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 (1)

二概要设计 (1)

三详细设计 (2)

四调试分析和测试结果 (4)

五总结 (6)

六参考文献 (7)

七致谢 (7)

八附录 (7)

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：

typedef char datatype; // 树的结点数据类型为字符型，可以根据需要修改typedef struct node *pointer; // 定义二叉树结点类型

struct node {

datatype data; //结点数据

pointer lchild,rchild; //左右孩子结点

};

三个模块各写三个函数，分别如下所示：

bitree level_creat() //由层次序列建立二叉树，返回根指针

{

char ch;

ch=cin.get();

int front,rear;

pointer root,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=new node;

s->data=ch;

s->lchild=s->rchild=NULL;

}

else s=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

else if(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++;

}

}

return root;

}

void exchange(bitree t) //交换左右子数函数

{

pointer p;

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

}

void preorder(bitree t) //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：https://www.360docs.net/doc/af19072633.html,

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

using namespace std;

/* 二叉树类型的定义(二叉链表形式储存) */

typedef char datatype; // 树的结点数据类型为字符型，可以根据需要修改typedef struct node *pointer; // 定义二叉树结点类型

struct node {

datatype data; //结点数据

pointer lchild,rchild; //左右孩子结点

};

typedef pointer bitree; //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 */

const int maxsize=100;

int flag=0;

pointer Q[maxsize+1];

bitree level_creat() //由层次序列建立二叉树，返回根指针

{

char ch;

ch=cin.get();

int front,rear;

pointer root,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=new node;

s->data=ch;

s->lchild=s->rchild=NULL;

}

else s=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

else if(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++;

}

}

return root;

}

/* 交换左右子数 */

void exchange(bitree t)

{

pointer p;

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 */

void preorder(bitree t) //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;

}

/*void stop()

{

// cout<<"\n按任意键继续：";

getch();

}*/

void main()

{

bitree T=NULL; int ch;

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)

{

case 0: break;

case 1: 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;

case 2: 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;

case 3: 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();

goto AA;

}

}while(ch!=0);

}