二叉树c++实现实验报告.docx
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二叉树c++实现实验报告
HUNANUNIVERSITY
实验报告
题目BST
学生姓名
学生学号
专业班级
指导老师
完成日期2013.05.03
1、需求分析
（1）使用二叉树（BST）来实现。
（2）二叉树使用链式结构（二叉链表）实现。
（3）实现BST的构建，查找两个功能。
（4）输入输出要求：
输入：
8//BST的节点个数
34,76,45,18,26,54,92,65//8个数据
45//查找45
输出：
查找成功3//返回成功和查找时比较的次数
34//查找34
输出：
查找成功1//返回成功和查找时比较的次数
100//查找100
输出：
查找不成功3//返回成功和查找时比较的次数
2、概要设计
抽象数据类型
输入的数值都为int类
每个节点都有左右两个指针，左指针指向左孩子，右指针指向右孩子，若没有子孩子，指针为空。
算法的基本思想
此代码为参照书上的bst的类模版写成的。
因此还编写了其他非此次实验要求的函数。
书上没有insert函数，所以自己补了两个函数：
BinNode*inserthelp（BinNode*subroot,constint&val）；boolinsert（constint&e）。
每个步骤都是由两个函数构成，为了解决公有私有的问题，并且由于需要递归，解决输入根节点的问题。
美观实用。
程序的流程
程序由三个模块组成：
（1）输入模块：
输入想建立的树的个数，再依次输入数的元素。
（2）建树输出模块：
利用链表建立一颗BST树，分别由前序和中序输出，确定一颗二叉树。
（3）查找模块：
输入想要查找的数值，屏幕输出查找结果和比较次数。
3、详细设计
物理数据类型
1.用链表表达各个数据元素之间的关系，左边的小的数据，右边的放大的数据
算法的具体步骤
输入函数的步骤分析
BinNode*inserthelp（BinNode*subroot,constint&val）
{
if（subroot==NULL）//Emptytree:
createnode
returnnewBinNode（val,NULL,NULL）;
if（KEComp:
:
lt（val,subroot->val（）））//Insertonleft
{
subroot->setright（inserthelp（subroot->right（）,val））;
}
else
{
subroot->setleft（inserthelp（subroot->left（）,val））;
}
returnsubroot;//Returnsubtreewithnodeinserted
}
比较类的具体内容：
classKEComp{
public:
staticboollt（constintk,inte）
{returnk>e;}
staticbooleq（constintk,inte）
{returnk==e;}
staticboolgt（constintk,inte）
{returnk};
注：
此类是用于比较，并不是必须使用，由于在后面的调试中便于检查，在查找函数中并没有用此类。
查找函数的具体步骤分析：
boolfindhelp（BinNode*subroot,constint&k,int&e,inttimes）const
{
if（subroot==NULL）returnfalse;//如果为空树
elseif（k>subroot->val（））
{
times++;
e=subroot->val（）;
returnfindhelp（subroot->right（）,k,e,times）;
}
elseif（kval（））//如果查找的值小于树根结点
{
times++;
e=subroot->val（）;
returnfindhelp（subroot->left（）,k,e,times）;
}
else//如果查找的值大于等于树根结点
{
times++;
cout<<"Times:
"<returntrue;
}
}
算法的时空分析
后序遍历的时间代价为Θ（n）
空间代价为每一个数值有两个指针，若为叶节点则两个指针为空。
输入和输出的格式
输出：
Pleaseinputanumber:
输入：
（想建立的树的数值个数）
输出：
Pleaseinputamenbers:
输入：
依次输入每个元素的值
输出：
前序输出中序输出
输出：
Pleaseinputanumberyouwanttosearch:
输入：
（想要查找的数值）
输出：
查找结果和查找次数
五、测试结果
六、用户使用说明（可选）
1、按提示输入，只能输入整数型的数。
2、Times表示比较次数，Success!
表示查找成功，Fail!
表示查找失败。
七、实验心得（可选）
1.
这次试验的优点是在不断地调试和运行之后终于实现了这个代码，完成了c++创建BST的全部过程，让我的这个小组对如何建树的了解有人更加深入的认识，完成了BST的所有的基本操作，但是缺点在于这次试验的代码的输出没有直观的按照树的形式输出，在树的查找函数中没有用比较类，这一点在前面也有提到。
2.
本次实现要求我们建造二叉树并且完成查找的功能。
我们组在不断地讨论，修改和完善之后终于用c++完成了以上两个功能。
在讨论的过程中，对二叉树的基本概念有了更深的认识，不断编出了程序，更是加深了自己对课本知识的理解。
但是，补充的两条功能：
插入和删除，我们未能完成，这也是我们这次实验的不足之处，希望我们能在学有余力的情况下，对选作内容有所涉猎吧。
3.
在做二叉查找树这个实验的时候，我的思路的这样的，在建树的过程中：
首先是将第一个输入的数字默认为根节点，然后所有输入的数字、按照二叉查找树的特征进行一系列的比较，然后确定他们正确的位置，以链式的结构存储，然后通过前序与中序遍历的方式输出其形式（前序与中序确定以唯一的二叉树）；在查找的过程中，从二叉查找树本身的特点入手，没查找一个结点，计数器加1，如果找到该结点，输出计数器的数值，显示查找成功，否则也输出查找次数，显示查找不成功；
思路想的非常迅速，并且自我感觉良好，但是真正编程实现的时候遇到的麻烦不止一点两点，首先是对二叉树的构造还不是非常的熟练，然后运用二叉查找树的性质去查找某数值时又废了些时候，再就是需要建的类太多，写的函数太多，感觉好乱。
看来我写函数比较多程序的能力还没有锻炼出来。
一多就乱，这方面需要加强。
最终我是在室友的帮助下一起完成的，虽然自己尽的力不多，但是却从中收获很多。
7、附录（可选）
#include
usingnamespacestd;
/*******************************BinNode************************************************/
classBinNode{
private:
intit;
BinNode*lc;
BinNode*rc;
public:
BinNode（）{lc=rc=NULL;}
BinNode（inte,BinNode*l=NULL,BinNode*r=NULL）
{
it=e;
lc=l;
rc=r;
}
~BinNode（）{}
int&val（）{returnit;}//
voidsetVal（const&e）{it=e;}//
BinNode*left（）{returnlc;}//
voidsetleft（BinNode*b）{lc=（BinNode*）b;}//
BinNode*right（）{returnrc;}//
voidsetright（BinNode*b）{rc=（BinNode*）b;}//
boolisLeaf（）{return（lc==NULL）&&（rc==NULL）;}//
};
/********************************KEComp****************************************************/
classKEComp{
public:
staticboollt（constintk,inte）
{returnk>e;}
staticbooleq（constintk,inte）
{returnk==e;}
staticboolgt（constintk,inte）
{returnk};
/*******************************BST*******************************************************/
classBST{
private:
BinNode*root;
intnodecount;
inttimes;
voidclearhelp（BinNode*subroot）
{
if（subroot==NULL）return;
clearhelp（subroot->left（））;
clearhelp（subroot->right（））;
deletesubroot;
}
/****************************inserthelp******************************************/
BinNode*inserthelp（BinNode*subroot,constint&val）
{
if（subroot==NULL）//Emptytree:
createnode
returnnewBinNode（val,NULL,NULL）;
if（KEComp:
:
lt（val,subroot->val（）））//Insertonleft
{
subroot->setright（inserthelp（subroot->right（）,val））;
}
else
{
subroot->setleft（inserthelp（subroot->left（）,val））;
}
returnsubroot;//Returnsubtreewithnodeinserted
}
/*****************************deletemin******************************************/
BinNode*deletemin（BinNode*subroot,BinNode*&min）
{
if（subroot->left（）==NULL）
{
min=subroot;
returnsubroot->right（）;
}
else
{
subroot->setleft（deletemin（subroot->left（）,min））;
returnsubroot;
}
}
/****************************removehelp************************************************/
BinNode*removehelp（BinNode*subroot,constint&k,BinNode*&t）
{
if（subroot==NULL）returnfalse;
elseif（KEComp:
:
lt（k,subroot->val（）））
subroot->setleft（removehelp（subroot->left（）,k,t））;
elseif（KEComp:
:
gt（k,subroot->val（）））
subroot->setright（removehelp（subroot->right（）,k,t））;
else
{
BinNode*temp;
t=subroot;
if（subroot->left（）==NULL）
subroot=subroot->right（）;
elseif（subroot->right（）==NULL）
subroot=subroot->left（）;
else
{
subroot->setright（deletemin（subroot->right（）,temp））;
intte=subroot->val（）;
subroot->setVal（temp->val（））;
temp->setVal（te）;
t=temp;
}
}
returnsubroot;
}
/*******************************findhelp**************************************/
boolfindhelp（BinNode*subroot,constint&k,int&e,inttimes）const
{
if（subroot==NULL）returnfalse;
elseif（k>subroot->val（））
{
times++;
e=subroot->val（）;
returnfindhelp（subroot->right（）,k,e,times）;
}
elseif（kval（））
{
times++;
e=subroot->val（）;
returnfindhelp（subroot->left（）,k,e,times）;
}
else
{
times++;
cout<<"Times:
"<returntrue;
}
}
public:
BST（）{root=NULL;nodecount=0;}
~BST（）{clearhelp（root）;}
voidclear（）
{
clearhelp（root）;
root=NULL;
nodecount=0;
}
/************************************************************************/
boolremove（constint&k,int&e）
{
BinNode*t=NULL;
root=removehelp（root,k,t）;
if（t==NULL）returnfalse;
e=t->val（）;
nodecount--;
deletet;
returntrue;
}
boolremoveAny（int&e）
{
if（root==NULL）returnfalse;
BinNode*t;
root=deletemin（root,t）;
e=t->val（）;
deletet;
nodecount--;
returntrue;
}
/***************************************************************************/
boolinsert（constint&e）
{
root=inserthelp（root,e）;
nodecount++;
returntrue;
}
/************************************powerfind*********************************************************/
/*BinNode*find（BinNode*t,constint&x,int×）//查找函数
{
times++;
if（（x>t->val（）&&t->right（）==NULL）||（xval（）&&t->left（）==NULL））
{
cout<<"查找不成功，查找次数为：
"<//insert（t,x）;
return0;
}
if（t->val（）==x）
cout<<"查找成功，查找次数为：
"<elseif（x>=t->val（））
find（t->right（）,x,times）;
else
find（t->left（）,x,times）;
returnt;
}*/
/****************************************************************************************/
boolfind（constint&k,int&e）const
{
intt=0;
returnfindhelp（root,k,e,t）;
}
intsize（）{returnnodecount;}
/******************************************输出1*******************************************/
voidpreorderhelp（BinNode*subroot）
{
if（subroot==NULL）return;
else
{
cout<val（）<<"";
preorderhelp（subroot->left（））;
preorderhelp（subroot->right（））;
}
}
voidpreorder（）
{
preorderhelp（root）;
}
/******************************************输出2*******************************************/
voidnutorderhelp（BinNode*subroot）
{
if（subroot==NULL）return;
else
{
nutorderhelp（subroot->left（））;
cout<val（）<<"";
nutorderhelp（subroot->right（））;
}
}
voidnutorder（）
{
nutorderhelp（root）;
}
/**************************************************************************************/
};
intmain（）
{
inta;//number
intz;//input
intf;//find
inte;
intm=0;
BinNode*p=NULL;
BSTb;
cout<<"Pleaseinputanumber:
"<cin>>a;
cout<<"Pleaseinput"<"<cin>>z;
e=z;
if（cin.good（）==0）{cout<<"ERROR!
!
!
Pleaseinputintegers!
!
!
\n";return0;}
b.insert（z）;
for（intj=1;j{
cin>>z;
if（cin.good（）==0）{cout<<"ERROR!
!
!
Pleaseinputintegers!
!
!
\n";return0;}
b.insert（z）;
}
cout<<"printout:
"<cout<<"Preorder:
";
b.preorder（）;
cout<<"nutorder:
";
b.nutorder（）;
cout<cout<<"Pleaseinputanumberyouwanttosearch:
"<cin>>f;
//if（b.find（b.root,f,m））
if（b.find（f,e））
cout<<"\nSuccess!
"<else
cout<<"\nFail!
"<return0;
}
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