二叉树结点的左右子树交换课程设计报告.docx
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二叉树结点的左右子树交换课程设计报告
目录
一需求分析2
二概要设计2
三详细设计3
四调试分析和测试结果5
五总结7
六参考文献8
七致谢8
八附录8
一需求分析
问题描述：
交换二叉树中所有结点的左、右子树，该二叉树以二叉链表作为存储结构。
基本思想：
设二叉树的根指针为s，且以二叉链表表示，可利用一个类型为Q的指针队列来实现，且设队列单元包含两个域，一个为front，一个为rear，整个队列容量为maxsize，当树非空时，将当前的树根结点入队列，同时将当前队列顶元素出队列当作根结点，然后依据当前的根结点是否具有孩子结点来判定是否将其左、右指针进行交换；再将交换后的左指针或右指针入队列，这样反复进行，直到队列空为止。
图1-1是该课题的功能模块图：
图1-1
二概要设计
该课题主要分为三个功能模块：
重新建立二叉树、交换左右子数、先根遍历二叉树。
这里主要用到了队列及二叉树的知识，先对二叉树进行层次遍历，然后再进行左右子树交换操作，最后再进行先根遍历二叉树，这就实现了二叉树节点的左右子树交换。
三个功能模块相互独立又相互关联，独立仅在于各自操作互不影响，而关联在于后两个功能可以对当前建立的二叉树进行操作，产生不同的结果。
该功能流程图（图2-1）如下：
三详细设计
本课题为二叉树结点的左、右子树的交换，主要分为三个模块：
重新建立二叉树、交换左右子数、先根遍历二叉树。
各模块的详细设计如下：
首先定义结构体类型及二叉树结点类型，如下所示：
typedefchardatatype;//树的结点数据类型为字符型，可以根据需要修改
typedefstructnode*pointer;//定义二叉树结点类型
structnode{
datatypedata;//结点数据
pointerlchild,rchild;//左右孩子结点
};
三个模块各写三个函数，分别如下所示：
bitreelevel_creat（）//由层次序列建立二叉树，返回根指针
{
charch;
ch=cin.get（）;
intfront,rear;
pointerroot,s;
root=NULL;//置空二叉树
front=rear=0;//置空队列
//while（cin>>ch,ch!
='!
'）
while（cin>>ch,ch!
='!
'）
{
if（ch!
='@'）//非虚结点，建立新结点
{
s=newnode;
s->data=ch;
s->lchild=s->rchild=NULL;
}
elses=NULL;
rear++;
Q[rear]=s;//不管结点是否为虚都要入队
if（rear==1）{root=s;front=1;}//第一个点是根，要修改头指针，他不是孩子
elseif（s&&Q[front]）//孩子和双亲都不是虚结点
if（rear%2==0）Q[front]->lchild=s;//rear是偶数，新结点是左孩子
else
{
Q[front]->rchild=s;//rear是奇数，新结点是右孩子
front++;
}
}
returnroot;
}
voidexchange（bitreet）//交换左右子数函数
{
pointerp;
if（t==NULL）return;//空树，直接返回
p=t->lchild;t->lchild=t->rchild;t->rchild=p;//交换
exchange（t->rchild）;//遍历原左子树
exchange（t->lchild）;//遍历原右子树
}
voidpreorder（bitreet）//先根遍历函数
{
if（t==NULL）
return;
cout<data<<"";//先访问跟
preorder（t->lchild）;//先根遍历左子树
preorder（t->rchild）;//先根遍历右子树
flag=1;
}
四调试分析和测试结果
本人主要编写main（）函数及先根遍历函数，主函数还是比较简单，就是先根遍历函数有一个小问题：
输入的的第一个树即根结点始终打印不出来，分析代码，也没发现什么错误，比较纠结。
下面是测试结果截图：
图4-1为程序运行首页。
图4-1
图4-2为输入二叉树结点的界面。
图4-2
图4-3为操作菜单。
图4-3
图4-4为左右二叉树交换成功。
图4-4
图4-5为先根遍历输出结果。
图4-5
五总结
在刚选到该课题的时候，感觉挺茫然的，不知从何处入手。
毕竟一个寒假过来，上学期学的数据结构知识也忘的差不多了，并且学的也不是很扎实，所以感觉无从下手。
在队友的相互帮助下，我们开始加紧的看书，去图书馆借资料以及上网进行搜索相关的资料，并慢慢的开始做起来。
我们这组三人，分工也比较明确，各自主要负责自己的模块。
二本人负责先序遍历模块以及主函数的的编写。
在编码过程中，我们遇到了很多小问题，以及一些因粗心而造成的错误，我们都一一解决了。
只是我这个环节还有一个问题没有得到解决，就是输出先根遍历的结果时根节点没输出来。
这个问题困扰我两天，一直没有得到解决。
这个需要以后再继续学习、探究。
总的来说，由于时间有限，本次课程设计“马马虎虎”地完成了。
从理论到实践，在整整一个星期的日子里，我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
六参考文献
1.严蔚敏吴伟明数据结构（C语言版）--清华大学出版社
2.csdn论坛网址：
七致谢
完成该课题的设计，离不开队友的相互配合、同学的帮助及老师的指导，在此表示十分感谢！
八附录
//源代码
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
/*二叉树类型的定义（二叉链表形式储存）*/
typedefchardatatype;//树的结点数据类型为字符型，可以根据需要修改
typedefstructnode*pointer;//定义二叉树结点类型
structnode{
datatypedata;//结点数据
pointerlchild,rchild;//左右孩子结点
};
typedefpointerbitree;//定义二叉树类型
/*先根遍历交换左右子树*/
/*层次遍历序列生成*/
constintmaxsize=100;
intflag=0;
pointerQ[maxsize+1];
bitreelevel_creat（）//由层次序列建立二叉树，返回根指针
{
charch;
ch=cin.get（）;
intfront,rear;
pointerroot,s;
root=NULL;//置空二叉树
front=rear=0;//置空队列
//while（cin>>ch,ch!
='!
'）
while（cin>>ch,ch!
='!
'）
{
if（ch!
='@'）//非虚结点，建立新结点
{
s=newnode;
s->data=ch;
s->lchild=s->rchild=NULL;
}
elses=NULL;
rear++;
Q[rear]=s;//不管结点是否为虚都要入队
if（rear==1）{root=s;front=1;}//第一个点是根，要修改头指针，他不是孩子
elseif（s&&Q[front]）//孩子和双亲都不是虚结点
if（rear%2==0）Q[front]->lchild=s;//rear是偶数，新结点是左孩子
else
{
Q[front]->rchild=s;//rear是奇数，新结点是右孩子
front++;
}
}
returnroot;
}
/*交换左右子数*/
voidexchange（bitreet）
{
pointerp;
if（t==NULL）return;//空树，直接返回
p=t->lchild;t->lchild=t->rchild;t->rchild=p;//交换
exchange（t->rchild）;//遍历原左子树
exchange（t->lchild）;//遍历原右子树
}
/*二叉树的先根遍历*/
voidpreorder（bitreet）//先根遍历
{
if（t==NULL）
return;
cout<data<<"";//先访问跟
preorder（t->lchild）;//先根遍历左子树
preorder（t->rchild）;//先根遍历右子树
flag=1;
}
/*voidstop（）
{
//cout<<"\n按任意键继续：
";
getch（）;
}*/
voidmain（）
{
bitreeT=NULL;intch;
cout<<"首先层次遍历序列生成二叉树，请输入结点数据（输入'@'为虚结点，输入'!
'结束）:
\n";
T=level_creat（）;
if（T==NULL）
{
cout<<"\n\n\t\t二叉树生成失败!
\n";
cout<<"\n按任意键返回菜单：
";
getch（）;
}
else
{
cout<<"\n\n\t\t二叉树生成成功!
\n";
cout<<"\n按任意键返回菜单：
";
getch（）;
}
AA:
do{
system（"cls"）;//调用清屏函数
cout<<"\n";
cout<<"┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓";
cout<<"┃二叉树左右子树交┃";
cout<<"┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫";
cout<<"┃\t\t1.重新建立二叉树┃";
cout<<"┃\t\t2.交换左右子数┃";
cout<<"┃\t\t3.先根遍历二叉树┃";
cout<<"┃\t\t0.退出┃";
cout<<"┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛";
cout<<"\t\t请选择数字（0-3）：
";
cin>>ch;
switch（ch）
{
case0:
break;
case1:
T=level_creat（）;
system（"cls"）;
cout<<"\n\n\t\t二叉树生成成功!
\n";
cout<<"\n按任意键返回菜单：
";
getch（）;
break;
case2:
exchange（T）;
cout<<"\n\n\t\t左右子树交换成功!
\n";
cout<<"\n按任意键返回菜单：
";
getch（）;
break;
case3:
cout<<"\n先根遍历二叉树结果：
\n";
preorder（T）;
if（flag）
{
cout<<"\n\n按任意键返回菜单：
";
getch（）;
}
cout<break;
default:
cout<<"\n\n\t\t您输入错误!
请重新输入:
\n\n";
getch（）;
gotoAA;
}
}while（ch!
=0）;
}
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