二叉排序树的基本操作的实现
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二叉排序树的基本操作的实现
一设计要求 1.问题描述 从磁盘读入一组数据,建立二叉排序树并对其进行查找、、遍历、插入、删除等基本操作。 2.需求分析 建立二叉排序树并对其进行查找,包括成功和不成功两种情况。 二概要设计 为了实现需求分析中的功能,可以从以下3方面着手设计。 1.主界面设计 为了方便对二叉排序树的基本操作，设计一个包含多个菜单选项的主控制子程序以实现二叉排序树的各项功能。本系统的主控制菜单运行界面如图1所示。 图1二叉排序树的基本操作的主菜单 2.存储结构的设计 本程序主要采二叉树结构类型来表示二叉排序树。其中二叉树节点由1个表示关键字的分量组成,还有指向该左孩子和右孩子的指针。 3.系统功能设计 本程序设置了5个子功能菜单，其设计如下。 1)建立二叉排序树。根据系统提示,输入节点的关键字,并以0作为结束的标识符。 该功能由Bｓtｒee Creａte（)函数实现。 2)插入二叉排序新的节点信息。每次只能够插入一个节点信息，如果该节点已 经存在,则不插入。该功能由Bstree Inｓerｔ(y)函数实现。 3)查询二叉排序树的信息。每次进行查询,成功则显示“查询到该节点”,不成功 则“显示查询不到该节点“该功能由Ｂsｔree Seaｒcｈ()函数实现。 4)删除二叉排序树的节点信息。可以对二叉排序树中不需要的节点进行删除， 删除的方式是输入关键字，查询到该节点后删除。该功能由ＢｓtreeＤelete() 函数实现。 5)遍历二叉排序树。遍历二叉排序树可以显示该二叉排序树的全部节点信息。 该功能由ｖoｉd Ｔraveｒse()实现。 三模块设计 1.模块设计 本程序包含两个模块:主程序模块和二叉排序树操作模块。其调用关系如图2
平衡二叉树操作的演示 1.需求分析 本程序是利用平衡二叉树，实现动态查找表的基本功能：创建表，查找、插入、删除。具体功能： （1）初始，平衡二叉树为空树，操作界面给出创建、查找、插入、删除、合并、分裂六种操作供选择。每种操作均提示输入关键字。每次插入或删除一个结点后，更 新平衡二叉树的显示。 （2）平衡二叉树的显示采用凹入表现形式。 （3）合并两棵平衡二叉树。 （4）把一棵二叉树分裂为两棵平衡二叉树，使得在一棵树中的所有关键字都小于或等于x，另一棵树中的任一关键字都大于x。 如下图： 2．概要设计 平衡二叉树是在构造二叉排序树的过程中，每当插入一个新结点时，首先检查是否因插入新结点而破坏了二叉排序树的平衡性，若是则找出其中的最小不平衡子树，在保持二叉排序树特性的前提下，调整最小不平衡子树中各结点之间的链接关系，进行相应的旋转，使之成为新的平衡子树。
具体步骤： （1）每当插入一个新结点，从该结点开始向上计算各结点的平衡因子，即计算该结点的祖先结点的平衡因子，若该结点的祖先结点的平衡因子的绝对值不超过1，则平衡二叉树没有失去平衡，继续插入结点； （2）若插入结点的某祖先结点的平衡因子的绝对值大于1，则找出其中最小不平衡子树的根结点； （3）判断新插入的结点与最小不平衡子树的根结点个关系，确定是那种类型的调整；（4）如果是LL型或RR型，只需应用扁担原理旋转一次，在旋转过程中，如果出现冲突，应用旋转优先原则调整冲突；如果是LR型或RL型，则需应用扁担原理旋转两次，第一次最小不平衡子树的根结点先不动，调整插入结点所在子树，第二次再调整最小不平衡子树，在旋转过程中，如果出现冲突，应用旋转优先原则调整冲突；（5）计算调整后的平衡二叉树中各结点的平衡因子，检验是否因为旋转而破坏其他结点的平衡因子，以及调整后平衡二叉树中是否存在平衡因子大于1的结点。 流程图 3.详细设计 二叉树类型定义： typedef int Status; typedef int ElemType; typedef struct BSTNode{
二叉排序树变成平衡二叉树 对于二叉查找树，尽管查找、插入及删除操作的平均运行时间为O(logn)，但是它们的最差运行时间都是O(n),原因在于对树的形状没有限制。 平衡二叉树又称为AVL树，它或者是一棵空树，或者是有下列性质的二叉树：它的左子树和右子树都是平衡二叉树，且左右子树的深度之差的绝对值不超过1。二叉树的的平衡因子BF为：该结点的左子树的深度减去它的右子树的深度，则平衡二叉树的所有结点的平衡因子为只可能是：-1、0和1 一棵好的平衡二叉树的特征： （1）保证有n个结点的树的高度为O(logn) （2）容易维护，也就是说，在做数据项的插入或删除操作时，为平衡树所做的一些辅助操作时间开销为O(1) 一、平衡二叉树的构造 在一棵二叉查找树中插入结点后，调整其为平衡二叉树。若向平衡二叉树中插入一个新结点后破坏了平衡二叉树的平衡性。首先要找出插入新结点后失去平衡的最小子树根结点的指针。然后再调整这个子树中有关结点之间的链接关系，使之成为新的平衡子树。当失去平衡的最小子树被调整为平衡子树后，原有其他所有不平衡子树无需调整，整个二叉排序树就又成为一棵平衡二叉树 1.调整方法 （1）插入点位置必须满足二叉查找树的性质，即任意一棵子树的左结点都小于根结点，右结点大于根结点 （2）找出插入结点后不平衡的最小二叉树进行调整，如果是整个树不平衡，才进行整个树的调整。 2.调整方式 （1）LL型 LL型：插入位置为左子树的左结点，进行向右旋转(LL表示的是在做子树的左结点进行插入) 由于在A的左孩子B的左子树上插入结点F，使A的平衡因子由1变为2，成为不平衡的最小二叉树根结点。此时A结点顺时针右旋转，旋转过程中遵循“旋转优先”的规则，A结点替换D结点成为B结点的右子树，D结点成为A结点的左孩子。 （2）RR型
浙江大学城市学院实验报告 课程名称数据结构 实验项目名称实验十二叉树的基本操作 学生姓名专业班级学号 实验成绩指导老师（签名）日期 一.实验目的和要求 1、掌握二叉树的链式存储结构。 2、掌握在二叉链表上的二叉树操作的实现原理与方法。 3、进一步掌握递归算法的设计方法。 二.实验内容 1、按照下面二叉树二叉链表的存储表示，编写头文件binary_tree.h，实现二叉链表的定义与基本操作实现函数；编写主函数文件test10.cpp，验证头文件中各个操作。 二叉树二叉链表存储表示如下： typedef struct BiTNode { TElemType data ; struct BiTNode *lchild , *rchild ; }BiTNode,*BiTree ; 基本操作如下： ①void InitBiTree(BiTree &T ) //初始化二叉树T ②void CreateBiTree(BiTree &T) //按先序遍历序列建立二叉链表T ③bool BiTreeEmpty (BiTree T); //检查二叉树T是否为空，空返回1，否则返回0 ④int BiTreeDepth(BiTree T); //求二叉树T的深度并返回该值 ⑤void PreOrderTraverse (BiTree T); //先序遍历二叉树T ⑥void InOrderTraverse (BiTree T); //中序遍历二叉树T ⑦void PostOrderTraverse (BiTree T); //后序遍历二叉树T ⑧void DestroyBiTree(BiTree &T) //销毁二叉树T
合肥学院 计算机科学与技术系 课程设计报告 2009 ～2010 学年第二学期 课程 数据结构与算法 课程设计 名称 二叉排序树运算学生姓名顾成方 学号0704011033 专业班级08计科(2) 指导教师王昆仑张贯虹 2010 年 5 月
题目：（二叉排序树运算问题）设计程序完成如下要求：对一组数据构造二叉排序树，并在二叉排序树中实现多种方式的查找。基本任务：⑴选择合适的储存结构构造二叉排序树；⑵对二叉排序树T作中序遍历，输出结果；⑶在二叉排序树中实现多种方式的查找，并给出二叉排序树中插入和删除的操作。 ⑷尽量给出“顺序和链式”两种不同结构下的操作，并比较。 一、问题分析和任务定义 本次程序需要完成如下要求：首先输入任一组数据，使之构造成二叉排序树，并对其作中序遍历，然后输出遍历后的数据序列；其次，该二叉排序树能实现对数据（即二叉排序树的结点）的查找、插入和删除等基本操作。 实现本程序需要解决以下几个问题： 1、如何构造二叉排序树。 2、如何通过中序遍历输出二叉排序树。 3、如何实现多种查找。 4、如何实现插入删除等操作。 二叉排序树的定义：
⑴其左子树非空，则左子树上所有结点的值均小于根结点的值。 ⑵若其右子树非空，则右子树上所有结点的值大于根结点的值。 ⑶其左右子树也分别为二叉排序树。 本问题的关键在于对于二叉排序树的构造。根据上述二叉排序树二叉排序树的生成需要通过插入算法来实现：输入（插入）的第一个数据即为根结点；继续插入，当插入的新结点的关键值小于根结点的值时就作为左孩子，当插入的新结点的关键值大于根结点的值时就作为右孩子；在左右子树中插入方法与整个二叉排序树相同。当二叉排序树建立完成后，要插入新的数据时，要先判断已建立的二叉排序树序列中是否已有当前插入数据。因此，插入算法还要包括对数据的查找判断过程。 本问题的难点在于二叉排序树的删除算法的实现。删除前，首先要进行查找，判断给出的结点是否已存在于二叉排序树之中；在删除时，为了保证删除结点后的二叉树仍为二叉排序树，要考虑各种情况，选择正确
计算机科学学院数据结构课程设计报告 平衡二叉树操作 学生姓名： 学号： 班级： 指导老师： 报告日期：
1.需求分析 1．建立平衡二叉树并进行创建、查找、插入、删除等功能。 2．设计一个实现平衡二叉树的程序，可进行创建、查找、插入、删除等操作，实现动态的输入数据，实时的输出该树结构。 3．测试数据：自选数据 2.概要设计 1.抽象数据类型定义： typedef struct BSTNode { int data; int bf; //节点的平衡因子 struct BSTNode *lchild,*rchild; //左右孩子指针 }BSTNode,*BSTree; void CreatBST(BSTree &T); //创建平衡二叉树 void R_Rotate(BSTree &p); //对以*p为根的二叉排序树作左旋处理 void L_Rotate(BSTree &p); //对以*p为根的二叉排序树作左旋处理 void LeftBalance(BSTree &T); //对以指针Ｔ所指结点为根的二叉树作左平衡旋转处理void RightBalance(BSTree &T); //对以指针Ｔ所指结点为根的二叉树作右平衡旋转处理bool InsertAVL(BSTree &T,int e,bool &taller); //插入结点e bool SearchBST(BSTree &T,int key); //查找元素key是否在树T中 void LeftBalance_div(BSTree &p,int &shorter); //删除结点时左平衡旋转处理 void RightBalance_div(BSTree &p,int &shorter); //删除结点时右平衡旋转处理 void Delete(BSTree q,BSTree &r,int &shorter); //删除结点 int DeleteA VL(BSTree &p,int x,int &shorter); //平衡二叉树的删除操作 void PrintBST(BSTree T,int m); //按树状打印输出二叉树的元素 2.主程序的流程 3.各模块之间的层次调用
数据结构 实 验 报 告 实验名称：______二叉排序树___________ 学生姓名：____________________ 班级：_______________ 班内序号：_______________________ 学号：________________ 日期：________________
1．实验要求 根据二叉排序树的抽象数据类型的定义，使用二叉链表实现一个二叉排序树。 二叉排序树的基本功能： 1.二叉排序树的建立 2.二叉排序树的查找 3.二叉排序树的插入 4.二叉排序树的删除 5.二叉排序树的销毁 6.其他：自定义操作编写 测试main()函数测试二叉排序树的正确性 2. 程序分析 2.1 存储结构 二叉链表 2.2 程序流程(或程序结构、或类关系图等表明程序构成的内容，一般为流程图等) 2.2.1.
2.2.2.伪代码 1.从文件读取待建树元素 2.建树，若待插入元素比根节点小，向左子树前进并重复比较左子树根节点，若待插入元素比根节点大，向右子树前进并重复比较右子树根节点，直至找到空节点则插入该元素，不断插入直至不剩下元素。 3.用户选择操作。 4.若用户选择查找，则现由用户输入待查找数值。从根节点开始比较，若较小则移至左子树，若较大则移至右子树，直至关键码相等，则输出节点情况。 5.若用户选择插入，则现由用户输入待插入数值。从根节点开始比较，若较小则移至左子树，若较大则移至右子树，直至到空节点，则插入该元素。 6.若用户选择删除，则现由用户输入待删除数值。从根节点开始比较，若较小则移至左子树，若较大则移至右子树，直至关键码相等； 1）.若该节点为叶子节点，则直接删除； 2）.若该节点无左子树，则其双亲节点直接与其右子树根节点连接，再删除该节点； 3）.若该节点有左子树，则其左子树的最右节点数值直接覆盖该节点数值，再删除最后节点。 7.若用户选择销毁，则不断执行删除操作直至不剩余节点。 8.若用户选择退出，则程序结束。 2.3 关键算法分析 关键代码即删除操作，代码如下： void Delete(BiNode* &R) { BiNode* q=new BiNode; BiNode *s=new BiNode; if(R->lch==NULL){ q=R; R=R->rch; delete q;} else if(R->rch==NULL){ q=R; R=R->lch; delete q; } else{ q=R; s=R->lch; while(s->rch!=NULL) { q=s; s=s->rch;} R->data=s->data; if(q!=R)
数据结构实习报告 题目：平衡二叉树的操作演示 班级：信息管理与信息系统11-1 ：佳 学号：3 完成日期：2013.06.25
一、需求分析 1. 初始，平衡二叉树为空树，操作界面给出两棵平衡二叉树的显示、查找、插入、删除、销毁、合并两棵树，几种选择。其中查找、插入和删除操作均要提示用户输入关键字。每次插入或删除一个节点后都会更新平衡二叉树的显示。 2. 平衡二叉树的显示采用凹入表形式。 3.每次操作完毕后都会给出相应的操作结果，并进入下一次操作，知道用户选择退出 二、概要设计 1.平衡二叉树的抽象数据类型定义： ADT BalancedBinaryTree{ 数据对象D：D是具有相同特性的数据元素的集合。各个数据元素均含有类型相同，可唯一标志的数据元素的关键字。 数据关系R：数据元素同属一个集合。 基本操作P： InitAVL(BSTree& T) 操作结果：构造一个空的平衡二叉树T DestroyAVL(BSTree& T) 初始条件：平衡二叉树T存在 操作结果：销毁平衡二叉树T SearchAVL(BSTree T,int key) 初始条件：平衡二叉树T存在，key为和关键字相同类型的给定值 操作结果：若T中存在关键字和key相等的数据元素，则返回指向该元素的 指针，否则为空 InsertAVL(BSTree& T,int key,Status& taller) 初始条件：平衡二叉树T存在，key和关键字的类型相同 操作结果：若T中存在关键字等于key的数据元素则返回，若不存在则插入 一个关键字为key的元素 DeleteAVL(BSTree& T,int &key,Status& lower) 初始条件：平衡二叉树T存在，key和关键字的类型相同 操作结果：若T中存在关键字和key相同的数据元素则删除它}ADT BalancedBinaryTree
内蒙古科技大学 本科生课程设计论文《数据结构与算法》 题目：二叉排序树的操作 学生姓名：贺英杰 学号：1367159108 专业：软件工程 班级：13-1班 指导教师：周李涌 日期：2015年1月6日
内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称数据结构与算法课程设计 设计题目二叉排序树的操作 指导教师周李涌时间2015.1.5——2015.1.9 一、教学要求 1. 掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力 2. 初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能 3. 提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力 4. 训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发，培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风 二、设计资料及参数 每个学生在教师提供的课程设计题目中任意选择一题，独立完成，题目选定后不可更换。 二叉排序树的操作 以二叉链表表示二叉排序树，在此基础上实现二叉排序树的操作。 要求设计类（或类模板）来描述二叉排序树，包含必要的构造函数和析构函数，以及其他能够完成如下功能的成员函数： 创建二叉排序树 输出二叉排序树 在二叉排序树中查找给定值 在二叉排序树中插入新结点 在二叉排序树中删除给定值 并设计主函数测试该类（或类模板）。 三、设计要求及成果 1. 分析课程设计题目的要求 2. 写出详细设计说明 3. 编写程序代码，调试程序使其能正确运行 4. 设计完成的软件要便于操作和使用 5. 设计完成后提交课程设计报告 四、进度安排 资料查阅与讨论（1天） 系统分析（2天） 系统的开发与测试（5天） 编写课程设计说明书和验收（2天） 五、评分标准 1. 根据平时上机考勤、表现和进度，教师将每天点名和检查 2. 根据课程设计完成情况，必须有可运行的软件。 3. 根据课程设计报告的质量，如有雷同，则所有雷同的所有人均判为不及格。 4. 根据答辩的情况，应能够以清晰的思路和准确、简练的语言叙述自己的设计和回答教师的提问 六、建议参考资料 1．《数据结构（C语言版）》严蔚敏、吴伟民主编清华大学出版社2004.11 2．《数据结构课程设计案例精编（用C/C++描述）》，李建学等编著，清华大学出版社 2007.2 3.《数据结构:用面向对象方法与C++语言描述》，殷人昆主编，清华大学出版社 2007.6
《数据结构与数据库》 实验报告 实验题目 二叉树的基本操作及运算 一、需要分析 问题描述： 实现二叉树（包括二叉排序树）的建立，并实现先序、中序、后序和按层次遍历，计算叶子结点数、树的深度、树的宽度，求树的非空子孙结点个数、度为2的结点数目、度为2的结点数目，以及二叉树常用运算。 问题分析： 二叉树树型结构是一类重要的非线性数据结构，对它的熟练掌握是学习数据结构的基本要求。由于二叉树的定义本身就是一种递归定义，所以二叉树的一些基本操作也可采用递归调用的方法。处理本问题，我觉得应该：
1、建立二叉树； 2、通过递归方法来遍历（先序、中序和后序）二叉树； 3、通过队列应用来实现对二叉树的层次遍历； 4、借用递归方法对二叉树进行一些基本操作，如：求叶子数、树的深度宽度等； 5、运用广义表对二叉树进行广义表形式的打印。 算法规定： 输入形式：为了方便操作，规定二叉树的元素类型都为字符型，允许各种字符类型的输入，没有元素的结点以空格输入表示，并且本实验是以先序顺序输入的。 输出形式：通过先序、中序和后序遍历的方法对树的各字符型元素进行遍历打印，再以广义表形式进行打印。对二叉树的一些运算结果以整型输出。 程序功能：实现对二叉树的先序、中序和后序遍历，层次遍历。计算叶子结点数、树的深度、树的宽度，求树的非空子孙结点个数、度为2的结点数目、度为2的结点数目。对二叉树的某个元素进行查找，对二叉树的某个结点进行删除。 测试数据：输入一：ABC□□DE□G□□F□□□（以□表示空格）,查找5,删除E 预测结果：先序遍历ABCDEGF 中序遍历CBEGDFA 后序遍历CGEFDBA 层次遍历ABCDEFG 广义表打印A（B（C,D（E（,G）,F））） 叶子数3 深度5 宽度2 非空子孙数6 度为2的数目2 度为1的数目2 查找5，成功，查找的元素为E 删除E后，以广义表形式打印A（B（C,D（,F））） 输入二：ABD□□EH□□□CF□G□□□（以□表示空格）,查找10,删除B 预测结果：先序遍历ABDEHCFG 中序遍历DBHEAGFC 后序遍历DHEBGFCA 层次遍历ABCDEFHG 广义表打印A（B(D,E(H)),C(F(,G))） 叶子数3 深度4 宽度3 非空子孙数7 度为2的数目2 度为1的数目3 查找10，失败。
平衡二叉树（AVL）查找、插入和删除 小组成员： 陈静101070009 陈丹璐101070006 陈娇101070008
目录 平衡二叉树（AVL） (1) 查找、插入和删除 (1) 问题描述 (2) 设计说明 (3) （一）ADT (3) （二）算法思想 (5) （三）数据结构 (12) （四）程序结构与流程 (13) 运行平台及开发工具 (15) I/O格式 (15) 算法复杂度分析 (18) 源代码 (18) 小结 (37) 问题描述 利用平衡二叉树实现一个动态查找表。
（1）实现动态查找表的三种基本功能：查找、插入和删除。 （2）初始时，平衡二叉树为空树，操作界面给出创建、查找、插入和删除和退出五种操作供选择。每种操作均要提示输入关键字。创建时，根据提示输入数据，以-1为输入数据的结束标志，若输入数据重复，则给出已存在相同关键字的提示，并不将其插入到二叉树中。在查找时，如果查找的关键字不存在，则显示不存在查找的关键字，若存在则显示存在要查找的关键字。插入时首先检验原二叉树中是否已存在相同第3 页共38 页- 3 -的关键字，若没有则进行插入并输出二叉树，若有则给出已有相同关键字的提醒。删除时首先检验原二叉树中是否存在要删除的关键字，若有则进行删除后并输出二叉树，若没有则给出不存在要删除的关键字的提醒。 （3）平衡二叉树的显示采用中序遍历的方法输出，还可以根据输出数据是否有序验证对平衡二叉树的操作是否正确。 设计说明 （一）ADT ADT BalancedBinaryTree{ 数据对象D：D是具有相同特性的数据元素的集合。各个数据元素均含有类型相同，可唯一标志的数据元素的关键字。 数据关系R：数据元素同属一个集合。 基本操作P： void R_Rotate(BSTree &p); 初始条件：二叉树存在，且关键字插入到以*p为根的二叉树的左子树的左孩子上； 操作结果：对以*p为根的二叉排序树作右旋处理
实现平衡二叉排序树的各种算法代码一 /* 《实现平衡二叉排序树的各种算法》 一、分析题目要求 用函数实现如下平衡二叉排序树算法,: （1）插入新结点 （2）前序、中序、后序遍历二叉树（递归） （3）前序、中序、后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) （6）交换各结点的左右子树 （7）求二叉树的深度 （8）叶子结点数 （9）删除某结点 为了完成以上的各项操作，首先应该用函数建一棵平衡二叉排序树，输入形式是首先输入要建的二叉树的结点数，然后依次输入各个结点的值。在实现插入新结点的函数时，需要一个向一棵二叉树插入新结点的函数。可用递归算法写出平衡二叉树的前序，中序，后序遍历的函数。在写平衡二叉树的前，中，后序遍历的非递归算法时要用到栈结构的知识，运用栈结构来存储平衡二叉树结点的指针。在层次遍历二叉树时需要用到队列结构，运用队列结构的先进先出来存储二叉树的结点指针。在遍历二叉树的结点时需要一个访问结点数据的函数。二叉树是一棵排序树，所以二叉树的查找可以运用其有序的性质，查找的方式和建树的方式相似。交换二叉树各结点的左右子树时，可以用先序遍历递归的方式从根结点向下递归，每次访问结点时就需将各结点的左右孩子的指针调换，并对该结点的平衡因子作相应的处理。示二叉树的深度时，可用递归的方式访问结点的左右子树，并记录下左右子树的深度，最后返回左右子树中较深的深度的值即可。可以用一次遍历的方式遍历二叉树，记录每一个经过的结点，若结点存在且左右孩子都为空，则该结点为叶子结点。删除二叉树的某个结点时，首先要写一个函数，用递归查找的方式找到相应的结点，该函数还要有调整二叉树平衡的作用，因为若删除结点使得二叉树深度减少而不平衡，需要调整二叉树的平衡，若该结点不存在则返回ERROR,，若存在该结点，则应该再写一个函数来删除该结点，在删除之前还要判断该结点是只有左子树还是只有右子树还是左右子树都有的情况：若只有左或是只有右子树，则只需删除该结点，并回溯调整二叉树的平衡；若该结点的左右子树都有，则应该用另一个函数递归找到该结点的直接“后继”，并从该“后继”开始回溯调整二叉树的平衡。 */ #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<malloc.h> #define OK 1 #define ERROR 0
编号：B04900083 学号：8 Array课程设计 教学院计算机学院 课程名称数据结构与算法 题目二叉排序树与平衡二叉排序树基本操 作的实现 专业计算机科学与技术 班级二班 姓名 同组人员 指导教师成俊 2015 年12 月27 日
课程设计任务书 2015 ～2016 学年第 1 学期 学生：专业班级：计科二 指导教师：成俊工作部门：计算机学院 一、课程设计题目:二叉排序树与平衡二叉排序树基本操作 二、课程设计容 用二叉链表作存储结构，编写程序实现二叉排序树上的基本操作：以回车('\n')为输入结束标志,输入数列L,生成二叉排序树T；对二叉排序树T作中序遍历；计算二叉排序树T的平均,输出结果；输入元素x,查找二叉排序树T,若存在含x的结点,则删除该结点,并作中序遍历；否则输出信息“无结点x”； 判断二叉排序树T是否为平衡二叉树；再用数列L,生成平衡二叉排序树BT:当插入新元素之后,发现当前的二叉排序树BT不是平衡二叉排序树,则立即将它转换成新的平衡二叉排序树BT；计算平衡的二叉排序树BT的平均查找长度，输出结果。 三、进度安排 1．分析问题，给出数学模型，选择数据结构. 2．设计算法，给出算法描述 3．给出源程序清单 4. 编辑、编译、调试源程序 5. 撰写课程设计报告 四、基本要求 编写AVL树判别程序，并判别一个二叉排序树是否为AVL树。二叉排序树用其先序遍历结果表示，如：5，2，1，3，7，8。 实现AVL树的ADT，包括其上的基本操作：结点的加入和删除；另外包括将一般二叉排序树转变为AVL树的操作。 实现提示主要考虑树的旋转操作。
目录 一、课程设计题目: 二叉排序树与平衡二叉排序树基本操作 (1) 二、课程设计容 (1) 三、进度安排 (1) 四、基本要求 (1) 一、概述 (3) 1.课程设计的目的 (3) 2.课程设计的要求 (3) 二、总体方案设计 (4) 三、详细设计 (6) 1.课程设计总体思想 (6) 2.模块划分 (7) 3.流程图 (8) 四、程序的调试与运行结果说明 (9) 五、课程设计总结 (14) 参考文献 (14)
二叉树： 左子树都小于根节点，右子树都大于根节点。可以动态维护这棵树（因为是树结构，可以有限步完成插入），所以是动态查找算法。时间复杂度为O(logn)在46.5%的情况下，需要把二叉树平衡化成“平衡二叉树”。 平衡二叉树：定义：平衡二叉树或为空树,或为如下性质的二叉排序树: （1）左右子树深度之差的绝对值不超过1; （2）左右子树仍然为平衡二叉树. 平衡因子：平衡因子bf=左子树深度－右子树深度, 每个结点的平衡因子只能是1，0，-1。若其绝对值超过1，则该二叉排序树就是不平衡的。增加一个元素后，平衡二叉树有可能变成不平衡了，所以需要旋转平衡调整。 平衡二叉树算法思想： 若向平衡二叉树中插入一个新结点后破坏了平衡二叉树的平衡性。首先要找出插入新结点后失去平衡的最小子树根结点的指针。然后再调整这个子树中有关结点之间的链接关系，使之成为新的平衡子树。当失去平衡的最小子树被调整为平衡子树后，原有其他所有不平衡子树无需调整，整个二叉排序树就又成为一棵平衡二叉树。失去平衡的最小子树是指以离插入结点最近，且平衡因子绝对值大于1的结点作为根的子树。假设用A表示失去平衡的最小子树的根结点，则调整该子树的操作可归纳为下列四种情况：（可以断定插入一个节点一定是在叶子节点上） （1）LL型平衡旋转法 由于在A的左孩子B的左子树上插入结点F，使A的平衡因子由1增至2而失去平衡。故需进行一次顺时针旋转操作。即将A的左孩子B向右上旋转代替A作为根结点，A向右下旋转成为B 的右子树的根结点。而原来B的右子树则变成A的左子树。 （2）RR型平衡旋转法 由于在A的右孩子C 的右子树上插入结点F，使A的平衡因子由-1减至-2而失去平衡。故需进行一次逆时针旋转操作。即将A的右孩子C向左上旋转代替A作为根结点，A向左下旋转成为C 的左子树的根结点。而原来C的左子树则变成A的右子树。
数据结构程序报告(平衡二叉树的操作)
计算机科学学院数据结构课程设计报告 平衡二叉树操作 学生姓名： 学号： 班级： 指导老师： 报告日期：
1.需求分析 1．建立平衡二叉树并进行创建、查找、插入、删除等功能。 2．设计一个实现平衡二叉树的程序，可进行创建、查找、插入、删除等操作，实现动态的输入数据，实时的输出该树结构。 3．测试数据：自选数据 2.概要设计 1.抽象数据类型定义： typedef struct BSTNode { int data; int bf; //节点的平衡因子 struct BSTNode *lchild,*rchild; //左右孩子指针 }BSTNode,*BSTree; void CreatBST(BSTree &T); //创建平衡二叉树 void R_Rotate(BSTree &p); //对以*p 为根的二叉排序树作左旋处理 void L_Rotate(BSTree &p); //对以*p 为根的二叉排序树作左旋处理 void LeftBalance(BSTree &T); //对以指针Ｔ所指结点为根的二叉树作左平衡旋转处理void RightBalance(BSTree &T); //对以指针Ｔ所指结点为根的二叉树作右平衡旋转处理bool InsertA VL(BSTree &T,int e,bool &taller);
//插入结点e bool SearchBST(BSTree &T,int key); //查找元素key是否在树T中 void LeftBalance_div(BSTree &p,int &shorter); void RightBalance_div(BSTree &p,int &shorter);
二叉排序树的实现 一、实验内容与要求 1）实现二叉排序树，包括生成、插入，删除； 2）对二叉排序树进行先根、中根、和后根非递归遍历；3）每次对树的修改操作和遍历操作的显示结果都需要在屏幕上用树的形状表示出来。 二、实验方案 1.选择链表的方式来构造节点，存储二叉排序树的节点。 //树的结构 struct BSTNode { //定义左右孩子指针 struct BSTNode *lchild,*rchild; //节点的关键字 TElemType key; }; int depth=0; //定义一个 struct BSTNode 类型的指针 typedef BSTNode *Tree; 2.对树的操作有如下方法： // 创建二叉排序树 Tree CreatTree(Tree T)； //二叉树的深度，返回一个int值为该树的深度 int TreeDepth(Tree T) //树状输出二叉树，竖向输出 void PrintTree(Tree T , int layer)； //查找关键字，如果关键字存在则返回所在节点的父节点，如果关键字不存在则返回叶子所在的节点 Status SearchBST(Tree T , TElemType key , Tree f,Tree &p)；
//向树中插入节点 Status InsertBST(Tree &T , TElemType e)； //删除节点 Status Delete(Tree &T)； //删除指定节点，调用Delete(Tree &T)方法 Status DeleteData(Tree &T , TElemType key)； //非递归先序遍历 void x_print(Tree T); //非递归中序遍历 Void z_print(Tree T ); //非递归后序遍历 void h_print(Tree T); 3.对二叉排序树非递归先根、中根、后根遍历，采用栈来存储一次遍历过的节点的形式来辅助实现 //自定义类型以 SElemType作为栈中指针返回的值的类型 //也就是要返回一个节点的指针 typedef Tree SElemType; //栈的结构 struct Stack { //栈底指针 SElemType *base; //栈顶指针 SElemType *top; //栈的容量 int stacksize; }; 4.栈的操作方法： //创建一个空栈 Status InitStack(Stack &S)； //获取栈顶元素并删除栈中该位置的元素 SElemType Pop(Stack &S,SElemType &elem)
6.5 二叉排序树★3◎4 1．二叉排序树定义 二叉排序树（Binary Sort Tree）或者是一棵空树；或者是具有下列性质的二叉树：（1）若左子树不空，则左子树上所有结点的值均小于根结点的值；若右子树不空，则右子树上所有结点的值均大于根结点的值。 （2）左右子树也都是二叉排序树，如图6-2所示。 2．二叉排序树的查找过程 由其定义可见，二叉排序树的查找过程为： （1）若查找树为空，查找失败。 （2）查找树非空，将给定值key与查找树的根结点关键码比较。 （3）若相等，查找成功，结束查找过程，否则： ①当给值key小于根结点关键码，查找将在以左孩子为根的子树上继续进行，转（1）。 ②当给值key大于根结点关键码，查找将在以右孩子为根的子树上继续进行，转（1）。 3．二叉排序树插入操作和构造一棵二叉排序树 向二叉排序树中插入一个结点的过程：设待插入结点的关键码为key，为将其插入，先要在二叉排序树中进行查找，若查找成功，按二叉排序树定义，该插入结点已存在，不用插入；查找不成功时，则插入之。因此，新插入结点一定是作为叶子结点添加上去的。构造一棵二叉排序树则是逐个插入结点的过程。对于关键码序列为：｛63，90，70，55，67，42，98，83，10，45，58｝，则构造一棵二叉排序树的过程如图6-3所示。 4．二叉排序树删除操作 从二叉排序树中删除一个结点之后，要求其仍能保持二叉排序树的特性。 设待删结点为*p（p为指向待删结点的指针），其双亲结点为*f，删除可以分三种情况，如图6-4所示。
（1）*p结点为叶结点，由于删去叶结点后不影响整棵树的特性，所以，只需将被删结点的双亲结点相应指针域改为空指针，如图6-4（a）所示。 （2）*p结点只有右子树或只有左子树，此时，只需将或替换*f结点的*p子树即可，如图6-4（b）、（c）所示。 （3）*p结点既有左子树又有右子树，可按中序遍历保持有序地进行调整，如图6-4（d）、（e）所示。 设删除*p结点前，中序遍历序列为： ① P为F的左子女时有：…，Pi子树，P，Pj，S子树，Pk，Sk子树，…，P2，S2子树，P1，S1子树，F，…。 ②P为F的右子女时有：…，F，Pi子树，P，Pj，S子树，Pk，Sk子树，…，P2，S2子树，P1，S1子树，…。 则删除*p结点后，中序遍历序列应为： ①P为F的左子女时有：…，Pi子树，Pj，S子树，Pk，Sk子树，…，P2，S2子树，P1，S1子树，F，…。 ② P为F的右子女时有：…，F，Pi子树，Pj，S子树，Pk，Sk子树，…，P2，S2子树，
二叉排序树的实现 实验内容与要求 1) 实现二叉排序树，包括生成、插入，删除； 2) 对二叉排序树进行先根、中根、和后根非递归遍历； 3) 每次对树的修改操作和遍历操作的显示结果都需要在屏 幕上用树的形状表示出来。 实验方案 1. 选择链表的方式来构造节点，存储二叉排序树的节点。// 树的结构struct BSTNode { // 定义左右孩子指针 struct BSTNode *lchild,*rchild; // 节点的关键字 TElemType key; }; int depth=0; // 定义一个struct BSTNode 类型的指针typedef BSTNode *Tree; 2. 对树的操作有如下方法： // 创建二叉排序树 Tree CreatTree(Tree T) ； // 二叉树的深度，返回一个int 值为该树的深度 int TreeDepth(Tree T) // 树状输出二叉树，竖向输出 void PrintTree(Tree T , int layer) ； // 查找关键字，如果关键字存在则返回所在节点的父节点，如果关键字不存在则返回叶子所在的节点 Status SearchBST(Tree T , TElemType key , Tree f,Tree &p) ； // 向树中插入节点 Status InsertBST(Tree &T , TElemType e) ； // 删除节点 Status Delete(Tree &T) ；
// 删除指定节点，调用Delete(Tree &T) 方法 Status DeleteData(Tree &T , TElemType key) ； // 非递归先序遍历void x_print(Tree T); // 非递归中序遍历 Void z_print(Tree T ); // 非递归后序遍历 void h_print(Tree T); 3. 对二叉排序树非递归先根、中根、后根遍历，采用栈来存储一次遍历过的节点的形式来辅助实现 // 自定义类型以SElemType 作为栈中指针返回的值的类型 // 也就是要返回一个节点的指针 typedef Tree SElemType; // 栈的结构 struct Stack { // 栈底指针SElemType *base; // 栈顶指针SElemType *top; // 栈的容量 int stacksize; }; 4. 栈的操作方法： // 创建一个空栈 Status InitStack(Stack &S) // 获取栈顶元素并删除栈中该位置的元素SElemType Pop(Stack &S,SElemType &elem) // 获取栈顶元素返回栈顶元素不对栈做任何修改SElemType getTop(Stack S,SElemType &elem) // 删除栈顶元素 Status DeleteTop(Stack &S) // 往栈中压入数据 Status Push(Stack &S,SElemType elem) // 判断栈是否为空 Status IsEmpty(Stack S) 三、代码实现 #include
攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目二叉排序树与平衡二叉树的实现 1、课程设计的目的 1)使学生进一步理解和掌握课堂上所学各种基本抽象数据类型的逻辑结构、存储结构和操 作实现算法，以及它们在程序中的使用方法。 2)使学生掌握软件设计的基本内容和设计方法，并培养学生进行规范化软件设计的能力。 3）使学生掌握使用各种计算机资料和有关参考资料，提高学生进行程序设计的基本能力。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 1) (1)以回车('\n')为输入结束标志,输入数列L，生成一棵二叉排序树T； (2)对二叉排序树T作中序遍历，输出结果； (3)计算二叉排序树T查找成功的平均查找长度,输出结果； (4)输入元素x,查找二叉排序树T,若存在含x的结点,则删该结点,并作中序遍历(执行 操作2)；否则输出信息“无x”； (5)用数列L，生成平衡的二叉排序树BT:当插入新元素之后，发现当前的二叉排序树BT 不是平衡的二叉排序树，则立即将它转换成新的平衡的二叉排序树BT； (6)计算平衡的二叉排序树BT的平均查找长度，输出结果。 3、主要参考文献 ［1］刘大有等，《数据结构》（C语言版），高等教育出版社 ［2］严蔚敏等，《数据结构》（C语言版），清华大学出版社 ［3］William Ford，William Topp，《Data Structure with C++》清华大学出版社 ［4］苏仕华等，数据结构课程设计，机械工业出版社 4、课程设计工作进度计划 第1天完成方案设计与程序框图 第2、3天编写程序代码 第4天程序调试分析和结果 第5天课程设计报告和总结 指导教师（签字）日期年月日 教研室意见： 年月日学生（签字）： 接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。
当用线性表作为表的组织形式时，可以有三种查找法。其中以二分查找效率最高。但由于二分查找要求表中结点按关键字有序，且不能用链表作存储结构，因此，当表的插入或删除操作频繁时，为维护表的有序性，势必要移动表中很多结点。这种由移动结点引起的额外时间开销，就会抵消二分查找的优点。也就是说，二分查找只适用于静态查找表。若要对动态查找表进行高效率的查找，可采用下面介绍的几种特殊的二叉树或树作为表的组织形式。不妨将它们统称为树表。下面将分别讨论在这些树表上进行查找和修改操作的方法。 二叉排序树 1、二叉排序树的定义 二叉排序树(Binary Sort Tree)又称二叉查找(搜索)树(Binary Search Tree)。其定义为：二叉排序树或者是空树，或者是满足如下性质的二叉树： ①若它的左子树非空，则左子树上所有结点的值均小于根结点的值； ②若它的右子树非空，则右子树上所有结点的值均大于根结点的值； ③左、右子树本身又各是一棵二叉排序树。 上述性质简称二叉排序树性质(BST性质)，故二叉排序树实际上是满足BST性质的二叉树。 2、二叉排序树的特点 由BST性质可得： （1）二叉排序树中任一结点x，其左(右)子树中任一结点y(若存在)的关键字必小(大)于x的关键字。 （2）二叉排序树中，各结点关键字是惟一的。 注意： 实际应用中，不能保证被查找的数据集中各元素的关键字互不相同，所以可将二叉排序树定义中BST性质(1)里的"小于"改为"大于等于"，或将BST性质(2)里的"大于"改为"小于等于"，甚至可同时修改这两个性质。 （3）按中序遍历该树所得到的中序序列是一个递增有序序列。 【例】下图所示的两棵树均是二叉排序树，它们的中序序列均为有序序列：2，3，4，5，7，8。