全线索二叉链表实验报告之欧阳理创编

全
线
索
链
表
应
用
报告提交人：郭超峰
班级：计算机1404
学号：20143678一：问题定义及需求分析
二：概要设计
三：详细设计
四：调试分析
五：使用说明
六:测试结果（截屏）
七：组内个人设计部分
八：附录（带源代码）
一：问题定义及需求分析
课题：全线索链表应用
课题描述：对二叉树的二叉链表结点增加两个指针域，前驱指针prior和后继指针next。

通过该结点构造全线索二叉链表。

课题要求：设计一个全线索二叉链表的应用程序。

1)创建全线索二叉树。

2)完成全线索二叉树的主要基本操作。

3)给出简单应用实例。

输入输出形式：本实验中全线索二叉树元素均为整形（int）。

程序功能：1：创建二叉树。

2：对二叉树中序遍历进行全线索化。

3：求树中任意元素的前驱、后继、左孩子、右孩子。

4：对二叉树进行元素的插入和删除。

5：对二叉树的清空操作。

测试数据：测试的二叉树为如下
二：概要设计
int data;
BiThrNode typedef struct{ ElemType data[100]; int Stacksize;
}SqStack; //抽象数据类型SqStack
void *InitStack(SqStack *p); //初始化栈
int StackEmpty(SqStack *S); //判断栈空
int Push(SqStack *S,ElemType e); //入栈ElemType Pop(SqStack *S,ElemType e); //出栈BiThrTree CreatBiTree(BiThrTree p); //二叉树的构建BiThrTree InOrderThreading(BiThrTree p); //中序线索化int InOrder(BiThrTree p); //求中序序列
int qianqu(BiThrTree p); //求前驱
int houji(BiThrTree p); //求后继
int zuohai(BiThrTree p); //求左孩子
int youhai(BiThrTree p); //求右孩子
int Insert(BiThrTree p); //插入元素
int Delete(BiThrTree p); //删除元素
int Clear(BiThrTree p); //将二叉树清空
Int main() //主函数调用上述函数求解相
应问题
三：详细设计
各模块的算法如下：
Status InitStack(SqStack *p){
//初始化栈
p.Stacksize=-1;
return OK;
}
Status StackEmpty(SqStack *S){
//判断栈空
if(p->Stacksize=-1)
return TURE;
else return FALSE;
}
Status Push(SqStack *S,ElemType e){ //入栈
P->Stacksize=p->Stacksize+1;
P->data[p->Stacksize]=e;
return OK;
}
Status Pop(SqStack *S,ElemType e){
//出栈
e=p->data[p->Stacksize];
P->Stacksize=p->Stacksize-1;
return e;
}
Status CreatBiTree(BiThrTree p){
//二叉树的构建
scanf(&m);
if(m==0) p=NULL;
else{
if(!(p=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode))))
exit(OVERFLOW); //存储分配失败
else{
p->data=m;p->prior=NULL;
p->next=NULL;p->lchild=NULL;p->rchild=NULL;
p->lchild=CreatBiTree(p->lchild); //递归构建左子树p->rchild=CreatBiTree(p->rchild); //递归构建右子树}
}
return p; //返回头节点
}
Status InOrderThreading(BiThrTree p){
//中序线索化
InitStack(&S);
if(!(Thr=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode))))
exit (OVERFLOW); //存储分配失败
Thr->data=0; Thr->lchild=p; //Thr为头节点
Thr->rchild=NULL; p1=p;
pre=Thr; //pre为全局变量，指向p1的前一个节点
while(p1||!StackEmpty(&S)){
if(p1){
Push(&S,p1); p1=p1->lchild; //进栈
}
else{
p1=Pop(&S,p1); //出栈
pre->next=p1;p1->prior=pre; //中序线索化
pre=p1;p1=p1->rchild;
}
}
pre->next=Thr; //最后一个节点线索化
Thr->prior=pre;
return Thr; //返回头节点
}
Status InOrder(BiThrTree p){
//求中序序列
for(p1=p->next;p1!=p;p1=p1->next){
printf(p1->data); //输出节点值
}
求前驱、后继、左孩子、右孩子思路差距不大，下面以求前驱为例：
Status qianqu(BiThrTree p){
//求前驱
scanf(&e); //输入要查找元素
for(p2=p->next;p2->data!=0;p2=p2->next){ //逐个检查树中元素
if(p2->data==e){
p3=p2->prior;
if(p3->data==0){
Printf(“该点不存在中序前驱！”)；break;
}
else{
printf("该点的中序前驱为：");
printf(p3->data); //输出e的前驱
break;
}
}
}
Status Insert(BiThrTree p){
//插入元素
p2=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode));
printf("输入所要插入的节点：");scanf(&a);
printf("输入所要查找的节点：");scanf(&b);
for(p1=p->next;p1!=p;p1=p1->next){ //逐个检查树中元素
if(p1->data==b)break;
}
if(p1==p)
printf("该节点不存在！\n");
else{
switch(j){
case 1:{ //插入元素作为左孩子 p2->data=a;p2->lchild=NULL;
p2->rchild=NULL;p2->next=p1;
p2->prior=p1->prior;p1->prior->next=p2;
p1->prior=p2;p1->lchild=p2;
break;
}
case 2:{ //插入元素作为右孩子 p2->data=a;p2->lchild=NULL;
p2->rchild=NULL;p2->prior=p1;
p2->next=p1->next;p1->next->prior=p2;
p1->next=p2;p1->rchild=p2;
break;
}
default :exit(0);
}
}//switch
}//else
}
Status Delete(BiThrTree p){
//删除元素
scanf(&a); //输入要删除的元素
for(p1=p->next;p1!=p;p1=p1->next){ //逐个检查树中是否有此元素
if(p1->data==a) break;
}
if(p1==p) printf("该树中无此节点！");
else{
if(p1==p1->prior->rchild){ //元素作为右孩子 p1->prior->next=p1->next;p1->next->prior=p1-
>prior;
p1->prior->rchild=NULL;free(p1); //释放P1
}
if(p1==p1->next->lchild){ //元素作为左孩子 p1->prior->next=p1->next;p1->next->prior=p1-
>prior;
p1->next->lchild=NULL;free(p1); //释放p1
}
}//else
}//Delete
Status Clear(BiThrTree p){
//将二叉树清空
for(p1=p->next;p2!=p;){
p2=p1->next;free(p1); //释放节点p1
p1=p2;
}
free(p); //释放头节点
}
四：调试分析
1：对所遇到问题的解决方法及分析
1）建立二叉树时遇到问题：输入时未使用0来表明无左右孩子，导致递归无法结束，原因是为理解递归建立二叉树的过程。

2）建立二叉树后进行相应问题的求解后，无法进行多次求解，经分析后采用子函数相互调用的方法顺利解决。

3）其余一些程序语法及逻辑错误，经组内成员严谨排查顺利解决
2：算法的时空分析及改进设想
1）算法时空分析：相应算法的时间复杂度均为O （n）
2）改进设想：1）可以使用函数指针来使用求前
驱、后继、左孩子、右孩子
等子函数。

2）或许可以使用一子函数代替程序中实现多次求解的代码，
简化程序。

五：使用说明
如下依次输入12400560800700300得到原始二叉树：然后进入菜单界面如下：
之后按步骤进行相应问题求解！
六：测试结果（截屏）
第一项测试：求6的前驱得到2，测试成功！
第二项测试：求5的后继得到7，测试成功！
第三项测试：求5的左孩子得到6，测试成功！
第四项测试：求2的右孩子得到5，测试成功！
第五项测试：将9插入做为6的左孩子，测试成功！第六项测试：删除节点4后求2的左孩子，结果不存在，测试成功！
第七项测试：求中序序列得到42685713，测试成功！七：组内个人设计部分
typedef struct BiThrNode{
int data;
struct BiThrNode *lchild,*rchild,*prior,*next;
}BiThrNode,*BiThrTree; //抽象数据类型BiThrNode
BiThrTree CreatBiTree(BiThrTree p); //二叉树的构建BiThrTree InOrderThreading(BiThrTree p); //中序线索化int Insert(BiThrTree p); //插入元素
int Delete(BiThrTree p); //删除元素
Int main() //主函数调用上述函数求解相应问题
int InOrder(BiThrTree p); //求中序序列
int qianqu(BiThrTree p); //求前驱
七：附录（带源程序）
注：算法中已经带有注释，故下列代码不重复含注释！
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define INIT_STACK_SIZE 100
#define STACKINCREMENT 10
#define OVERFLOW -2
#define ERROR -1
#define OK 1
typedef struct BiThrNode{
int data;
struct BiThrNode *lchild,*rchild,*prior,*next; }BiThrNode,*BiThrTree;
typedef BiThrNode* ElemType;
typedef struct{
ElemType data[100];
int Stacksize;
}SqStack;
BiThrTree pre;
int main()
{
BiThrTree CreatBiTree(BiThrTree p);
BiThrTree InOrderThreading(BiThrTree p); int InOrder(BiThrTree p);
int qianqu(BiThrTree p);
int houji(BiThrTree p);
int zuohai(BiThrTree p);
int youhai(BiThrTree p);
int Insert(BiThrTree p);
int Delete(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
int a;
BiThrTree T;
T=NULL;
printf("构造二叉树：\n");
T=CreatBiTree(T);
printf("二叉树建立完成！\n");
T=InOrderThreading(T);
system("cls");
printf("*******************全线索二叉树************************\n");
printf("*******************1:求前驱
****************************\n");
printf("*******************2:求后继
****************************\n");
printf("*******************3:求左孩子
**************************\n");
printf("*******************4:求右孩子
**************************\n");
printf("*******************5:插入元素
**************************\n");
printf("*******************6:删除元素
**************************\n");
printf("*******************7:求中序序列
************************\n");
printf("*******************8:清空二叉树并退出******************\n");
printf("输入要进行的项目：");
scanf("%d",&a);
switch(a){
case 1:qianqu(T);break;
case 2:houji(T);break;
case 3:zuohai(T);break;
case 4:youhai(T);break;
case 5:Insert(T);break;
case 6:Delete(T);break;
case 7:InOrder(T);break;
case 8:{Clear(T);
exit(0);
}
}
return OK;
}
int InitStack(SqStack *p){
p->Stacksize=-1;
return 0;
}
int Push(SqStack *p,ElemType e){
p->Stacksize=p->Stacksize+1;
p->data[p->Stacksize]=e;
return 0;
}
ElemType Pop(SqStack *p,ElemType e){ e=p->data[p->Stacksize];
p->Stacksize=p->Stacksize-1;
return e;
}
BiThrTree CreatBiTree(BiThrTree p){
int m;
printf("输入元素：\n");
scanf("%d",&m);
if(m==0)
p=NULL;
else{
if(!(p=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode)))) exit (0);
else{
p->data=m;
p->prior=NULL;
p->next=NULL;
p->lchild=NULL;
p->rchild=NULL;
p->lchild=CreatBiTree(p->lchild);
p->rchild=CreatBiTree(p->rchild);
}
}
return p;
}
int StackEmpty(SqStack *p){
if(p->Stacksize==-1)
return 1;
else return 0;
}
BiThrTree InOrderThreading(BiThrTree p){ int InitStack(SqStack *p);
int StackEmpty(SqStack *S);
int Push(SqStack *S,ElemType e);
ElemType Pop(SqStack *S,ElemType e); BiThrTree Thr;
SqStack S;
InitStack(&S);
BiThrTree p1;
if(!(Thr=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode)))) exit (OVERFLOW);
Thr->data=0;
Thr->lchild=p;
Thr->rchild=NULL;
p1=p;
pre=Thr;
while(p1||!StackEmpty(&S)){
if(p1){
Push(&S,p1);
p1=p1->lchild;
}
else{
p1=Pop(&S,p1);
pre->next=p1;
p1->prior=pre;
pre=p1;
p1=p1->rchild;
}
}
pre->next=Thr;
Thr->prior=pre;
printf("二叉树线索化完成！\n"); return Thr;
}
int qianqu(BiThrTree p){
int houji(BiThrTree p);
int zuohai(BiThrTree p);
int youhai(BiThrTree p);
int Insert(BiThrTree p);
int InOrder(BiThrTree p);
int Delete(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
int e,m,j;
printf("输入要查找的元素：");
scanf("%d",&e);
BiThrTree p2;
BiThrTree p3;
for(p2=p->next;p2->data!=0;p2=p2->next){ if(p2->data==e){
p3=p2->prior;
if(p3->data==0){
printf("该点不存在中序前驱！\n");
break;
}
else{
printf("该点的中序前驱为："); printf("%d\n",p3->data);
break;
}
}
}
printf("继续按1，退出按0\n");
scanf("%d",&j);
if(j){
printf("输入要进行的项目："); scanf("%d",&m);
switch(m){
case 1:qianqu(p);break;
case 2:houji(p);break; case 3:zuohai(p);break; case 4:youhai(p);break; case 5:Insert(p);break; case 6:Delete(p);break; case 7:InOrder(p);break; case 8:{Clear(p);
exit(0);
}
}
}
else exit(0);
return 0;
}
int houji(BiThrTree p){
int qianqu(BiThrTree p);
int zuohai(BiThrTree p);
int youhai(BiThrTree p);
int Insert(BiThrTree p);
int InOrder(BiThrTree p);
int Delete(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
int e,m,j;
printf("输入要查找的元素：");
scanf("%d",&e);
BiThrTree p2;
BiThrTree p3;
for(p2=p->next;p2!=p;p2=p2->next){
if(p2->data==e){
p3=p2->next;
if(p3->data==0){
printf("该点不存在中序后继！\n");
break;
}
else{
printf("该点的中序后继为：");
printf("%d\n",p3->data);
break;
}
}
}
printf("继续按1，退出按0\n"); scanf("%d",&j);
if(j){
printf("输入要进行的项目："); scanf("%d",&m);
switch(m){
case 1:qianqu(p);break;
case 2:houji(p);break; case 3:zuohai(p);break; case 4:youhai(p);break; case 5:Insert(p);break; case 6:Delete(p);break; case 7:InOrder(p);break; case 8:{Clear(p);
exit(0);
}
}
}
else exit(0);
return 0;
}
int zuohai(BiThrTree p){
int qianqu(BiThrTree p);
int houji(BiThrTree p);
int youhai(BiThrTree p);
int Insert(BiThrTree p);
int InOrder(BiThrTree p);
int Delete(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
int e,m,j;
printf("输入要查找的元素：");
scanf("%d",&e);
BiThrTree p2;
BiThrTree p3;
for(p2=p->next;p2!=p;p2=p2->next){
if(p2->data==e){
p3=p2->lchild;
if(p3==NULL){
printf("该点不存在左孩子！\n");
break;
}
else{
printf("该点的左孩子为：");
printf("%d\n",p3->data);
break;
}
}
}
printf("继续按1，退出按0\n"); scanf("%d",&j);
if(j){
printf("输入要进行的项目："); scanf("%d",&m);
switch(m){
case 1:qianqu(p);break;
case 2:houji(p);break; case 3:zuohai(p);break; case 4:youhai(p);break; case 5:Insert(p);break; case 6:Delete(p);break; case 7:InOrder(p);break; case 8:{Clear(p);
exit(0);
}
}
}
else exit(0);
return 0;
}
int youhai(BiThrTree p){
int qianqu(BiThrTree p);
int houji(BiThrTree p);
int zuohai(BiThrTree p);
int Insert(BiThrTree p);
int InOrder(BiThrTree p);
int Delete(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
int e,m,j;
printf("输入要查找的元素：");
scanf("%d",&e);
BiThrTree p2;
BiThrTree p3;
for(p2=p->next;p2!=p;p2=p2->next){
if(p2->data==e){
p3=p2->rchild;
if(p3==NULL){
printf("该点不存在右孩子！\n");
break;
}
else{
printf("该点的右孩子为：");
printf("%d\n",p3->data);
break;
}
}
}
printf("继续按1，退出按0\n"); scanf("%d",&j);
if(j){
printf("输入要进行的项目："); scanf("%d",&m);
switch(m){
case 1:qianqu(p);break;
case 2:houji(p);break; case 3:zuohai(p);break; case 4:youhai(p);break; case 5:Insert(p);break; case 6:Delete(p);break; case 7:InOrder(p);break; case 8:{Clear(p);
exit(0);
}
}
}
else exit(0);
return 0;
}
int InOrder(BiThrTree p){
int qianqu(BiThrTree p);
int houji(BiThrTree p);
int zuohai(BiThrTree p);
int youhai(BiThrTree p);
int Insert(BiThrTree p);
int Delete(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
BiThrTree p1;
int j,m;
printf("中序序列为：\n");
for(p1=p->next;p1!=p;p1=p1->next){
printf("%d",p1->data);
}
printf("\n");
printf("继续按1，退出按0\n"); scanf("%d",&j);
if(j){
printf("输入要进行的项目："); scanf("%d",&m);
switch(m){
case 1:qianqu(p);break;
case 2:houji(p);break;
case 3:zuohai(p);break;
case 4:youhai(p);break;
case 5:Insert(p);break;
case 6:Delete(p);break;
case 7:InOrder(p);break;
case 8:{Clear(p);
exit(0);
}
}
}
else exit(0);
return 0;
}
int Insert(BiThrTree p){
int qianqu(BiThrTree p);
int houji(BiThrTree p);
int zuohai(BiThrTree p);
int youhai(BiThrTree p);
int InOrder(BiThrTree p);
int Delete(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
int a,b,i,j,m;
BiThrTree p1,p2;
p2=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode)); printf("输入所要插入的节点：");
scanf("%d",&a);
printf("输入所要查找的节点：");
scanf("%d",&b);
for(p1=p->next;p1!=p;p1=p1->next){
if(p1->data==b)
break;
}
if(p1==p)
printf("该节点不存在！\n");
else{
printf("*********************1：插入为左孩子*******************\n");
printf("*********************2：插入为右孩子*******************\n");
printf("选择操作：");
scanf("%d",&j);
switch(j){
case 1:{
p2->data=a;
p2->lchild=NULL; p2->rchild=NULL; p2->next=p1;
p2->prior=p1->prior; p1->prior->next=p2; p1->prior=p2;
p1->lchild=p2;
break;
}
case 2:{
p2->data=a;
p2->lchild=NULL; p2->rchild=NULL; p2->prior=p1;
p2->next=p1->next; p1->next->prior=p2;
p1->next=p2;
p1->rchild=p2;
break;
}
default :exit(0);
}
}
printf("继续按1，退出按0\n");
scanf("%d",&j);
if(j){
printf("输入要进行的项目："); scanf("%d",&m);
switch(m){
case 1:qianqu(p);break;
case 2:houji(p);break;
case 3:zuohai(p);break;
case 4:youhai(p);break; case 5:Insert(p);break; case 6:Delete(p);break; case 7:InOrder(p);break; case 8:{Clear(p);
exit(0);
}
}
}
else exit(0);
return 0;
}
int Delete(BiThrTree p){
int InOrder(BiThrTree p);
int qianqu(BiThrTree p);
int houji(BiThrTree p);
int zuohai(BiThrTree p);
int youhai(BiThrTree p);
int Insert(BiThrTree p);
int Clear(BiThrTree p);
int a,j,m;
BiThrTree p1;
BiThrTree p2;
printf("输入您要删除的节点："); scanf("%d",&a);
for(p1=p->next;p1!=p;p1=p1->next){ if(p1->data==a)
break;
}
if(p1==p)
printf("该树中无此节点！"); else{
if(p1==p1->prior->rchild){
p1->prior->next=p1->next; p1->next->prior=p1->prior; p1->prior->rchild=NULL; free(p1);
}
if(p1==p1->next->lchild){
p1->prior->next=p1->next;
p1->next->prior=p1->prior; p1->next->lchild=NULL;
free(p1);
}
}
printf("继续按1，退出按0\n");
scanf("%d",&j);
if(j){
printf("输入要进行的项目："); scanf("%d",&m);
switch(m){
case 1:qianqu(p);break;
case 2:houji(p);break;
case 3:zuohai(p);break;
case 4:youhai(p);break;
case 5:Insert(p);break;
case 6:Delete(p);break;
case 7:InOrder(p);break;
case 8:{Clear(p);
exit(0);
}
}
}
else exit(0);
return 0;
}
int Clear(BiThrTree p){
BiThrTree p1,p2;
for(p1=p->next;p2!=p;){ p2=p1->next;
free(p1);
p1=p2;
}
free(p);
}。