数据结构实验报告树形数据结构实验.docx

1、数据结构实验报告树形数据结构实验实验报告书课程名： 数据结构 题 目： 树形数据结构实验（1） 班 级： 学 号： 姓 名： 一、目的与要求1）熟练掌握二叉树的二叉链表表示创建算法与实现；2）熟练掌握栈的前序、中序与后序递归遍历算法与实现；3）熟练掌握前序、中序与后序遍历线索二叉树的基本算法与实现;4）按照实验题目要求独立正确地完成实验内容（提交程序清单及相关实验数据与运行结果）； 5）认真书写实验报告,并按时提交。二、实验内容或题目1) 创建二叉树：广义表式创建与先序创建；2) 遍历二叉树：先，中，后，层序遍历，广义表式遍历，凹凸式遍历；3) 二叉树属性：深度，宽度，结点数，叶子结点数4)

2、二叉树路径：叶子结点到根结点的路径；5）二叉树线索：中序线索二叉树；6）二叉树置空：清空二叉树。三、实验步骤与源程序1)头文件Btree.h#include #include #include #include #include /*对象-二叉数* */typedef char ElemType; / 定义元素类型#define MAXSIZE 100 / 确定二叉树的最大结点数/*二叉数的结点类定义*/class BTreeNode private: int ltag,rtag; / 线索标记 BTreeNode *left; / 左子树指针 BTreeNode *right; / 右子树指

3、针 public: ElemType data; / 数据域 / 构造函数 BTreeNode() ltag=0; rtag=0; left=NULL; right=NULL; / 带参数初始化的构造函数 BTreeNode(ElemType item,int ltag1,int rtag1,BTreeNode *left1,BTreeNode *right1) data=item; ltag=ltag1; rtag=rtag1; left=left1; right=right1; BTreeNode *&Left() / 返回结点的左孩子 return left; / 返回结点的右孩子 BT

4、reeNode *&Right() return right; friend class BinaryTree; / 二叉树类为二叉树结点类的友元类/*二叉数的类定义*/class BinaryTreeprivate: BTreeNode *root;public: /构造函数.初始化二叉树为空 BinaryTree() root=NULL; / 判断二叉树是否为空 bool BTreeEmpty() return root=NULL; /*创建二叉数的相关成员函数*/ / 按照二叉树的广义表表示创建二叉树 void CreateBTree1(); / 递归创建二叉树,被函数CreateBTr

5、ee1调用 void Create1(BTreeNode *&BT); / 按一定次序输入二叉树中结点的值(一个字符),空格表示空树 void CreateBTree2(int make); / 递归先序创建二叉树,被函数CreateBTree2调用 void Greate2(BTreeNode*&BT,int mark); / 复制二叉树 void BTreeCopy(BTreeNode *&root,BTreeNode *&BT); /*遍历二叉数的相关成员函数*/ / 按任一种遍历次序输出二叉树中的所有结点 void TraverseBTree(int mark); / 用于遍历的递归函

6、数,被函数TraverseBTree调用 void Traverse(BTreeNode *&BT,int mark); / 先序遍历的递归函数 void PreOrder(BTreeNode *&BT); / 先序遍历的非递归函数一 void PreOrder_N1(BTreeNode *&BT); / 先序遍历的非递归函数二 void PreOrder_N2(BTreeNode *&BT); / 中序遍历的递归函数 void InOrder(BTreeNode *&BT); / 中序遍历的非递归函数一 void InOrder_N1(BTreeNode *&BT); / 中序遍历的非递归函

7、数二 void InOrder_N2(BTreeNode *&BT); / 后序遍历的递归函数 void PostOrder(BTreeNode *&BT); / 后序遍历的非递归函数一 void PostOrder_N1(BTreeNode *&BT); / 后序遍历的递归函数 void PostOrder_N2(BTreeNode *&BT); / 层序遍历的非递归函数 void LayerOrder(BTreeNode *&BT); / 按照二叉树的广义表表示输出整个二叉树 void GPrintBTree(); / 广义表形式输出整个二叉树的递归函数,被函数Print调用 void G

8、Print(BTreeNode *&BT); / 以凹凸表示法输出二叉树 void OPrintTree(); /*二叉树的属性*/ /*计算二叉数深度,宽度,叶子,结点的相关成员函数*/ / 求二叉树的深度 int BTreeDepth(); / 用于求二叉树深度的递归函数,被BTreeDepth调用 int Depth(BTreeNode *&BT); / 求二叉树的宽度 int BTreeWidth(); / 求二叉树中所有结点数 int BTreeCount(); / 用于求二叉树所有结点数的递归函数,被函数BTreeCount调用 int Count(BTreeNode *&BT);

9、 / 求二叉树中所有叶子结点数 int BTreeLeafCount(); / 用于求二叉树中所有叶子结点数的递归函数,被函数BTreeLeafCount调用 int LeafCount(BTreeNode *&BT); / 输出二叉树的所有叶子结点 void BTreeLeafPrint(); / 用于输出二叉树的所有叶子结点的递归函数,被函数BTreeLeafPrint调用 void LeafPrint(BTreeNode *&BT); /*二叉树中从根结点到叶子结点的路径相关函数*/ / 输出从根结点到叶子结点的路径,以及最长路径 void BTreePath(); / 输出从根结点到叶

10、子结点的路径的递归函数,被函数BTreePath调用 void PathLeaf(BTreeNode *&BT,ElemType path,int pathlen); / 求最长路径的递归函数,被函数BTreePaht调用 void BTreeLongpath(BTreeNode *&BT,ElemType path,int pathlen,ElemType longpath,int &longpathlen); / 非递归方法输出从根结点到叶子结点的路径 void BTreePath_N1(); / 返回data域为x的结点指针 void BTreeFind(ElemType x); / 返

11、回data域为x的结点指针的递归函数,被函数BTreeFind调用 BTreeNode *FindNode(BTreeNode *&BT,ElemType x); /*线索二叉树*/ / 线索化二叉树 void CreateThread(); / 中序线索化二叉树的递归函数,被函数CreateThread调用 void InOrderThread(BTreeNode *&BT,BTreeNode *&pre); / 中序线索化二叉树中实现中序遍历,被函数CreateThread调用 void ThInOrder(BTreeNode *&BT); /*销毁二叉数的相关成员函数*/ / 置空二叉树

12、 void BTreeClear(); / 用于清除二叉树的递归函数,被函数BTreeClear与BinaryTree调用 void Clear(BTreeNode *&BT); / 析构函数,清除二叉树 BinaryTree();/*创建二叉数的相关成员函数*/ 按照二叉树的广义表表示创建二叉树void BinaryTree:CreateBTree1() cout输入广义表形式的二叉树:endl; root=NULL; / 给树根指针置空 Create1(root); / 递归创建二叉树,被函数CreateBTree1调用void BinaryTree:Create1(BTreeNode *

13、&BT) BTreeNode *stackMAXSIZE,*p=NULL; int k,top=-1; char ch; while(ch=getchar()!=#) switch(ch) case (: top+; stacktop=p; k=1; / 即将建立左结点 break; case ): top-; break; case ,: k=2; / 即将建立右结点 break; default: if(!(p=new BTreeNode) coutdata=ch; p-left=p-right=NULL; if(BT=NULL) / p指向二叉树的根结点,建立根结点 BT=p; else

14、 / 已经建立根结点 if(k=1) / 建立左结点 stacktop-left=p; else / 建立右结点 stacktop-right=p; /switch(ch) /while/ 按一定次序输入二叉树中结点的值(一个字符),空格表示空树void BinaryTree:CreateBTree2(int mark) switch(mark) case 1: puts(按先序输入二叉树:); break; case 2: puts(按中序输入二叉树:); break; case 3: puts(按后序输入二叉树:); break; root=NULL; / 给树根指针置空 BTreeNod

15、e *&p=root; / 定义p为指向二叉树结点的指针 Greate2(p,mark); / 递归创建二叉树,被函数CreateBTree2调用void BinaryTree:Greate2(BTreeNode *&BT,int mark) char ch; ch=getchar(); switch(mark) case 1: / 先序创建 if(ch= ) BT=NULL; else if(!(BT=new BTreeNode) coutdata=ch; Greate2(BT-left,mark); Greate2(BT-right,mark); break; case 2: break;

16、 case 3: break;/ 复制二叉树void BinaryTree:BTreeCopy(BTreeNode *&root,BTreeNode *&BT) if(root) if(!(BT=new BTreeNode) exit(1); BT-data=root-data; BTreeCopy(root-left,BT-left); BTreeCopy(root-right,BT-right); else BT=NULL;/*遍历二叉数的相关成员函数*/ 按任一种遍历次序输出二叉树中的所有结点void BinaryTree:TraverseBTree(int mark) srand(ti

17、me(NULL); / 产生随机种子数,用来选择相同顺序遍历的不同算法 Traverse(root,mark); coutendl;/ 用于遍历的递归函数,被函数TraverseBTree调用void BinaryTree:Traverse(BTreeNode *&BT,int mark) int option; switch(mark) case 1: / 先序遍历 option=rand()%3+1; switch(option) / 随机选择一种先序算法 case 1: PreOrder(BT); break; case 2: PreOrder_N1(BT); break; case 3

18、: PreOrder_N2(BT); break; break; case 2: / 中序遍历 option = rand()%3 + 1; switch(option) / 随机选择一种中序算法 case 1: InOrder(BT); break; case 2: InOrder_N1(BT); break; case 3: InOrder_N2(BT); break; break; case 3: / 后序遍历 option=rand()%3+1; switch(option) / 随机选择一种先序算法 case 1: PostOrder(BT); break; case 2: Post

19、Order_N1(BT); break; case 3: PostOrder_N2(BT); break; break; case 4: / 层序遍历 LayerOrder(BT); break; default: coutmark的值无效!遍历失败!endl;/ 先序遍历的递归函数void BinaryTree:PreOrder(BTreeNode *&BT) if(BT!=NULL) coutdataleft); PreOrder(BT-right);/ 先序遍历的非递归函数一void BinaryTree:PreOrder_N1(BTreeNode *&BT) BTreeNode *p;

20、 struct BTreeNode *pt; int tag; stackMAXSIZE; int top=-1; top+; stacktop.pt=BT; stacktop.tag=1; while(top-1) / 栈不空时循环 if(stacktop.tag=1) / 不能直接访问 p=stacktop.pt; top-; if(p!=NULL) / 按右,左,结点顺序进栈,后进先出,即先序遍历 top+; stacktop.pt=p-right; / 右孩子入栈 stacktop.tag=1; top+; stacktop.pt=p-left; / 左孩子入栈 stacktop.ta

21、g=1; top+; stacktop.pt=p; / 根结点入栈 stacktop.tag=0; / 可以直接访问 if(stacktop.tag=0) / 可以直接访问 coutdata-1) / 栈不空时循环 p=stacktop; top-; coutdataright != NULL) / 右孩子入栈 top+; stacktop = p-right; if(p-left != NULL) / 左孩子入栈 top+; stacktop = p-left; /while /if(root!=NULL)/ 中序遍历的递归函数void BinaryTree:InOrder(BTreeNod

22、e *&BT) if(BT!=NULL) InOrder(BT-left); coutdataright);/ 中序遍历的非递归函数一void BinaryTree:InOrder_N1(BTreeNode *&BT) BTreeNode *p; struct BTreeNode *pt; int tag; stackMAXSIZE; int top = -1; top+; stacktop.pt = BT; stacktop.tag = 1; while(top-1) / 栈不空时循环 if(stacktop.tag = 1) / 不能直接访问 p = stacktop.pt; top-;

23、if(p!=NULL) / 按右,左,结点顺序进栈,后进先出,即先序遍历 top+; stacktop.pt=p-right; / 右孩子入栈 stacktop.tag = 1; top+; stacktop.pt = p; / 根结点入栈 stacktop.tag = 0; / 可以直接访问 top+; stacktop.pt =p-left; / 左孩子入栈 stacktop.tag = 1; if(stacktop.tag = 0) / 可以直接访问 coutdata -1|p != NULL) while(p != NULL) / 所有左结点入栈 top+; stacktop = p; p = p-left; if(top -1) p = stacktop; top-; coutdataright; /if/ 后序遍历的递归函数void BinaryTree:PostOrder(BTreeNode *&BT) if(BT!=NULL) PostOrder(BT-left); PostOrder(BT-right); coutdata-1) / 栈不空时循环 if(stacktop.tag = 1) / 不能