+1;
q.locate[q.rear]=（int）（nLocate+pow（2,NLAYER-i-1））;
q.rear=q.rear+1;
}
}
printf（"\n【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
\n"）;
}
//******************插入******************
BstreeInsert（Bstreetree,intkey）
{
Bstreep=tree;
Bstrees,f;
while（p!
=NULL）
{
f=p;
if（key==p->key）
returntree;
if（keykey）
p=p->lchild;
else
p=p->rchild;
}
s=（Bstree）malloc（sizeof（Bstnode））;
s->key=key;
s->lchild=NULL;
s->rchild=NULL;
if（tree==NULL）
{
Tree=s;//赋给根节点
returns;
}//新节点为二叉排序树的根
if（keykey）
f->lchild=s;
else
f->rchild=s;
returntree;
}
//**************查找**************
BstreeSearch（Bstreetree,intkey）
{
Bstreep=tree;
intflag=0;
inti=1;
if（p==NULL）
{
printf（"【零式提醒】请先创建二叉树，在进行查找操作!
"）;
returnp;
}
while（p!
=NULL）
{
if（p->key==key）
{
printf（"【零式提醒】查询到该节点!
它的长度为%d\n",i）;
printf（"【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
\n"）;
flag=1;
return（p）;
break;
}
i++;
if（keykey）
p=p->lchild;
else
p=p->rchild;
}
if（flag==0）
{
printf（"【零式提醒】查询不到关键字为%d的节点!
\n",key）;
printf（"【零式提醒】看菜单请选择您需要的操作并按回车继续!
\n"）;
returnNULL;
}
}
//***************遍历******************
inti=1;//标志避免递归时多次输出
voidTraverse（Bstreetree）
{
if（Tree==NULL&&i）
{
printf（"【零式提醒】请先创建二叉树，在进行遍历操作!
"）;
return;
}
if（tree）
{
i=0;
Traverse（tree->lchild）;
printf（"%d\t",tree->key）;
Traverse（tree->rchild）;
}
}
//*************主函数*******************
voidmain（）
{
system（"color9E"）;
Bstreetree=NULL,p;
intkey1,key2,key3;
intselect,flag;
printf（"______________________________________________________________\n"）;
printf（"||\n"）;
printf（"|-----------------欢迎使用二叉排序树基本操作程序---------------|\n"）;
printf（"|---_____________________________________---|\n"）;
printf（"|---︱----菜单选项----︱---|\n"）;
printf（"|---︱1.创建二叉排序树2.打印操作
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