B树课程设计Word下载.docx
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1.设计并实现B-Trees数据结构，包含其上的基本操作，如节点的插入和删除等。
2.实现在B-trees树上的查找操作。
3.设计良好的运行界面，能够实现重复的操作。
1.3开发环境
开发系统：
Windows系统，处理器要求最低奔腾处理器，内存32m，建议在i5处理器，128m内存配置下调试。
编译集成软件：
Devc++开发软件。
Devc++是一个强大的C/C++软件开发工具，操作简单，使用非常广泛，称为很多程序员的首选开发工具。
2概要设计
2.1功能模块划分
主函数即main（）函数，主要实现B-Trees的建立，建立一棵满足要求的4节B-Trres树。
菜单介绍函数即meau（）函数，主要包括介绍各个功能的实现途径，并给操作者提供个操作界面。
插入元素函数即insertbtree（b）函数，主要有用户通过界面输入要插入的元素，首先判断要插入的元素是否已在B-Trees中，若不在则插入之。
删除函数即deletetree（b）函数，首先判断要删除的元素是否在B-Trees中若在该
B-Trees中则删除
查找函数即searchbtree（b）函数，由用户通过界面输入一个元素，查找该元素是否在该B-Trees中，若在就输出它在节点的位置。
图2.1主函数流程图
2.2系统流程图
B-树的主程序流程如图2.2所示
B-树的主程序流程如图2.3所示
3详细设计
3.1数据结构
B-树的数据类型：
typedefstructBTNode
{
intkeynum;
//结点中关键字的个数，即结点的大小structBTNode*parent;
//指向双亲指针
intkey[m+1];
//关键字向量
structBTNode*ptr[m+1];
//子树指针向量
}BTNode
3.2模块设计B-树插入新元素模块如图3.2所示
树插入元素函数流程图
B-树删除元素模块如图3.3所示
图3.3B-树删除元素函数流程图
B-树查找模块如图3.4所示
图3.5B-树查找元素模块流程图
4测试
4.1测试数据
图表4-1
序号
数据内容
说明
显示截图
1
3
查找，要查元素在B-树中
图4.2
2
5
查找，要查元素不在B-树中
图4.3
32
插入，插入元素不在B树中
图4.4
4
42
插入，插入元素在B-树中
图4.5
61
删除，删除元素在B-树中
图4.6
6
51
删除，删除元素不在B-树中
图4.7
4.2测试结果
界面主菜单运行结果如图4.1所示
图4.1主界面运行
查询B-树中元素运行结果分两种可能一是要查元素在B-树中，另一种是不在
要查元素在B-树中的运行结果如图4.2所示
图4.2查找B-树已有元素
要查不在元素在B-树中的运行结果如图4.3所示
图4.3查找B-树中没有元素
插入B-树中元素运行结果分两种可能一是要查元素在B-树中，另一种是不在要插入的元素在B-树中的运行结果如图4.4所示。
图4.4插入B-树已有元素
要插入的元素不在B-树中的运行结果如图4.5所示。
图4.5插入B-树中没有元素
插入B-树中元素运行结果分两种可能一是要查元素在B-树中，另一种是不在要删除的元素在B-树中的运行结果如图4.6所示。
图4.6删除B-树中已有元素
图4.8退出运行主界面
5总结历时两周的课程设计终于结束了，对于课程设计：
首先，关于程序方面，我发现即使对设计思路有了眉目，知道了所要用到的B-树的一
些知识，但是要把这些写成函数代码，其实还是一件非常不容易的事情。
再加上要完善设计思路，构造整个程序框架在内，都是一件工作量非常大的工作。
幸好，有很多资料可以在网路上搜到。
所以课程设计的第一天，我们搜集了很多关于B-树的资料，包括几种不同思路的程序代码，以及程序流程。
然后我们的工作就变成：
尽
量看懂并整理这些代码，然后再其基础上筛选需要的功能，按照自己的意愿来修改与完善
在操作界面的人性化上，我倒尽可能的做得很完善，无论从美观角度还是方便清楚操作，都实行了非常人性化的方式。
因为通常清楚程序的人，知道怎么操作以及该输入什么，而不清楚的人却有很大可能在细节方面输入错误导致程序运行失败，或是根本不知道应该怎么输入。
所以，尽可能的人性化的设计是非常有必要的，让不懂程序的人也可以正确的操作运行。
在调试程序的过程中，遇到了许多常识性的问题，通过不断的调试、改进，最终使程序能够运行，并且得到正确的运行结果。
在这个过程中，能够不断地发现问题，并且自己独立的去解决多遇到的问题，这是课程设计过程中所不可缺少的精神。
最后，做再次一下总结。
程序方面仍有为解决的问题，希望即便课设之后也可以努力将问题解决掉。
然后B-树的算法中，有些知道怎么做却很难清楚回答出来的问题，希望可以再好好的查找一下相关资料，将知识系统化、理论化、规范化。
参考文献
[1]顾泽元，刘文强编.数据结构.北京：
北京航空航天大学出版社，2011年.
[2]李素若，陈万华，游明坤编.数据结构（C语言描述），中国水利水电出版社，2014年.
[3]李素若，陈万华，游明坤编.数据结构习题解答及上机指导，中国水利水电出版社，2014年.
[4]谭浩强编.C语言设计.清华大学出版社，2011年.
附录源程序代码
#include<
stdio.h>
#include<
malloc.h>
stdlib.h>
#definem4//B-树的阶，设定为4
#definemax32767
//结点中关键字的个数，即结点的大小
structBTNode*parent;
}BTNode,*BTree;
//定义B-树的节点结构
intdata[20]={3,24,45,27,53,90,50,61,70,100,12,37,85,105,108,113,121,124,138,135};
BTreeT,R,R1;
intrag;
BTreesearchtree（intk）//查找建树时要插入元素的位置
intj;
BTreep1,q1;
p1=T;
while（p1）
for（j=1;
j<
m;
j++）if（p1->
key[j]>
k）break;
q1=p1;
p1=p1->
ptr[j-1];
}
rag=j-1;
returnq1;
voidsearch（BTreep2,inta）
j++）if（p2->
a）
break;
voidzimeau（）//介绍菜单
printf（"
\t\t\n"
）;
\t\t菜单简介\n"
\t\t1.查询结点信息\n"
\t\t2.插入新的结点\n"
\t\t3.删除结点\n"
\t\t4.退出\n"
intsearchbtree（intk）//查询要查元素在树中，若树中有该元素则打印否则打印说明无
inti,found=0;
BTreep;
p=T;
while（（!
found）&
&
（p->
ptr[0]!
=NULL））
for（i=1;
i<
i++）if（k<
=p->
key[i]）break;
if（p->
key[i]==k）
found=1;
else
p=p->
ptr[i-1];
ptr[0]==NULL）for（i=1;
if（found==0）
\t\t此元素不在该B-树中\n"
\t\t此元素元素在该B-树中\n"
\t\t该元素是B-树中结点的第%d元素\n"
i）;
returnfound;
voidinsertbtree（intx）//插入元素函数
intj,finished,s;
BTreeq,p;
finished=0;
q=searchtree（x）;
//查找要插入元素在B-树中的位置while（!
finished）
if（q->
keynum==0）//当要插入的元素所在结点是根节点,且为新申请的根结点
q->
ptr[0]=p;
ptr[1]=R;
key[1]=x;
q->
keynum++;
p->
parent=q;
R->
elseif（（q->
keynum!
=0）&
（q->
=NULL））//当要插入的元素所在结点是中间的结点x{
for（j=3;
j>
rag;
j--）{
key[j+1]=q->
key[j];
ptr[j+1]=q->
ptr[j];
}q->
ptr[j+1]=R;
key[j+1]=x;
else//当插入的元素所在结点是最下层的结点时
j--）q->
keynum<
m）//当插入节点后，结点的关键字数小于m时,插入新的元素完成
finished=1;
else//当插入新的结点后，结点的关键字数不小于m时将结点分裂
s=m/2+1;
x=q->
key[s];
key[s]=max;
keynum=s-1;
R=（BTNode*）malloc（sizeof（BTNode））;
//新申请一个结点来存放分裂的另一部分数据R->
key[1]=q->
key[s+1];
for（j=2;
=m;
j++）
{R->
key[j]=max;
ptr[j]=NULL;
}R->
ptr[0]=q->
ptr[s];
ptr[1]=q->
ptr[s+1];
keynum=1;
key[s+1]=max;
p=q;
q=q->
parent;
if（!
q）
R1=（BTNode*）malloc（sizeof（BTNode））;
//新申请一个节点作为根节点T=q=R1;
keynum=0;
parent=NULL;
j++）q->
for（j=0;
}else
search（q,x）;
//在一个结点中查找要插入元素的位置
voiddeletetree1（BTreeq,intj）//当要删除的节点是终端结点,j是要删除元素是节点的地几个元素
inti,h;
BTreep,q0,q1;
p=q->
for（h=0;
h<
h++）
ptr[h]==q）
if（h==0）
q1=p->
ptr[h+1];
q0=p->
ptr[h-1];
keynum>
=m/2）//当节点的数目不小于m/2
for（i=j;
i++）q->
key[i]=q->
key[i+1];
if（（q->
m/2）&
（q0->
=2||q1->
=2））//当结点的数目少于m/2但其左兄弟或右兄弟的结点数目大于时
if（q1->
=m/2）//右兄弟时
{q->
key[j]=p->
key[h];
key[h]=q1->
key[0];
for（i=0;
i++）
q1->
key[i]=q1->
keynum--;
else//左兄弟时
key[h]=q0->
key[q0->
keynum];
q0->
keynum]=q0->
keynum+1];
q0->
else//当结点的数目少于m/2且其左兄弟和右兄弟的结点数目小于时
if（h==0）//当该节点只有有兄弟时
key[1]=p->
key[1];
key[2]=q1->
keynum=2;
free（q1）;
for（i=1;
key[i]=p->
else//当该节点有左兄弟时
key[2]=q0->
free（q0）;
ptr[i]=p->
ptr[i+1];
voiddeletetree2（BTreeq,intj）//要插入节点是非终端结点
while（q->
ptr[0]）//找终端结点
=NULL）
ptr[0];
key[j]=q->
deletetree1（q,1）;
voiddeletetree（intk）
=NULL））//找到要插入节点的位置
if（k<
key[i]）
ptr[0]==NULL）
//找到要插入节点的位置
//当要删除元素是终端结点
//当插入节点不是终端结点
//查询要删除元素是否在树中
deletetree1（p,i）;
deletetree2（p,i）;
intsearchbtree1（intk）
=NULL））{
}if（p->
B-树中可以删除否则
//返回值，1代表该元素在无法删除returnfound;
intrumeau（）//提供给读者自己的选择
intc;
printf（"
\t\t\t\t请输入您的选择：
"
scanf（"
%d"
&
c）;
returnc;
voidmeau（）//菜单选项函数
inta,b,rate;
\t\t%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c\n"
33,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3）;
do{
zimeau（）;
3
a=rumeau（）;
//子菜单switch（a）
case1:
system（"
cls"
\t\t请输入要查找的元素:
"
b）;
rate=searchbtree（b）;
//在B-树中查找元素函数break;
case2:
\t\t请输入要插入的元素:
scanf（"
//查询要插入的元素是否在该B-树中if（rate==0）
\t\t该元素不在此B-树中，故可插入之"
insertbtree（b）;
//插入新元素函数
\t\t该元素已在B-树中，不需要再插入\n"
break;
case3:
\t\t请输入要删除的元素:
rate=searchbtree1（b）;
if（rate==0）
\t\t由于该元素不在此B-树中，故无法删除\n"
else
{printf（"
\t\t该元素在此B-树中，可删除\n"
deletetree（b）;
//删除B-树中的元素调用函数
}while（a!
=4）;
voidmain（）
intx,i,finished,s,j;
color1B"
//背景颜色显示函数
T=（BTNode*）malloc（sizeof（BTNode））;
T->
for（i=0;
3;
key[i+1]=data[i];
key[4]=max;
5;
ptr[i]=NULL;
for（i=3;
20;
x=data[i];
j--）
{q->
m）//当插入节点后，结点的关键字数小于m时,插入新的元素完成
//当插入新的结点后，结点的关键字数不小于m时将结点分裂
{R->
if（R->
ptr[0]->
parent=R;
ptr[1]->
ptr[s]=NULL;
ptr[s+
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