广工数据结构课设平衡二叉树演示文档尾部含源码下载地址课案.docx
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广工数据结构课设平衡二叉树演示文档尾部含源码下载地址课案
课程设计报告
课程名称数据结构课程设计
学院计算机学院
专业班级计科9班
学号
学生姓名
指导教师苏庆
2015年7月6日
1、需求分析
程序《平衡二叉树的演示》是对平衡二叉树的创建、插入、删除、查找、合并、分裂功能的实现，以及用凹入表的形式将其展示给用户。
（1）输入的形式是数字，无论对功能的选则还是对数据的录入，都是以数字的形式进行输入，无需使用文件保存数据。
输入值得范围在使用过程中会有说明。
（2）输出的形式是在Dos界面进行输出，
（3）程序所能达到的功能：
A.创建一棵非空平衡二叉树
B.创建一棵空的平衡二叉树
C.向平衡二叉树中添加结点
D.从平衡二叉树中删除结点
E.在平衡二叉树中查找结点
F.以凹入表的形式输出一棵二叉树
G.以括号表示法输出一棵二叉树
附加功能：
F.合并两棵平衡二叉树
H.分裂一棵平衡二叉树
2、概要设计
（1）本程序涉及到的数据类型有：
链栈，链队列，平衡二叉树，
结构体数组
（2）主程序是负责对各个功能进行展示，然后根据输入来选择进行相对应的功能，代码如下：
intmain（）{
intm;
BBSTreeT=NULL;
SetColor（）;
InitView（）;
printf（"\n\t\t\t请输入你的选择：
"）;
scanf（"%d",&m）;
getchar（）;
while
（1）{
switch（m）{
case1:
T=item_1（）;
break;
case2:
item_2（T）;
break;
case3:
item_3（T）;
break;
case4:
item_4（T）;
break;
case5:
item_5（T）;
break;
case6:
item_6（）;
break;
case7:
item_7（）;
break;
}
if（m==8）{
item_8（）;
break;
}elseif（m>8||m<1）{
system（"CLS"）;
InitView（）;
printf（"\n\t\t\t输入错误，请重新输入!
!
\n"）;
}
printf（"\n\t\t\t请输入你的选择：
"）;
scanf（"%d",&m）;
getchar（）;
}
return0;
}
（3）各模块之间的关系
三、详细设计
（1）数据类型的定义
/*存放输入数据的数组结构体*/
typedefstructArrayNode{
RcdTypedata;
ArrayNode*next;
}ArrayNode,*Array;
/*平衡二叉树结构体*/
typedefstructBBSTNode{
RcdTypedata;
intbf;
BBSTNode*lchild,*rchild;
}BBSTNode,*BBSTree;
/*链队列结构体*/
typedefstructLQNode{
BBSTreeelem;
structLQNode*next;
}LQNode,*QueuePtr;
/*队列结点结构体*/
typedefstruct{
QueuePtrfront;
QueuePtrrear;
}LQueue;
/*栈结点结构体*/
typedefstructLSNode{
BBSTreedata;//数据域
structLSNode*next;//指针域
}LSNode,*LStack;//结点和链栈类型
（2）伪代码：
A.建树操作
begin
BBSTreeT
Arraya
a=GetInputToArray（）;//获取到输入的数组
Whilea!
=NULL{
InsertAVL（T,a->data）
a=>a->next
}
End
B.插入结点
begin
if（NULL==T）{
T->data=e
T->bf=EH
T->lchild=NULL
T->rchild=NULL
}elseif（e==T->data）{//书中已存在和e相等的结点
returnFALSE;
}elseif（edata）{
if（!
InsertAVL（T->lchild,e））returnFALSE;
if（TRUE==taller）{
switch（T->bf）{
caseLH:
LeftBalance（T）;taller=FALSE;break;
caseEH:
T->bf=LH;taller=TRUE;break;
caseRH:
T->bf=EH;taller=FALSE;break;
}
}
}else{
if（FALSE==InsertAVL（T->rchild,e））returnFALSE;
if（TRUE==taller）{
switch（T->bf）{
caseLH:
T->bf=EH;taller=FALSE;break;
caseEH:
T->bf=RH;taller=TRUE;break;
caseRH:
RightBalance（T）;taller=FALSE;break;
}
}
}
returnTRUE;
End
C.删除操作
begin
//当被删结点是有两个孩子，且其前驱结点是左孩子时，tag=1
staticinttag=0;
if（t==NULL）{
returnFALSE;//如果不存在元素，返回失败
}elseif（e==t->data）{
BBSTNode*q=NULL;
//如果该结点只有一个孩子，则将自子树取代该结点
if（t->lchild==NULL）{
q=t;
t=t->rchild;
free（q）;
shorter=TRUE;
}
elseif（t->rchild==NULL）{
q=t;
t=t->lchild;
free（q）;
shorter=TRUE;
}
//如果被删结点有两个孩子，则找到结点的前驱结点，
//并将前驱结点的值赋给该结点，然后删除前驱结点
else{
q=t->lchild;
while（q->rchild）{
q=q->rchild;
}
t->data=q->data;
if（t->lchild->data==q->data）{
tag=1;
}
DeleteAVL（t->lchild,q->data,shorter）;
if（tag==1）{
BBSTreer=t->rchild;
if（NULL==r）t->bf=0;
else{
switch（r->bf）{
caseEH:
t->bf=-1;break;
default:
RightBalance（t）;break;
}
}
}
}
}elseif（edata）{//左子树中继续查找
if（!
DeleteAVL（t->lchild,e,shorter））{
returnFALSE;
}
//删除完结点之后，调整结点的平衡因子
if（shorter&&（tag==0））{
switch（t->bf）{
caseLH:
t->bf=EH;
shorter=TRUE;
break;
caseEH:
t->bf=RH;
shorter=FALSE;
break;
//如果本来就是右子树较高，删除之后就不平衡，需要做右平衡操作
caseRH:
RightBalance（t）;//右平衡处理
if（t->rchild->bf==EH）
shorter=FALSE;
else
shorter=TRUE;
break;
}
}
}elseif（e>t->data）{//右子树中继续查找
if（!
DeleteAVL（t->rchild,e,shorter））{
returnFALSE;
}
//删除完结点之后，调整结点的平衡因子
if（shorter&&（tag==0））{
switch（t->bf）{
caseLH:
LeftBalance（t）;//左平衡处理
if（t->lchild->bf==EH）
shorter=FALSE;
else
shorter=TRUE;
break;
caseEH:
t->bf=LH;
shorter=FALSE;
break;
caseRH:
t->bf=EH;
shorter=TRUE;
break;
}
}
if（tag==1）{
intdepthLeft=BBSTreeDepth（t->lchild）;
intdepthRight=BBSTreeDepth（t->rchild）;
t->bf=depthLeft-depthRight;
}
}
returnTRUE;
End
D.查找操作
Begin
if（T==NULL）returnNULL;
if（e==T->data）{
returnT;
}elseif（e>T->data）{
returnSearchAVL（T->rchild,e）;
}else{
returnSearchAVL（T->lchild,e）;
}
End
E.合并操作
Begin
Statustaller=TRUE;
Arraya=NULL;
a=GetArrayFromTree（T2）;
while（a!
=NULL）{
taller=TRUE;
InsertAVL（T1,a->data,taller）;
a=a->next;
}
returnT1;
End
F.分裂操作
Begin
Arraya=NULL;
Statustaller;
a=GetArrayFromTree（Tt1）;//获取到树转化为的数组
if（Tt1==NULL）returnFALSE;
else{
while（a!
=NULL）{
if（a->data<=x）{
taller=TRUE;
InsertAVL（Tt2,a->data,taller）;
a=a->next;
}else{
taller=TRUE;
InsertAVL（Tt3,a->data,taller）;
a=a->next;
}
}
}
returnTRUE;
End
（3）关系图
A.建树操作
B.添加结点操作
C.删除结点操作
D.查找结点操作
E.合并操作
F.分裂操作
4、调试分析
1.调试过程中所遇到的问题：
运行过程中程序停止运行。
遇到这个情况一开始我以为是编译器有问题，但是换了个编译器还是同样的问题，后来我上网查询了有关资料，大概明白了是自己的代码出现了问题。
所以只能将新增的代码注释掉，一条一条测试，调试过程很漫长，最后才发现是内存泄露和空指针异常，将指针不适用之后指向为NULL，才把问题解决了。
2.经验和体会
a）在做一个比较大的程序过程中，应该学会边编写程序边运行，即当你完成了一个比较小的功能时便对其调试，这样有助于我们高效地完成项目，而且在调试BUG的过程也可以大大减小其难度。
b）必须要有良好的编程习惯。
首先编码风格一定要规范，这样不仅有利于读者和编程者对代码的阅读，更有利于对代码的维护。
其次要对代码要细心，比较一些指针的初始化和不需要时指为空，这些都是可以极大减少我们出现BUG的几率。
c）写的程序一定要人性化，现在的应用都讲究与人交互的重要性，其避免不了使用各种炫酷的图形界面，但我们要考虑的是，即便是C语言，没有什么图形界面，我们也一定要考虑人性化的问题。
5、使用说明
1.本程序的可执行文件是：
平衡二叉树的演示.exe
2.双击exe文件，进入主界面：
3.然后我们应该先创建一棵非空二叉树或者是空的二叉树，输入1或者2，按回车键，此处我们输入1，如下：
4.此时，程序提示我们输入树的序列，我们可以以此输入数字，不同数字用空格隔开，按回车表示输入完成，例如，我们输入102030405060回车，得到如下，程序提示我们创建成功，并输出了该平衡二叉树，此时按任意键返回。
5.返回到了首页，此时我们可以输入3，往此树中添加结点，按回车确认。
此时，程序会把平衡二叉树展示出来，然后提示用户输入要删除的元素，假如我们要添加5，输入5，按回车。
6.此时提示添加失败，是因为5重复了，假如我们重新添加，选择功能3，此时添加8，按回车，得到如下：
7.提示添加成功，此时我们再此时删除功能，我们选择功能4，得到如下界面，假如我们要删除4，输入4，按回车：
8.得到界面如下，提示删除成功，我们发现平衡二叉树更新了，每个节点的平衡因子也更新了。
9.我们再输入5，测试查找功能。
提示输入查找元素，我们输入6。
10.程序便把原来的平衡二叉树和以查找结点为根节点的子树都输出来。
此时我们再运行合并平衡二叉树的功能。
选择6，回车。
11.此时系统提示我们输入第一棵树的序列，假如我们输入12345
然后系统会提示我们输入第二棵树的序列，假如我们输入789
12.程序会把T1T2T3用括号表示法输出
13.此时提示按回车会输出要合并的两棵树和合并后的树的凹入表
14.我们再输入7来此时分裂一棵平衡二叉树的功能
15.此时提示我们输入树的序列，输入完将提示我们输入x的值，即树T将分裂成一棵均是小于等于x的树，和一棵均大于x的树。
假如我们测试数据是：
T:
12345678910x:
5
此时输出的是：
16.最后便是退出功能，选择8，程序提示我们是否退出，
输入Y（y）退出程序，输入N（n）返回主界面
6、测试结果
测试数据：
平衡二叉树T:
12345678910
添加元素：
11
删除元素：
5
查找元素：
8
添加11
删除8
测试数据
T1：
5841062T2：
562034
合并两树得到：
测试数据
T:
-2080901068x:
5
分裂平衡二叉树得到：
7、附录
源程序文件名清单：
dataStruction.cpp//源程序代码
AVL_head.h//自定义的头文件
平衡二叉树的演示.exe//可执行文件
源码下载地址：
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