华南农业大学信息学院数据结构--课程设计报告

华南农业大学信息学院设计性、综合性实验教师签名:______实验四上机实习报告专业班级:___________ 学号：_________ 姓名:______ 完成日期:_______ （1）问题的描述：用函数实现如下二叉排序树算法：（1）插入新结点（2）前序、中序、后序遍历二叉树（3）中序遍历的非递归算法（4）层次遍历二叉树（5）在二叉树中查找给定关键字(函数返回值为成功1,失败0)Input第一行：准备建树的结点个数n第二行：输入n个整数，用空格分隔第三行：输入待查找的关键字第四行：输入待查找的关键字第五行：输入待插入的关键字Output第一行：二叉树的先序遍历序列第二行：二叉树的中序遍历序列第三行：二叉树的后序遍历序列第四行：查找结果第五行：查找结果第六行~第八行：插入新结点后的二叉树的先、中、序遍历序列第九行：插入新结点后的二叉树的中序遍历序列(非递归算法)第十行：插入新结点后的二叉树的层次遍历序列（2）数据结构的设计：为了方便移动使用链表来存储二叉树，因此设计如下数据类型表示二叉树：typedef struct BiTNode //生成树的结构体{ElemType key; //存储数据struct BiTNode *left,*right; //左、右孩子指针}BiTNode,*BiTree;int main() //主函数{BiTree T;ElemType search1,search2,insert;T=CreateBiTree(); //建立二叉树scanf("%d %d %d",&search1,&search2,&insert);PreOrderTraverse(T); //先序遍历printf("\n");InOrderTraverse(T); //中序遍历printf("\n");PostOrderTraverse(T); //后序遍历printf("\n");if(searchBiT(T,search1)==NULL)//查找函数printf("0\n");elseprintf("1\n"); //对第一个关键字进行查找if(searchBiT(T,search2)==NULL)printf("0\n");elseprintf("1\n"); //对第二个关键字进行查找T=InsertBiT(T,insert); //插入一个新结点PreOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行先序遍历printf("\n");InOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行中序遍历printf("\n");PostOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行后序遍历printf("\n");InOrderTraverseII(T); //对插入后的新树进行中序遍历（非递归算法）printf("\n");LevelOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行层次遍历return 0;}（3）函数功能、参数说明及概要设计：1、CreateBiTree();//创建二叉树函数，返回成功与否。

//根据二叉排序树的特点，找出新结点在树中对应的位置，再插入树中。

2、PreOrderTraverse(T);//用递归方式，前序遍历。

3、InOrderTraverse(T); //用递归方式，中序遍历。

4、PostOrderTraverse(T);//用递归方式，后序遍历。

5、InOrderTraverseII(T);//利用栈，用非递归方式，返回成功与否。

//先扫描（非访问）根节点到所有左节点并将它们一一入栈，当无左节点时表示栈顶节点无左子树，然后取出这个节点，并访问它，将P指向刚出栈的节点到右孩子对右孩子进行同样的处理。

6、searchBiT(T,search1);//查找函数，递归算法，返回成功与否。

//利用中序遍历二叉树T，依次比较每个结点的关键字。

7、InsertBiT(T,insert);//插入函数，返回成功与否。

8、LevelOrderTraverse(T);//利用队列，层次遍历，返回成功与否。

//将根节点入队，循环执行，出队，访问该节点，若该节点的左子节点不为空则将该节点的左子节点入队，若该节点的右子节点不为空，则该节点的右子节点入队；直到队列为空。

（4）具体程序的实现#include<stdio.h>#include<malloc.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define STACK_INIT_SIZE 100 // 存储空间初始分配量#define STACKINCREMENT 10 // 存储空间分配增量typedef int Status; // Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等typedef int ElemType; //定义元素类型typedef struct BiTNode //生成树的结构体{ElemType key;struct BiTNode *left,*right;//左右孩子指针}BiTNode,*BiTree;BiTree InsertBiT(BiTree T,ElemType key){ //向树中写入数据，插入数据元素keyBiTree f,p=T;while(p){if(p->key==key) return NULL;f=p;p=(key<p->key)?p->left:p->right;}p=(BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));p->key=key;p->left=p->right=NULL;if(T==NULL)T=p;elseif(key<f->key)f->left=p;elsef->right=p;return T;}BiTree CreateBiTree(){ //生成二叉树BiTree T=NULL;ElemType key;int n,i;scanf("%d",&n);for(i=1;i<=n;i++){scanf("%d",&key);T=InsertBiT(T,key); //向树中插入数据}return T;}void PreOrderTraverse(BiTree root){BiTree p=root; //先序遍历，递归算法if(p!=NULL){printf("%d ",p->key);PreOrderTraverse(p->left);PreOrderTraverse(p->right);}}void InOrderTraverse(BiTree root){ //中序遍历，递归算法BiTree p=root;if(p!=NULL){InOrderTraverse(p->left );printf("%d ",p->key );InOrderTraverse(p->right );}}void PostOrderTraverse(BiTree root){ //后序遍历，递归算法BiTree p=root;if(p!=NULL){PostOrderTraverse(p->left );PostOrderTraverse(p->right );printf("%d ",p->key );}}Status visit(BiTree p) //输出结点的值{printf("%d ",p->key);return OK;}typedef BiTree SElemType;//预定义struct SqStack //建立栈的结构体{SElemType *base; // 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULLSElemType *top; // 栈顶指针int stacksize; // 当前已分配的存储空间，以元素为单位};Status InitStack(SqStack &S){ //构造一个空栈SS.base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if(!S.base) return ERROR;S.top=S.base;S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}Status Push(SqStack &S,SElemType e){ //插入元素e为新的栈顶元素if(S.top - S.base >= S.stacksize ){S.base=(SElemType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));if(!S.base)return ERROR;S.top = S.base + S.stacksize ;S.stacksize = S.stacksize + STACKINCREMENT;}*S.top ++=e;return OK;}Status Pop(SqStack &S,SElemType &e){ //弹出栈S的栈顶元素if(S.top ==S.base )return ERROR;e=*--S.top ;return OK;}Status StackEmpty(SqStack &S){ //判断S是否是空栈，并返回值if(S.base==S.top)return TRUE;elsereturn FALSE;}Status InOrderTraverseII(BiTree T){ //二叉树的中序遍历算法（非递归算法）SqStack S; //利用栈来暂时存储结点，之后再弹出InitStack(S);BiTree p=T;while(p||!StackEmpty(S)){if(p){Push(S,p);p=p->left;}else{Pop(S,p);if(!visit(p))return ERROR;p=p->right;}}return OK;}BiTNode *searchBiT(BiTree t,ElemType key){ //对关键字进行查找，利用递归算法if(t==NULL||key==t->key)return t;if(key < t->key)return searchBiT(t->left,key);elsereturn searchBiT(t->right,key);}typedef BiTree QElemType ; //定义typedef struct QueueNode //队列的结构体{QElemType data;struct QueueNode *next;} QueueNode;typedef struct linkQueue{QueueNode * front; //队头指针，若队列不空,指向队列头元素QueueNode * rear; //队尾指针，若队列不空,指向队列尾元素的下一个位置}linkQueue;void InitQueue(linkQueue * q){q->front=q->rear =NULL; //构造一个空队列，无头结点}int QueueEmpty(linkQueue * Q) //判断队列是否为空队列{return (Q->front==NULL)&&(Q->rear==NULL);}void EnQueue(linkQueue *Q,QElemType x){ //向队列插入新的元素xQueueNode *p=(QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));p->data=x;p->next=NULL;if(QueueEmpty(Q)) //无头结点的队列Q->front=Q->rear=p;else{Q->rear->next=p;Q->rear=p;}}QElemType DeQueue(linkQueue *Q){ //若队列不空，则删除Q的队头元素QElemType x;QueueNode *p;if(QueueEmpty(Q)){printf("Queue Empty!");return ERROR;}p=Q->front;x=p->data;Q->front=p->next;if(Q->rear==p)Q->rear=NULL;free(p);return x; //返回删除的值x}void LevelOrderTraverse(BiTree root){ //二叉树的层次遍历BiTree p;linkQueue * q; //利用队列q=(linkQueue *)malloc(sizeof(linkQueue));InitQueue(q);p=root;if(p!=NULL){EnQueue(q,p);while(!QueueEmpty(q)){p=DeQueue(q);visit(p);if(p->left!=NULL)EnQueue(q,p->left);if(p->right!=NULL)EnQueue(q,p->right);}}}int main(){BiTree T;ElemType search1,search2,insert;T=CreateBiTree(); //建立二叉树scanf("%d %d %d",&search1,&search2,&insert);PreOrderTraverse(T); //先序遍历printf("\n");InOrderTraverse(T); //中序遍历printf("\n");PostOrderTraverse(T); //后序遍历printf("\n");if(searchBiT(T,search1)==NULL)printf("0\n");elseprintf("1\n"); //对第一个关键字进行查找if(searchBiT(T,search2)==NULL)printf("0\n");elseprintf("1\n"); //对第二个关键字进行查找T=InsertBiT(T,insert); //插入一个新结点PreOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行先序遍历printf("\n");InOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行中序遍历printf("\n");PostOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行后序遍历printf("\n");InOrderTraverseII(T); //对插入后的新树进行中序遍历（非递归算法）printf("\n");LevelOrderTraverse(T); //对插入后的新树进行层次遍历return 0;}（5）主界面设计及程序使用规范1、输入要创建二叉树的节点总数N2、输入N个节点数的关键字（整型）以空格区分3、输入要查找的关键字（整型）4、输入要查找的关键字（整型）5、输入要插入到关键字（整型）（6）调试情况1. 可能出现的特殊情况由于没有平衡调节机制，所以当输入数据为高度单调性时，不能体现出二叉排序树的优越性，不过采用了链表存储数据，所以在最坏情况下，也不会造成存储空间的浪费。