数据结构 二叉树实验报告

一、需求分析：编写一段程序，对二叉树进行复合操作，包括创建一棵二叉树，显示二叉树的树型结构，对创建的二叉树进行先根、中根、后根三种方式进行遍历，并且打印出叶子结点，并且可以随时删除我们创建的二叉树，然后用循环语句将上述的操作封装起来，使之能够进行可重复、连续的操作。

输入为a-z或者是A-Z之间的字符，用‘@’字符作为结束当前结点的标识符。

二、概要设计：本程序要用到的数据类型struct BinTreeNode{ DataType info;PBinTreeNode llink;PBinTreeNode rlink;};然后定义我们需要的指针类型typedef struct BinTreeNode *PBinTreeNode; /* 定义指向二叉树结点的指针类型*/typedef PBinTreeNode *PBinTree; /*定义指向树型结点的指针类型*/程序需要用到的自定义函数1．创建一个二叉树根节点PBinTree Create_BinTreeRoot(void)2．创建一个二叉树的节点PBinTreeNode Create_BinTreeNode(void)3．创建一棵二叉树PBinTreeNode Create_BinTree(void)4．用先根的方法遍历一棵二叉树void preOrder(PBinTreeNode pbnode)5．用中根的方法遍历一棵二叉树void inOrder(PBinTreeNode pbnode)6．用后根的方法遍历一棵二叉树void postOrder(PBinTreeNode pbnode)7．打印出我们创建的二叉树的树型结构void outputTree(PBinTreeNode pbnode,int totalSpace)8．打印出二叉树的叶子结点void leaves(PBinTreeNode pbnode)9．释放我们所申请的所有结点空间void freeAllNodes(PBinTreeNode pbnode)10．判断我们输入的是否是合格的字符int isalphabet(char i)三、详细设计：1．PBinTreeNode Create_BinTreeNode(void)我们定义一个指向二叉树结点类型的指针PBinTreeNode，然后，申请一个二叉树结点大小的空间，对左右子结点赋为空。

2．创建一个二叉树根节点定义一个指向二叉树结点的指针的指针即：BinTreeNode ** pbtree, 或者是：PBinTreeNode *pbtree;用于存放树的根结点，同时，将我们创建的二叉树的地址传给它即：*pbtree=Create_BinTree();3．创建一棵二叉树首先我们定义一个DataType类型的变量i,用于存放我们输入的字符（即作为缓冲区），并用scanf函数去接收它，由于使用scanf函数时，会出现吸收我们输入的回车字符，并将会车作为接收的字符的情况发生，为了避免这种情况，我们用函数fflush(stdin)将缓冲区的字符全部冲掉，然后再吸收我们输入的字符，就可以完全避免此类问题的发生。

我们定义我们输入的字符是从a-z或者是A-Z，用字符@为我们结束当前结点左或者右结点的字符，然后递归调用左右子树，此时我们将一棵二叉树全整的创建出来了。

4．用先根的方法遍历一棵二叉树先访问根结点，打印出它里面的信息，然后递归调用左子树和右子树。

5．用中根的方法遍历一棵二叉树先递归调用左子树，打印出里面的信息，在打印出根结点信息，然后递归调用右子树，打印出里面的信息。

6．用后根的方法遍历一棵二叉树先递归调用左子树，打印出里面的内容，然后递归调用右子树，打印出里面的内容，然后是根结点的内容。

7. 打印出我们创建的二叉树的树型结构先递归调用右子树，如果结点不为空的话，空格数加5，如果为空的话，就打印出右子树的内容，然后递归调用左子树。

8．打印出二叉树的叶子结点如果当前结点的左右子树都为空的话，就打印出此结点的信息，如果左子树不为空的话，递归调用左子树，如果右子树不为空的话，递归调用右子树。

9．释放我们所申请的所有结点空间如果当前的左子树不为空，则遍历左子树，如果右子树不为空的话，则遍历右子树，如果都不位空的话，分别调用左右子树，如果左右都为空的话，就释放左右结点空间，并将当前结点置为空。

10．主函数的安排：先创建好我们要的二叉树，之后，我们就可以对此而二树进行多种操作，我们定义了6种集合操作，并对用户输入的信息进行检测，正确的提示出错信息，如果选择的是我们定义的操作之一的话，对应的我们设置出不同的case语句。

如果我们选择的是释放所有的结点空间的话，我们需要屏蔽掉所有的菜单信息，提示用户重新创建一棵二叉树，并对它进行重新操作。

如果我们选择退出，但是没有选择释放掉所有的节点空间时，我们需要考虑到此类的情形，应调用void freeAllNodes(PBinTreeNode pbnode)自动的释放掉所有的结点空间，正常的退出。

四、用户使用说明：当用户还没有创建二叉树时，提示用户输入数据：Please input char to the binatree, @ to exit current node:Please input a char:这时用户用键盘输入，每输入一个字符回车一次,输入为a-z或者是A-Z之间的字符，用‘@’字符作为结束当前结点的标识符当用户，创建了二叉树之后，出现控制菜单：Please choose the mode you want to operate with the binatree:1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.free nodes 0 to exit:此时用户可以选择操作：1. 自动的打印出树型结构2.先根遍历3.中根遍历4.后根遍历5. 打印叶子结点6. 释放所有结点空间0.退出五、测试结果：1．测试完全二叉树的情形：输入（每输入一个字符回车一次）：A B C @ @ D @ @ E F @ @ G @ @自动的打印出树型结构：Display the binatree data directly:GEFADBC三种遍历方式和叶子结点，测试如下：先根：Data in preOrder:A B C D E F G中根：Data in inOrder:C BD A FE G后根：Data in postOrder:C D B F G E A打印叶子结点：Leaves:C D F G释放所有结点空间：Free all nodes:All node have been freed successfully.自动提示创建一棵新的二叉树：Now creating a new binatree...Please input char to the binatree, @ to exit current node:Please input a char:2测试非完全二叉树的情形输入（每输入一个字符回车一次）：A B C D @ @ @ @ @自动的打印出树型结构：ABCD三种遍历方式和叶子结点，测试如下：先根：Data in preOrder:A B C D中根：Data in inOrder:D C B A后根：Data in postOrder:D C B A打印叶子结点：Leaves:D释放所有结点空间：Free all nodes:All node have been freed successfully.自动提示创建一棵新的二叉树：Now creating a new binatree...Please input char to the binatree, @ to exit current node:Please input a char:如果我们想结束此次的操作，退出本程序，就可以输入0，程序自动的释放所有的结点空间：Please choose the mode you want to operate with the binatree:1.display2.preOrder3.inOrder4.postOrder5.leaves6.free nodes 0 to exit:0Dealing with the last job, to free all nodesAll node have been freed successfully六、附录：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <conio.h>#define NULL 0#define DataType chartypedef struct BinTreeNode *PBinTreeNode;typedef PBinTreeNode *PBinTree;struct BinTreeNode{ DataType info;PBinTreeNode llink;PBinTreeNode rlink;};PBinTreeNode Create_BinTree(void);PBinTree Create_BinTreeRoot(void){PBinTree pbtree;pbtree=(PBinTree)malloc(sizeof(struct BinTreeNode));if(pbtree==NULL) pbtree=(PBinTree)realloc(pbtree,sizeof(struct BinTreeNode));*pbtree=Create_BinTree();return (pbtree);}PBinTreeNode Create_BinTreeNode(void){PBinTreeNode pbnode;pbnode=(PBinTreeNode)malloc(sizeof(struct BinTreeNode));if(pbnode==NULL) pbnode=(PBinTreeNode)realloc(pbnode,sizeof(struct BinTreeNode)); else pbnode->llink=pbnode->rlink=(PBinTreeNode)NULL;return (pbnode);}int isalphabet(char i){if (i >= 'a' && i <='z' || i >= 'A' && i <='Z' || i=='@')return 1;else return 0;}PBinTreeNode Create_BinTree(void){PBinTreeNode pbnode ;DataType i;printf("Please input a char:\t");fflush(stdin);scanf("%c",&i);fflush(stdin);while(!isalphabet(i)){printf("Sorry, your input char is not in alphabet, please input again:");scanf("%c",&i);fflush(stdin);}if(i=='@') pbnode= NULL;else{pbnode = (PBinTreeNode)malloc(sizeof(struct BinTreeNode));if(pbnode == NULL){printf("Out of space!\n");return pbnode ;}pbnode->info=i;pbnode->llink=Create_BinTree();pbnode->rlink=Create_BinTree();}return pbnode;}void outputTree(PBinTreeNode pbnode,int totalSpace){int i;if(pbnode!=NULL){totalSpace+=5;outputTree(pbnode->rlink,totalSpace);for(i=0;i<totalSpace;i++) printf(" ");printf("%c\n",pbnode->info);outputTree(pbnode->llink,totalSpace);}}void preOrder(PBinTreeNode pbnode){if(pbnode==NULL) return ;printf("%c\t",pbnode->info);preOrder(pbnode->llink);preOrder(pbnode->rlink);}void inOrder(PBinTreeNode pbnode){if(pbnode== NULL) return;inOrder(pbnode->llink);printf("%c\t",pbnode->info);inOrder(pbnode->rlink);}void postOrder(PBinTreeNode pbnode){if(pbnode == NULL) return ;postOrder(pbnode->llink);postOrder(pbnode->rlink);printf("%c\t", pbnode->info);}void leaves(PBinTreeNode pbnode){if(pbnode->llink != NULL && pbnode->rlink == NULL) leaves(pbnode->llink);if(pbnode->rlink != NULL && pbnode->llink == NULL) leaves(pbnode->rlink);if(pbnode->llink != NULL && pbnode->rlink != NULL) {leaves(pbnode->llink);leaves(pbnode->rlink);}if(pbnode->llink == NULL && pbnode->rlink == NULL) {printf("%c\t",pbnode->info);return;}}void freeAllNodes(PBinTreeNode pbnode){if(pbnode->llink != NULL && pbnode->rlink == NULL) freeAllNodes(pbnode->llink);if(pbnode->rlink != NULL && pbnode->llink == NULL) freeAllNodes(pbnode->rlink);if(pbnode->llink != NULL && pbnode->rlink != NULL){freeAllNodes(pbnode->llink);freeAllNodes(pbnode->rlink);}if(pbnode->llink == NULL && pbnode->rlink == NULL){free(pbnode->llink);free(pbnode->rlink);pbnode = NULL;return ;}}int main(){PBinTree pbtree;int i;int totalSpace = 0;printf("Please input char to the binatree,@ to exit current node:\n");pbtree = Create_BinTreeRoot();printf("Display the binatree data directly:\n");outputTree(*pbtree,totalSpace);printf("Please choose the mode you want to operate with the binatree:\n");printf("1.display 2.preOrder 3.inOrder 4.postOrder 5.leaves 6.free nodes 0 to exit:");scanf("%d",&i);while(i>6 || i<0){printf("\nYou choice is illegal please input again:\n");printf("1.display 2.preOrder 3.inOrder 4.postOrder 5.leaves 6.free nodes 0 to exit:");scanf("%d",&i);}while(i!=0){while(i > 6 || i<0){printf("\nYou choice is illegal please input again:\n");printf("1.display 2.preOrder 3.inOrder 4.postOrder 5.leaves 6.free nodes 0 to exit:");scanf("%d",&i);}while(i !=0){while(i > 6 || i<0){printf("\nYou choice is illegal please input again:\n");printf("1.display 2.preOrder 3.inOrder 4.postOrder 5.leaves 6.free nodes 0 to exit:");scanf("%d",&i);}while(i !=6){while(i > 6 || i<0){printf("\nYou choice is illegal please input again:\n");printf("1.display 2.preOrder 3.inOrder 4.postOrder 5.leaves 6.free nodes 0 to exit:");scanf("%d",&i);}switch(i){case 0 :printf("\nDealing with the last job, to free all nodes...\n");freeAllNodes(*pbtree);printf("All node have been freed successfully\n");exit(1);getch();case 1 :printf("\nDisplay binatree:\n");outputTree(*pbtree,totalSpace);break;case 2 :printf("\nData in preOrder:\n");preOrder(*pbtree);printf("\n\n");break;case 3 :printf("\nData in inOrder:\n");inOrder(*pbtree);printf("\n\n");break;case 4 :printf("\nData in postOrder:\n");postOrder(*pbtree);printf("\n\n");break;case 5:printf("\nLeaves:\n");leaves(*pbtree);printf("\n\n");}printf("Please choose the mode you want to operate with the binatree:\n");printf("1.display 2.preOrder 3.inOrder 4.postOrder 5.leaves 6.free nodes 0 to exit:");scanf("%d",&i);}if(i==6){printf("\nFree all nodes:\n");freeAllNodes(*pbtree);printf("All node have been freed successfully.");}printf("\n\nNow creating a new binatree...\n");printf("Please input char to the binatree,@ to exit current node:\n");pbtree = Create_BinTreeRoot();printf("Display the binatree data directly:\n");outputTree(*pbtree,totalSpace);printf("Please choose the mode you want to operate with the binatree:\n");printf("1.display 2.preOrder 3.inOrder 4.postOrder 5.leaves 6.free nodes 0 to exit:");scanf("%d",&i);}}printf("\nDealing with the last job, to free all nodes\n");freeAllNodes(*pbtree);printf("All node have been freed successfully\n");getch();return 0;}七．图形界面根据提示一步步进行操作。