数据结构课程设计报告--二叉树的算法

一 、实验目的和要求(1)掌握树的相关概念，包括树、节点的度、树的度、分支节点、叶子节点、孩子节点、双亲节 点、树的深度、森林等定义。

(2)掌握树的表示，包括树形表示法、文氏图表示法、凹入表示法和括号表示法等。

(3)掌握二叉树的概念，包括二叉树、满二叉树和完全二叉树的定义。

(4)掌握二叉树的性质。

(5)重点掌握二叉树的存储结构，包括二叉树顺序存储结构和链式存储结构。

(6)重点掌握二叉树的基本运算和各种遍历算法的实现。

(7)掌握线索二叉树的概念和相关算法的实现。

(8)掌握哈夫曼树的定义、哈夫曼树的构造过程和哈夫曼编码的产生方法。

(9)掌握并查集的相关概念和算法。

(10)灵活运用二叉树这种数据结构解决一些综合应用问题。

二、实验内容注：二叉树b 为如图7-123所示的一棵二叉树图7-123+实验7.1 编写一个程序algo7-1.cpp,实现二叉树的各种运算，并在此基础上设计一个程序exp7-1.cpp 完成如下功能：(1)输出二叉树b ;(2)输出H 节点的左、右孩子节点值； (3)输出二叉树b 的深度； (4)输出二叉树b 的宽度； (5)输出二叉树b 的节点个数；(6)输出二叉树b 的叶子节点个数。

实验7.2设计一个程序exp7-2.cpp,实现二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历和非递归算法， 以及层次变量里的算法。

并对图7-123所示的二叉树b 给出求解结果。

b+ACF GIKL+NM+E+HdJD₄B臣1607-1.CPPif(b?-HULL)re3P4+;Qu[rear]-p-b;Qu[rear].1no=1;while(reart=front){Front++;b=Qu[front]-P;lnum-Qu[front].1no;if(b->Ichildt=NULL)rpar+t;Qu[rear]-p=b->1child;Qu[rear].Ino-lnun+1;if(D->rch11d?=NULL)1/根结点指针入队//根结点的层次编号为1 1/队列不为空1/队头出队1/左孩子入队1/右孩子入队redr+t;qu[rear]-p=b->rchild;Qu[rear].1no-lnun*1;}}nax-0;lnun-1;i-1;uhile(i<=rear){n=0;whdle(i<=rear ge Qu[1].1no==1num)n+t;it+;Inun-Qu[i].1n0;if(n>max)nax=n;}return max;田1607-1.CPPreturn max;}elsereturn o;口×int Modes(BTNode *D) //求二叉树D的结点个数int nun1,nun2;if(b==NULL)returng,else if(b->ichild==NULL&D->rchild==NULL)return 1;else{num1-Hodes(b->Ichild);num2=Nodes(b->rchild);return(num1+nun2+1);LeafNodes(BINode *D) //求二叉树p的叶子结点个数int num1,num2;1f(D==NULL)return 0;else if(b->1chi1d==NULLc& b->rch11d==NULL)return 1;else{num1-LeafModes(b->lchild);num2=LeafNodes(b->rchild);return(nun1+nun2);int程序执行结果如下：xCProrn FlslirosfViu l SudiollyPrjecslro7 LJebuglFoj7 ex<1)输出二叉树：A<B<D,E<H<J,K<L,M<,N>>>>),C<F,G<,I>>)<2)'H’结点：左孩子为J石孩子为K(3)二叉树b的深度：7<4)二叉树b的宽度：4(5)二叉树b的结点个数：14(6)二叉树b的叶子结点个数：6<?>释放二叉树bPress any key to continue实验7 . 2程序exp7-2.cpp设计如下：坠eTPT-2.EPP#include<stdio.h》winclude<malloc.h>deFn Masie 00typde chr ElemTyetypede sruct nde{ElemType data;stuc node *lclldstruct node rchild;》BTHode;extern vod reaeBNodeBTNode extrn void DispBTHode(BTNodeuoid ProrderBTNode *b)if(b?-NULL)- 回1 / 数据元素1 / 指向左孩子1 / 指向右孩子*eb car *str)xb1 / 先序遍历的递归算法1 / 访问根结点/ / 递归访问左子树1 7 递归访问右子树/ / 根结点入栈//栈不为空时循环/ / 退栈并访问该结点/ / 右孩子入栈{》v oidprintf(*c“,b->data); Preorder(b->lchild); Pre0rder(b->rchild);Preorder1(BTNode *b)BTNode xSt[Maxsize],*p;int top=-1;if(b!-HULL)top++;St[top]-b;uhle (op>-)p-St[top];top--;printf("%c“,p->data);if(p->rchild?-HULL)A约e程p7-2.CPPprintF(”后序逅历序列：\n");printf(" 递归算法=");Postorder(b);printf("\n");printf(“非递归算法：“);Postorder1(b);printf("\n");序执行结果如下：xCAPrograFleicsoftVisal SudlyrjecsProj 2Debuzlroj72ex"二叉树b:A(B(D,ECH<J,K(L,M<,N)>))),C(F,GC.I>))层次遍历序列：A B C D E F G H I J K L M N先序遍历序列：递归算法：A B D E H J K L M N C F G I非归算法：A B D E H J K L M N C F G I中序遍历序列：递归算法： D B J H L K M N E A F C G I非递归算法：D B J H L K M N E A F C G I后序遍历序列：递归算法： D J L N M K H E B F I G C A非递归算法：D J L N H K H E B F I G C APress any key to continue臼p7-3.CPP15Pp a t h[p a t h l e n]-b->d a t a;//将当前结点放入路径中p a t h l e n t+;/7路任长度培1Al1Path1(b->ichild,patn,pathlen);1/递归扫描左子树Al1Path1(b->rchild,path,pathlen); //递归扫描右子树pathlen-- ; //恢复环境uoid Longpath(BTNode *b,Elemtype path[1,int pathlen,Elemtype longpath[],int elongpatnien) int i;1f(b==NULL){if(pathlen>longpatnlen) //若当前路径更长，将路径保存在1ongpatn中for(i-pathlen-1;i>-8;i--)longpath[i]=path[1];longpathlen-pathlen;elsepath[pathlen]=b->data; pathlen4; //将当前结点放入路径中//路径长度增1iongPath(b->lchild,path₇pathlen,langpath,longpathien);//递归扫描左子树LongPath(b->rchiid,path,pathien,longpath,longpathien);//递归扫描石子树pathlen--; /7饮其环境oid DispLeaf(BTNode xb)- 口凶uoid DispLeaf(BTNode xb)iE(D!=NULL){ if(b->1child--HULL B& b->rchild--HULL)printf("3c“,b->data);elsepispLeaf(b->ichild);DispLeaf(b->rchild);oid nain()8TNodexb;ElenType patn[Maxsize],longpath[Maxsize];int i.longpathien-U;CreateBTNode(b,"A(B(D,E(H(J,K(L,H(,N))))),C(F,G(,I)))");printf("\n二灾树b:");DispBTNode(b);printf("\n\n*);printf(”b的叶子结点：");DispLeaf(b);printf("\n\n");printf("A11Path:");A11Path(b);printf("m");printf("AiiPath1:n");AliPath1(b.path.);printf("");LongPath(b,path,8,longpath,longpathlen);printf(”第一条量长路径长度=d\n”,longpathlen);printf(”"第一茶最长路径：");for(i=longpathlen;i>=0;i--)printf("c",longpatn[1]);printf("\n\n");。

一、设计目标二叉树是形象地说既树中每个节点最多只有两个分支，它是一中重要的数据类型。

可以运用于建立家谱，公司所有的员工的职位图，以及各种事物的分类和各种机构的职位图表。

二叉树是通过建立一个链式存储结构，达到能够实现前序遍历，中序遍历，后序遍历。

以及能够从输入的数据中得知二叉树的叶子结点的个数，二叉树的深度。

在此，二叉树的每一个结点中必须包括：值域，左指针域，右指针域。

二、总体设计1．对程序中定义的核心数据结构及对其说明：typedef struct BiTNode{//创建二叉树char data;struct BiTNode *lchild,*rchild;}BiTNode,*BiTree;在开头定义了二叉树的链式存储结构，此处采用了每个结点中设置三个域，即值域，左指针域和右指针域。

2.模块的划分及其功能：本程序分为：7大模块。

二叉树的建立链式存储结构、前序遍历、求叶子结点的个数计算、中序遍历、后序遍历、深度、主函数。

1、二叉树的建立链式存储结构；首先typedef struct BiTNode：定义二叉树的链式存储结构，此处采用了每个结点中设置三个域，即值域，*lchild：左指针域和rchild：右指针域。

2、二叉树的前序遍历；利用二叉链表作为存储结构的前序遍历：先访问根结点，再依次访问左右子树。

3、二叉树的求叶子结点的个数计算；先分别求得左右子树中各叶子结点的个数，再计算出两者之和即为二叉树的叶子结点数。

4、二叉树的中序遍历；利用二叉链表作为存储结构的中序遍历：先访问左子数，再访问根结点，最后访问右子树。

5、二叉树的后序遍历；利用二叉链表作为存储结构的前序遍历：先访问左右子树，再访问根结点。

6、求二叉树的深度：首先判断二叉树是否为空，若为空则此二叉树的深度为0。

否则，就先别求出左右子树的深度并进行比较，取较大的+1就为二叉树的深度。

7、主函数。

核心算法的设计：二叉树是n个节点的有穷个集合，它或者是空集（n=0），或者同时满足以下两个条件：（1）：有且仅有一个称为根的节点；（2）：其余节点分为两个互不相交的集合T1，T2，并且T1，T2都是二叉树，分别称为根的左子树和右子树。

数据结构实验报告二叉树《数据结构与算法》实验报告专业班级姓名学号实验项目实验三二叉树。

实验目的1、掌握用递归方法实现二叉树的遍历。

2、加深对二叉树的理解，逐步培养解决实际问题的编程能力。

题目：(1)编写二叉树的遍历操作函数。

①先序遍历，递归方法re_preOrder(TREE *tree)②中序遍历，递归方法re_midOrder(TREE *tree)③后序遍历，递归方法re_postOrder(TREE *tree)(2)调用上述函数实现先序、中序和后序遍历二叉树操作。

算法设计分析（一）数据结构的定义要求用c语言编写一个演示程序，首先建立一个二叉树，让用户输入一个二叉树，实现该二叉树的便利操作。

二叉树型存储结构定义为：typedef struct TNode{ char data;//字符型数据struct TNode *lchild,*rchild;//左右孩子指针}TNode,* Tree;（二）总体设计程序由主函数、二叉树建立函数、先序遍历函数、中序遍历函数、后序遍历函数五个函数组成。

其功能描述如下：（1）主函数：统筹调用各个函数以实现相应功能。

int main()（2）二叉树建立函数：根据用户意愿运用先序遍历建立一个二叉树。

int CreateBiTree(Tree &T)（3）先序遍历函数：将所建立的二叉树先序遍历输出。

void PreOrder(Tree T)（4）中序遍历函数：将所建立的二叉树中序遍历输出。

void InOrder(Tree T)（5）后序遍历函数：将所建立的二叉树后序遍历输出。

void PostOrder(Tree T)（三）各函数的详细设计：（1）建立一个二叉树，按先序次序输入二叉树中结点的值（一个字符），‘#’表示空树。

对T动态分配存储空间，生成根节点，构造左、右子树（2）编写先序遍历函数，依次访问根节点、左子结点、右子节点（3）编写中序遍历函数，依次访问左子结点、根节点、右子节点（4）编写后序遍历函数，依次访问左子结点、右子节点、根节点（5）编写主函数，调用各个函数，以实现二叉树遍历的基本操作。

[精品]【数据结构】二叉树实验报告二叉树实验报告一、实验目的：1.掌握二叉树的基本操作；2.理解二叉树的性质；3.熟悉二叉树的广度优先遍历和深度优先遍历算法。

二、实验原理：1.二叉树是一种树形结构，由n(n>=0)个节点组成；2.每个节点最多有两个子节点，称为左子节点和右子节点；3.二叉树的遍历分为四种方式：前序遍历、中序遍历、后序遍历和层次遍历。

三、实验环境：1.编程语言：C++；2.编译器：Dev-C++。

四、实验内容：1.定义二叉树节点结构体：struct BinaryTreeNode{int data; // 节点数据BinaryTreeNode *leftChild; // 左子节点指针BinaryTreeNode *rightChild; // 右子节点指针};2.初始化二叉树：queue<BinaryTreeNode *> q; // 使用队列存储节点q.push(root);int i = 1; // 创建子节点while (!q.empty() && i < length){BinaryTreeNode *node = q.front();q.pop();if (data[i] != -1) // 创建左子节点 {BinaryTreeNode *leftChild = new BinaryTreeNode;leftChild->data = data[i];leftChild->leftChild = nullptr;leftChild->rightChild = nullptr;node->leftChild = leftChild;q.push(leftChild);}i++;if (data[i] != -1) // 创建右子节点 {BinaryTreeNode *rightChild = new BinaryTreeNode;rightChild->data = data[i];rightChild->leftChild = nullptr;rightChild->rightChild = nullptr;node->rightChild = rightChild;q.push(rightChild);}i++;}return root;}3.前序遍历二叉树：五、实验结果：输入：int data[] = {1, 2, 3, 4, -1, -1, 5, 6, -1, -1, 7, 8};输出：前序遍历结果：1 2 4 5 3 6 7 8中序遍历结果：4 2 5 1 6 3 7 8后序遍历结果：4 5 2 6 8 7 3 1层次遍历结果：1 2 3 4 5 6 7 8通过本次实验，我深入理解了二叉树的性质和遍历方式，并掌握了二叉树的基本操作。