数据结构课程设计之二叉排序树基本操作的实现盘

设计题目<二>：6.4.1二叉排序树基本操作的实现盘P134 ............................................................... 错误！未定义书签

一、设计要求................................................................................................................................................................

1．问题描述..........................................................................................................................................................

2．需求分析........................................................................................................................................................

二、概要设计................................................................................................................................................................

1．主界面设计......................................................................................................................................................

2．存储结构设计................................................................................................................................................

3．系统功能设计................................................................................................................................................

三、模块设计..............................................................................................................................................................

1．模块设计..........................................................................................................................................................

2．系统子程序及功能设计................................................................................................................................

3．函数主要调用关系图....................................................................................................................................

四、详细设计................................................................................................................................................................

1．数据类型定义..................................................................................................................................................

2．系统主要子程序详细设计............................................................................................................................

五、测试分析........................................................................................................................................................................

六、用户手册......................................................................................................................................................................

七、调试报告......................................................................................................................................................................设计题目<二>：6.4.1二叉排序树基本操作的实现盘P134

一、设计要求

1．问题描述

从键盘读入一组数据，并建立排序树并对其进行查找，遍历，格式化输出操作。

2．需求分析

二叉树是一种数据结构，用于保存和处理树状的数据，比如家谱。他的应用

极为广泛，因为根据数据结构的理论，任何复杂的数能够转为二叉树，并进行处

理，二叉树在排序，查找，大规模数据索引方面有很多很多应用。而且二叉树排

序是简单算法排序中速度是最快的。

在二叉树的一些应用中，常常要求在树中查找具有某些特征的节点，或是对数中

全部节点逐一进行某种处理。这就提出了遍历二叉树。根据遍历的方向的选择，

就有了后序遍历二叉树查找，删除等。因此掌握二叉树的算法非常重要，而且高

效的算法能够节省很多成本。

二、概要设计

1．主界面设计

图2-1 主界面

2．存储结构设计

typedef struct Bstnode

{ //链表结点类型

int key; //定义要操作的步骤

struct Bstnode *rchild,*lchild; //链队列的类型定义

}Bstnode,*Bstree;

3．系统功能设计

本系统分为以下6个功能模块。

（1）创建二叉排序树。

（2）插入。插入元素到序列中

（3）查找。分为查找成功和查找不成功。

（4）遍历。遍历二叉树序列

（5）删除。删除存在的元素

（6）退出。退出整个系统

三、模块设计

1．模块设计

主程序模块菜单选项模块二叉树操作模块

图2-2 模块调用示意图

2．系统子程序及功能设计

本系统共设置5个子程序，各子程序的函数名及功能说明如下。 （1）Bstree Create()

//初始化空数 （2）Bstree Insert(Bstree tree,int key) //插入元素

（3）Bstree Search(Bstree tree,int key)

//查找关键字为key 的

节点

（4）void Traverse(Bstree tree)

//遍历

（5）Bstree Delete(Bstree tree,int key)

//删除关键字为key 的

节点

以下是二叉树的基本操作。 Bstree Create();

//创建二叉排序树 Bstree Insert(Bstree tree,int key); //插入 Bstree Search(Bstree,int key); //查找 void Traverse(Bstree,int key);

//遍历

void Traverse(Bstree tree); Bstree Delete(Bstree tree,int key);

//删除

3．函数主要调用关系图

图2-5 系统函数调用关系图

四、详细设计 1．数据类型定义

（1）二叉树的定义

7Main （）

1 2

3

6

4

5

typedef struct Bstnode

{

int key; //链表结点类型

struct Bstnode *rchild,*lchild;

}Bstnode,*Bstree;

（2）全局变量的定义

int key1,key2,key3; //关键字定义

int select,flag; //选择项定义和标识符定义

2．系统主要子程序详细设计

（1）创建二叉树

Bstree Create()

{

int key;

Bstree tree=NULL; //初始化空数

scanf("%d",&key);

while(key!=0)

{

tree=Insert(tree,key);

scanf("%d",&key);

}

return tree;

}

（2）插入元素

Bstree Insert(Bstree tree,int key)

{

Bstree p=tree; //逐个插入节点

Bstree s,f;

while(p!=NULL)

{

f=p;

if(key==p->key)

return tree;

if(keykey)

p=p->lchild;

else

p=p->rchild;

}

s=(Bstree)malloc(sizeof(Bstnode)); //申请空间

s->key=key;

s->lchild=NULL;

s->rchild=NULL;

if(tree==NULL) //新节点为二叉排序树的根return s;

if(keykey)

f->lchild=s;

else

f->rchild=s;

return tree;

}

（3）查找

Bstree Search(Bstree tree,int key)

{

Bstree p=tree;

int flag=0;

while(p!=NULL)

{ //查找关键字为key的节点if(p->key==key)

{

printf("查询到该节点！");

flag=1;

return(p);

break;

}

if(keykey)

p=p->lchild;

else

p=p->rchild;

}

if(flag==0)

{

printf("查询不到关键字为%d的节点！",key);

return NULL;

}

}

void Traverse(Bstree tree)

{

if(tree)

{

Traverse(tree->lchild); //线序排序法

printf("%4d",tree->key);

Traverse(tree->rchild);

}

}

（4）删除

Bstree Delete(Bstree tree,int key)

{

Bstree p=tree;

Bstree f,s,q;

f=NULL;

while(p)

{

if(p->key==key) break;

f=p;

if(p->key>key) p=p->lchild;

else

p=p->rchild;

}

if(p==NULL) return tree;

if((p->lchild==NULL)||(p->rchild==NULL)) {

if(f==NULL)

{

if(p->lchild==NULL)

tree=p->rchild;

else

tree=p->lchild;

}

else if(p->lchild==NULL)

{

if(f->lchild==p)

f->lchild=p->rchild;

else

f->rchild=p->rchild;

}

else if(f->lchild==p)

f->lchild=p->lchild;

else

f->lchild=p->lchild;

free(p);

}

else

{

q=p;

s=p->lchild;

while(s->rchild)

{

q=s;s=s->rchild;

}

if(q==p) q->lchild=s->lchild;

p->key=s->key;

free(s);

}

return tree;

}

五、测试分析

1，创建二叉树

在主菜单下，用户输入1并回车后

图2-6 主界面

2，插入

在主菜单下，用户输入2并回车后

图2-7 插入界面

3，查找

主菜单下，用户输入3并回车后

图2-8 查找界面

4，遍历

主菜单下，用户输入4并回车后

图2-9 输出界面

5，删除

主菜单下，用户输入5并回车后

图2-10 删除界面

六、用户手册

（1）本程序执行文件为“二叉排序树的基本操作.exe”。

（2）进入本系统之后，随即显示系统主菜单界面，用户可在该界面下输入个子菜单前对应的数字并按回车键，执行相应子菜单命令。

七、调试报告

在调试过程中遇到了很多问题，在这些问题中有逻辑错误也有语法错误，我是先通过调试检查代码找出其中的语法错误然后通过设置断点找到逻辑错误。实在找不到就请教大神帮忙！嘿嘿！！！这个系统主要是考察树的有关知识，对树的遍历时间复杂度为O（n）,查找为O（nlog(n)）,插入为O（logn）。我们要掌

握好二叉树的各种算法，对提高效率和程序的运行有很大的提高。对以后的编程道路打下基础。

八、程序清单

#include

#include

#include

typedef struct Bstnode

{

int key;

struct Bstnode *rchild,*lchild;

}Bstnode,*Bstree;

Bstree Create(); //创建二叉排序树

Bstree Insert(Bstree tree,int key); //插入

Bstree Search(Bstree,int key); //查找

void Traverse(Bstree,int key); //遍历

void Traverse(Bstree tree);

Bstree Delete(Bstree tree,int key); //删除

Bstree Create()

{

int key;

Bstree tree=NULL; //初始化空数

scanf("%d",&key);

while(key!=0)

{

tree=Insert(tree,key); //逐个插入节点

scanf("%d",&key);

}

return tree;

}

Bstree Insert(Bstree tree,int key)

{

Bstree p=tree;

Bstree s,f;

while(p!=NULL)

{

f=p;

if(key==p->key)

return tree;

if(keykey)

p=p->lchild;

else

p=p->rchild;

}

s=(Bstree)malloc(sizeof(Bstnode)); //申请空间

s->key=key;

s->lchild=NULL;

s->rchild=NULL;

if(tree==NULL) //新节点为二叉排序树的根return s;

if(keykey)

f->lchild=s;

else

f->rchild=s;

return tree;

}

Bstree Search(Bstree tree,int key)

{

Bstree p=tree;

int flag=0;

while(p!=NULL)

{ //查找关键字为key的节点if(p->key==key)

{

printf("查询到该节点！");

flag=1;

return(p);

break;

}

if(keykey) //先序排序

p=p->lchild;

else

p=p->rchild;

}

if(flag==0)

{

printf("查询不到关键字为%d的节点！",key);

return NULL;

}

}

void Traverse(Bstree tree) //遍历二叉树

{

if(tree)

{

Traverse(tree->lchild);

printf("%4d",tree->key);

Traverse(tree->rchild);

}

}

Bstree Delete(Bstree tree,int key) //删除二叉树的操作{

Bstree p=tree;

Bstree f,s,q;

f=NULL;

while(p)

{

if(p->key==key) break;

f=p;

if(p->key>key) p=p->lchild;

else

p=p->rchild;

}

if(p==NULL) return tree;

if((p->lchild==NULL)||(p->rchild==NULL))

{

if(f==NULL) //判断二叉树是否为空

{

if(p->lchild==NULL)

tree=p->rchild;

else

tree=p->lchild;

}

else if(p->lchild==NULL) //判断左子树是否为空

{

if(f->lchild==p)

f->lchild=p->rchild;

else

f->rchild=p->rchild;

}

else if(f->lchild==p)

f->lchild=p->lchild;

else

f->lchild=p->lchild;

free(p);

}

else

{

q=p;

s=p->lchild;

while(s->rchild)

{

q=s;s=s->rchild;

}

if(q==p) q->lchild=s->lchild;

p->key=s->key;

free(s);

}

return tree;

}

void main()

{

system("color 1E");

Bstree tree,p;

int key1,key2,key3;

int select,flag;

printf("#################################\n");

printf("欢迎使用本系统\n");

printf("******************\n");

printf("1,创建二叉排序树\n");

printf("2,插入\n");

printf("3,查找\n");

printf("4,遍历\n");

printf("5,删除\n");

printf("6,退出\n");

printf("***********************************\n");

while(select!=6)

{

printf("选择的功能：");

scanf("%d",&select);

switch(select)

{

case 1:printf("请输入节点信息（0为结束符）;\n");

tree=Create();

printf("\n"); //创建二叉树

break;

case 2:printf("插入新的节点是：");

scanf("%d",&key1);

Insert(tree,key1); //插入关键字

printf("插入后得到序列为：\n");

Traverse(tree);

printf("\n");

break;

case 3:printf("输入查找的数据：");

scanf("%d",&key2);

p=Search(tree,key2); //查找关键字

printf("\n");

break;

case 4:printf("遍历所得序列：\n");

Traverse(tree);

printf("\n");

break;

case 5:printf("输入删除的数据：\n");

scanf("%d",&key3);

tree=Delete(tree,key3);

printf("删除后遍历所得到序列：\n");

Traverse(tree);

printf("\n");

break;

case 6:printf("退出\n");

flag=0;

break;

default:printf("输入错误，请输入\n");

break;

}

}

}