第十一週上機實踐—項目1（2）—二叉樹構造算法的驗證

/*
 *Copyright(c) 2015,煙臺大學計算機學院
 *All rights reserved.
 *文件名稱:test.cpp
 *作者:林莉
 *完成日期:2015年11月09日
 *版本:v1.0
 *實現問題:二叉樹的構造算法。
 *輸入描述:無
 *程序輸出:所得結果。
*/

1.頭文件：btree.h，包含定義順序表數據結構的代碼、宏定義、要實現算法的函數的聲明

#ifndef BTREE_H_INCLUDED
#define BTREE_H_INCLUDED

#define MaxSize 100
typedef char ElemType;
typedef struct node
{
    ElemType data;              //數據元素
    struct node *lchild;        //指向左孩子
    struct node *rchild;        //指向右孩子
} BTNode;
void CreateBTNode(BTNode *&b,char *str);        //由str串創建二叉鏈
BTNode *FindNode(BTNode *b,ElemType x);     //返回data域爲x的節點指針
BTNode *LchildNode(BTNode *p);  //返回*p節點的左孩子節點指針
BTNode *RchildNode(BTNode *p);  //返回*p節點的右孩子節點指針
int BTNodeDepth(BTNode *b); //求二叉樹b的深度
void DispBTNode(BTNode *b); //以括號表示法輸出二叉樹
void DestroyBTNode(BTNode *&b);  //銷燬二叉樹

#endif // BTREE_H_INCLUDED

2.源文件：btree.cpp，包含實現各種算法的函數的定義

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "btree.h"

void CreateBTNode(BTNode *&b,char *str)     //由str串創建二叉鏈
{
    BTNode *St[MaxSize],*p=NULL;
    int top=-1,k,j=0;
    char ch;
    b=NULL;             //建立的二叉樹初始時爲空
    ch=str[j];
    while (ch!='\0')    //str未掃描完時循環
    {
        switch(ch)
        {
        case '(':
            top++;
            St[top]=p;
            k=1;
            break;      //爲左節點
        case ')':
            top--;
            break;
        case ',':
            k=2;
            break;                          //爲右節點
        default:
            p=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode));
            p->data=ch;
            p->lchild=p->rchild=NULL;
            if (b==NULL)                    //p指向二叉樹的根節點
                b=p;
            else                            //已建立二叉樹根節點
            {
                switch(k)
                {
                case 1:
                    St[top]->lchild=p;
                    break;
                case 2:
                    St[top]->rchild=p;
                    break;
                }
            }
        }
        j++;
        ch=str[j];
    }
}
BTNode *FindNode(BTNode *b,ElemType x)  //返回data域爲x的節點指針
{
    BTNode *p;
    if (b==NULL)
        return NULL;
    else if (b->data==x)
        return b;
    else
    {
        p=FindNode(b->lchild,x);
        if (p!=NULL)
            return p;
        else
            return FindNode(b->rchild,x);
    }
}
BTNode *LchildNode(BTNode *p)   //返回*p節點的左孩子節點指針
{
    return p->lchild;
}
BTNode *RchildNode(BTNode *p)   //返回*p節點的右孩子節點指針
{
    return p->rchild;
}
int BTNodeDepth(BTNode *b)  //求二叉樹b的深度
{
    int lchilddep,rchilddep;
    if (b==NULL)
        return(0);                          //空樹的高度爲0
    else
    {
        lchilddep=BTNodeDepth(b->lchild);   //求左子樹的高度爲lchilddep
        rchilddep=BTNodeDepth(b->rchild);   //求右子樹的高度爲rchilddep
        return (lchilddep>rchilddep)? (lchilddep+1):(rchilddep+1);
    }
}
void DispBTNode(BTNode *b)  //以括號表示法輸出二叉樹
{
    if (b!=NULL)
    {
        printf("%c",b->data);
        if (b->lchild!=NULL || b->rchild!=NULL)
        {
            printf("(");
            DispBTNode(b->lchild);
            if (b->rchild!=NULL) printf(",");
            DispBTNode(b->rchild);
            printf(")");
        }
    }
}
void DestroyBTNode(BTNode *&b)   //銷燬二叉樹
{
    if (b!=NULL)
    {
        DestroyBTNode(b->lchild);
        DestroyBTNode(b->rchild);
        free(b);
    }
}

3.測試函數：main.cpp，完成相關測試函數。

（1）由先序序列和中序序列構造二叉樹。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "btree.h"

BTNode *CreateBT1(char *pre,char *in,int n)
/*pre存放先序序列,in存放中序序列,n爲二叉樹結點個數,
本算法執行後返回構造的二叉鏈的根結點指針*/
{
    BTNode *s;
    char *p;
    int k;
    if (n<=0) return NULL;
    s=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode));     //創建二叉樹結點*s
    s->data=*pre;
    for (p=in; p<in+n; p++)                 //在中序序列中找等於*ppos的位置k
        if (*p==*pre)                       //pre指向根結點
            break;                          //在in中找到後退出循環
    k=p-in;                                 //確定根結點在in中的位置
    s->lchild=CreateBT1(pre+1,in,k);        //遞歸構造左子樹
    s->rchild=CreateBT1(pre+k+1,p+1,n-k-1); //遞歸構造右子樹
    return s;
}

int main()
{
    ElemType pre[]="ABDGCEF",in[]="DGBAECF";
    BTNode *b1;
    b1=CreateBT1(pre,in,7);
    printf("b1:");
    DispBTNode(b1);
    printf("\n");
    return 0;
}

運行結果：

（2）由後序序列和中序序列構造二叉樹

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "btree.h"

BTNode *CreateBT2(char *post,char *in,int n)
/*post存放後序序列,in存放中序序列,n爲二叉樹結點個數,
本算法執行後返回構造的二叉鏈的根結點指針*/
{
    BTNode *s;
    char r,*p;
    int k;
    if (n<=0) return NULL;
    r=*(post+n-1);                          //根結點值
    s=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode));     //創建二叉樹結點*s
    s->data=r;
    for (p=in; p<in+n; p++)                 //在in中查找根結點
        if (*p==r)
            break;
    k=p-in;                                 //k爲根結點在in中的下標
    s->lchild=CreateBT2(post,in,k);         //遞歸構造左子樹
    s->rchild=CreateBT2(post+k,p+1,n-k-1);  //遞歸構造右子樹
    return s;
}

int main()
{
    ElemType in[]="DGBAECF",post[]="GDBEFCA";
    BTNode *b2;
    b2=CreateBT2(post,in,7);
    printf("b2:");
    DispBTNode(b2);
    printf("\n");
    return 0;
}

運行結果：

（3）由順序存儲結構轉化爲二叉鏈存儲結構。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "btree.h"
#define N 30
typedef ElemType SqBTree[N];
BTNode *trans(SqBTree a,int i)
{
    BTNode *b;
    if (i>N)
        return(NULL);
    if (a[i]=='#')
        return(NULL);           //當節點不存在時返回NULL
    b=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); //創建根節點
    b->data=a[i];
    b->lchild=trans(a,2*i);                 //遞歸創建左子樹
    b->rchild=trans(a,2*i+1);               //遞歸創建右子樹
    return(b);                              //返回根節點
}
int main()
{
    BTNode *b;
    ElemType s[]="0ABCD#EF#G####################";
    b=trans(s,1);
    printf("b:");
    DispBTNode(b);
    printf("\n");
    return 0;
}

運行結果：

學習心得：

在理論的基礎上製造所“存在的東西”。