二叉树的基本操作

时间:2021-11-04 17:31:30

注:实验用书为 数据结构 C语言版 第2版,人民邮电出版社出版。
实验题目:学生管理系统的设计与实现
实验环境:Visual C++ 6.0或其他C++环境
一、实验目的
1、掌握二叉树的定义;
2、掌握二叉树的基本操作,如二叉树的建立、遍历、结点个数统计、树的深度计算等。
二、实验内容
(一)用递归的方法实现以下算法:
1、以二叉链表表示二叉树,建立一棵二叉树(算法5.3);
2、输出二叉树的中序遍历结果(算法5.1);
3、输出二叉树的前序遍历结果(见样例);
4、输出二叉树的后序遍历结果(见样例);
5、计算二叉树的深度(算法5.5);
6、统计二叉树的结点个数(算法5.6);
7、统计二叉树的叶结点个数;
8、统计二叉树的度为1的结点个数;
9、输出二叉树中从每个叶子结点到根结点的路径。
10、交换二叉树每个结点的左孩子和右孩子;
11、设计二叉树的双序遍历(DblOrderTraverse)算法(双序遍历是指对于二叉树的每一个结点来说,先访问这个结点,再按双序遍历它的左子树,然后再一次访问这个结点,接下来按双序遍历它的右子树)。
三、测试效果如图:
二叉树的基本操作
二叉树的基本操作

四、代码如下:

#include <iostream>
using namespace std;

typedef struct Node
{//定义二叉树结构
char data;
struct Node *lchild,*rchild;
}*BiTree,BiTNode;

void CreateBiTree(BiTree &T)
{//先序创建二叉树
char ch;
cin>>ch;
if(ch=='#') T=NULL;
else{
T=new BiTNode;
T->data=ch;
CreateBiTree(T->lchild);
CreateBiTree(T->rchild);
}
}
void InOrderTraverse(BiTree T)
{//中序遍历
if(T)
{
InOrderTraverse(T->lchild);
cout<<T->data;
InOrderTraverse(T->rchild);
}
}
void PreOrderTraverse(BiTree T)
{//先序遍历
if(T)
{
cout<<T->data;
PreOrderTraverse(T->lchild);
PreOrderTraverse(T->rchild);
}
}
void PostOrderTraverse(BiTree T)
{//后序遍历
if(T)
{
PostOrderTraverse(T->lchild);
PostOrderTraverse(T->rchild);
cout<<T->data;
}
}
void Copy(BiTree T,BiTree &NewT)
{//二叉树的复制
if(T==NULL){
NewT=NULL;
return;
}else
{
NewT=new BiTNode;
NewT->data=T->data;
Copy(T->lchild,NewT->lchild);
Copy(T->rchild,NewT->rchild);
}
}
int Depth(BiTree T)
{//树的深度
if(T==NULL)
return 0;
else
{
int m=Depth(T->lchild);
int n=Depth(T->rchild);
if(m>n) return (m+1);
else return (n+1);
}
}
int NodeCount(BiTree T)
{//统计二叉树中结点的个数
if(T==NULL) return 0;
else return NodeCount(T->lchild)+NodeCount(T->rchild)+1;
}
int LeafCount(BiTree T)
{//统计二叉树中叶子结点的个数
if(!T) return 0;
if(!T->lchild &&!T->rchild){//如果二叉树左子树和右子树皆为空,说明该二叉树根节点为叶子节点,加1.
return 1;
}else{
return LeafCount(T->lchild)+LeafCount(T->rchild);
}
}
int Node_1_Count(BiTree T)
{//统计二叉树的度为1的结点个数
if(!T) return 0;
if((!T->lchild)&&(T->rchild)||(T->lchild)&&(!T->rchild))
return 1;
else
return LeafCount(T->lchild)+LeafCount(T->rchild);
}
void PrintAllPath(BiTree T, char path[], int pathlen)
{//二叉树中从每个叶子结点到根结点的路径
int i;
if(T != NULL) {
path[pathlen] = T->data; //将当前结点放入路径中
if(T->lchild == NULL && T->rchild == NULL) {//叶子结点
for(i = pathlen; i >= 0; i--)
cout << path[i] << " " ;
cout << endl;
}else{
PrintAllPath(T->lchild, path, pathlen + 1);
PrintAllPath(T->rchild, path, pathlen + 1);
}
}
}
void ExChangeTree(BiTree &T)
{//构造函数,使用递归算法进行左右结点转换
BiTree temp;
if(T!=NULL){//判断T是否为空,非空进行转换,否则不转换
temp=T->lchild;
T->lchild=T->rchild;//直接交换节点地址
T->rchild=temp;
ExChangeTree(T->lchild);
ExChangeTree(T->rchild);
}
}
void DblOrderTraverse(BiTree T)
{//二叉树的双序遍历
if(T)
{
cout<<T->data;
DblOrderTraverse(T->lchild);
cout<<T->data;//访问两遍
DblOrderTraverse(T->rchild);
}
}
int main()
{
BiTree T;
//测试例子AB#CD##E##F#GH###
cout<<"先序遍历输入(以#结束):";
CreateBiTree(T);
cout<<"中序遍历输出:";
InOrderTraverse(T);
cout<<endl<<"先序遍历输出:";
PreOrderTraverse(T);
cout<<endl<<"后序遍历输出:";
PostOrderTraverse(T);
cout<<endl<<"树的深度:"<<Depth(T);
cout<<endl<<"结点的个数:"<<NodeCount(T);
cout<<endl<<"叶结点的个数:"<<LeafCount(T);
cout<<endl<<"度为1的结点个数:"<<Node_1_Count(T);
cout<<endl<<"二叉树中从每个叶子结点到根结点的所有路径:"<<endl;
char path[256];
int pathlen=0;
PrintAllPath(T,path,pathlen);//
//交换二叉树每个结点的左孩子和右孩子
BiTree tem=T;//直接复制一颗树,在不改变原树的前提下,对临时树进行交换。
ExChangeTree(tem);
cout<<"先序遍历输出交换后的结果:";
PreOrderTraverse(tem);
cout<<endl<<"双序遍历输出:";
DblOrderTraverse(T);
return 0;
}

五、流程图:
二叉树的基本操作
二叉树的基本操作