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 1

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

二叉树结点的左、右子树的交换 重新建立二叉树 交换左右子数 先根遍历二叉树退出 2

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：

开 始 输入二叉树的节点（以“！“结束）

enter

重新建立二叉树

交换左右子数

先根遍历二叉树

菜 单 2 1 3

0

结 束 图2-1 3

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; 4

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; coutlchild); //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。 5

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。 6

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。 7

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：http://www.csdn.com

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 */