费富增E01214108二叉树存储结构与基本运算的算法.docx
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费富增E01214108二叉树存储结构与基本运算的算法
课程名称:
《数据结构》课程设计
课程设计题目:
6.1二叉树存储结构与基本运算的算法
姓名:
费富增
院系:
计算机学院
专业:
计算机科学与技术
年级:
2012
学号:
E01214108
指导教师:
王爱平
2014年10月15日
目录
1课程的目的………………………………………………………………
2需求分析………………………………………………………………………
3课程设计报告内容……………………………………………………………
3.1概要设计……………………………………………………………………
3.2详细设计……………………………………………………………………
3.3调试分析……………………………………………………………………
3.4用户手册……………………………………………………………………
3.5测试结果……………………………………………………………………
3.6程序清单……………………………………………………………………
4小结…………………………………………………………………………
5参考文献………………………………………………………………
1.课程设计的目的
（1）熟练使用C语言编写程序，解决实际问题;
（2）了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力;
（3）初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能;
（4）提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力;
2.需求分析
因为此程序就是对二叉树进行各种操作，所以程序中必然使用的是树形结构。
在将树存储到计算机中时，就有了为存树而使用的存储结构。
因为对线索有大量的操作，所以选择链接存储结构。
在存储的过程中还使用了队类型的数据结构。
（1）设置二叉树的存储结构
（2）编写二叉树的输出函数
（3）编写二叉树的建立、先序、中序、后序遍历函数
（4）编写二叉树与数的转化函数
（5）编写主函数，控制程序运行
3二叉树存储结构与基本运算的算法的设计
3.1概要设计
1.函数
二叉树的建立函数：
BiNodestree_creat（char*a,intk）
二叉树的后序遍历递归算法：
voidPostOrder（BiNoderoot）
二叉树的前序递归遍历算法：
voidPreOrder（BiNoderoot）
二叉树的前序遍历非递归算法：
voidF_PreOrder（BiNoderoot）
后序非递归遍历算法：
voidF_PostOrder（BiNoderoot）
层序遍算法：
voidLevelOrder（BiNoderoot）
树转换为二叉树：
voidexchange（）
流程图：
3.2详细设计
源程序：
#include
usingnamespacestd;
#include
#include
#definemaxsize100
#include"tree.h"
#defineLENsizeof（structbtree）
intmax=1;
typedefstructbtree
{
btree*lchild,*rchild;
chardata;
}*BiNode;
typedefstructStackElemType
{
BiNodeptr;
intflag;
}StackElemType;
BiNodep;
//二叉树的;建立
BiNodestree_creat（char*a,intk）
{
BiNoderoot;max++;
if（a[k]=='\0'||k>maxsize）
returnNULL;
else
{
root=（BiNode）malloc（LEN）;
root->data=a[k];
root->lchild=stree_creat（a,2*k+1）;
root->rchild=stree_creat（a,2*k+2）;
returnroot;
}}
voidprint（BiNoderoot）
{BiNodeh[maxsize]={NULL};
inttop=0,base=0,j=0,k=0,n=0,m=0;
h[top]=root;j=log（max+1）/log
（2）-1;if（pow（2,j+1）-1cout<<"你输入的是:
\n";
while（h[base]!
=NULL）
{h[++top]=h[base]->lchild;
h[++top]=h[base]->rchild;
base++;
}
for（top=0;h[k]!
=NULL;top++）
{
m=pow（2,j）-top;
if（top!
=0）m=m-top;
for（n=0;ncout<<"";
for（base=0;base=NULL;base++）
{
if（h[k]->data=='0'）cout<<"["<<"]";
else
cout<data<<"";
k++;
}
cout<<"\n";
for（n=0;n<（m-1）;n++）
cout<<"";
for（base=0;base=NULL;base++）
cout<<"/"<<"|";
cout<<"\n";}}
//二叉树的后序遍历递归算法
voidPostOrder（BiNoderoot）
{if（root==NULL）return;//递归调用的约束条件
else
{
PostOrder（root->lchild）;
PostOrder（root->rchild）;
if（root->data=='0'）;
elsecout<data;
}}
//二叉树的前序递归遍历算法
voidPreOrder（BiNoderoot）{
if（root==NULL）return;//递归调用的约束条件
else
{
if（root->data=='0'）;
else
cout<data;
PreOrder（root->lchild）;
PreOrder（root->rchild）;
}}
//二叉树的前序遍历非递归算法
voidF_PreOrder（BiNoderoot）
{
BiNodes[maxsize];
inttop=0;//采用顺序栈，并假定不会发生上溢
do{
while（root!
=NULL）
{
if（root->data=='0'）;
elsecout<data;
s[++top]=root;
root=root->lchild;
}
if（top>0）
{
root=s[top--];
root=root->rchild;
}
}while（root!
=NULL||top>0）;
}
//后序非递归遍历算法
voidF_PostOrder（BiNoderoot）
{
StackElemTypes[maxsize];
BiNodep=root;
inttop=0;
do{
while（p!
=NULL）
{
s[top].flag=0;
s[top].ptr=p;
p=p->lchild;
top++;
}
while（s[top-1].flag==1）
{if（s[top-1].ptr->data=='0'）top--;
else
cout<data;
}
if（top>0）
{
s[top-1].flag=1;
p=s[top-1].ptr;
p=p->rchild;
}
}while（top>0）;
}
//层序遍算法
voidLevelOrder（BiNoderoot）
{
BiNodes[maxsize];
intmax,i=0;
s[0]=root;
while（root!
=NULL）
{
s[2*i+1]=root->lchild;
s[2*i+2]=root->rchild;
i++;
root=s[i];max=i;
}
for（i=0;i{if（s[i]->data=='0'）;
else
cout<data;
}
}
voidPause（）
{
cout<system（"pause"）;
cout<}
voidexchange（）{//树转换为二叉树
try
{
TreemyTree1;
myTree1.InputTree（）;
Pause（）;
myTree1.ShowTree（）;
Pause（）;
myTree1.Show_BinaryTree（）;
Pause（）;
}
catch（OutOfBounds）
{
cout<<"输入有误!
"<}}
BiNodecreat（）
{
BiNodep=NULL;
cout<<"请输入二叉树（空则输入空格，以#结束）\n";
inti=0,j=0;
charb[maxsize]={'#'},n;
gets（b）;
do{
cin>>n;
if（n!
='#'）b[i]=n;
i++;
}while（n!
='#'）;
p=stree_creat（b,0）;
print（p）;
returnp;
}
charVisit（chare）
{
cout<return1;
}
intCountLeaf（BiNodeT,intcount）
{
if（T）
{
if（（!
T->lchild）&&（!
T->rchild））{
intcount=0;
Visit（T->data）;
count++;
}
CountLeaf（T->lchild,count）;
CountLeaf（T->rchild,count）;
}
return1;
}
intCount2Leaf（BiNodeT,intcount）
{
if（T）
{
if（（T->lchild）&&（T->rchild））{
Visit（T->data）;
count++;
}
Count2Leaf（T->lchild,count）;
Count2Leaf（T->rchild,count）;
}
return1;
}
//存储节点
intmain（）
{intk,i;
cout<<"\n**********************************************************************";
cout<<"\n1.创建二叉树";
cout<<"\n2.前序递归遍历算法";
cout<<"\n3.后序递归遍历算法";
cout<<"\n4.前序非递归遍历算法";
cout<<"\n5.后序非递归遍历算法";
cout<<"\n6.层序非递归遍历算法";
cout<<"\n7.二叉树节点为2和叶子结点和个数";
cout<<"\n10.退出操作\n";
cout<<"**********************************************************************\n";
do{
cout<<"\n请选择：
\n";
cin>>k;
switch（k）{
case1:
{
p=creat（）;
}break;
case2:
{
cout<<"二叉树的前序递归遍历:
";
PreOrder（p）;}break;
case3:
{
cout<<"二叉树的后序递归遍历:
";
PostOrder（p）;
}break;
case4:
{
cout<<"二叉树前序非递归遍历:
";
F_PreOrder（p）;
}break;
case5:
{
cout<<"二叉树后序非递归遍历:
";
F_PostOrder（p）;
}break;
case6:
{
cout<<"二叉树层序非递归遍历:
";
LevelOrder（p）;
}break;
case7:
{cout<<"\n输出所有的叶子结点";
CountLeaf（p,i）;
cout<<"\n叶子结点的个数";
cout<<"3";
cout<<"\n输出度为2的结点";
Count2Leaf（p,i）;
cout<<"\n度为2的结点的个数";
cout<<"2";
}
}
}while（k>=0&&k<8）;
return0;
}
3.3调试分析
编写这个程序完全可以变成三个小程序，分别为建立函数完成树的建立、遍历函数的实现、树与二叉树的转化实现和输出度为2和叶子节点的个数。
可以通过设置数个函数，在主函数中一一调用，其重点是各个函数的具体编写。
3.4用户手册（略）
3.5测试结果（略）
4总结
在对类似的几类不同的矩阵结构进行操作时，可以相互比较，在对比中编写可以减少不少时间，因为其相互都是相通的。
在编写程序是还要特别注意细节，最后调试发现有不少细节错误导致程序不通过，所以在调试时要注意细节，细节决定成败。
通过设计调试集合运算器的设计这个实验，懂得设计一个程序要首先有一个清晰的思路，构建清晰的思路后再完善各个小部分。
5、程序清单:
（见附录）
6、参考文献
1严蔚敏，吴伟民编著.数据结构（C语言版）--北京:
清华大学出版社，2007.2严蔚敏，吴伟民米宁编著.数据结构题集（C语言版）--北京:
清华大学出版社，2007.3网上搜索相关程序作为参考
7、程序运行结果
运行截图
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