计算机软件基础-实验2-二叉树

实验报告
实验项目计算机软件基础实验2 二叉树实验仪器电脑
学院/班级
学号/姓名
实验日期
一、实验名称二叉树的应用
二、实验目的掌握二叉树的链式和顺序存储结构，利用队列对二叉树进行运算。

三、实验内容
（1）编写函数creatbt,其功能是将一维数组方式存储的二叉树转化为链式存储的二叉树，返回root指针。

（2）编写函数freebt，其功能是释放二叉树链表节点的存储空间。

函数原型为：void freebt (TNODE * root)
（3）编写函数实现前序、中序和后序遍历；
（4）用下面的应用程序作测试，检查输出结果：
void main()
{ int t_array[14]={8,11,2,3,9,15,6,-1,-1,-1,10,-1,-
1,13}; //-1表示空
struct tnode *root;
root=creatbt(t_array,14,0);
preorder(root);
inorder(root);
postorder(root);
freebt(root);
｝
int t_array[14]={8,11,2,3,9,15,6,-1,-1,-1,10,-1,-
1,13};
//-1表示空
前序：8,11,3,9,10,2,15,6,13
中序: 3,11,9,10,8,15,2,13,6
后序：3,10,9,11,15,13,6,2,8
层次：8,11,2,3,9,15,6,10,13
结点总个数：9个
叶子个数：4个
（5）（选做）编写函数计算二叉树结点总数和叶子结点的个数；
int node_sum(TNODE *bt) ;
int leaf_sum(TNODE *bt);
（6）（选做）编写算法实现对树中结点按层次遍历的函数，函数原型为：
void leveltrav(TNODE * bt);
算法概述：
i.设置一个队列，TNODE *queue[MAXSIZE] 其元素的
数据类型为TNODE *，将bt(根root)入队；
ii.重复以下过程直至队空：取出队头元素到bt，
若bt->lchild不为空，则输出bt->lchild->data，且bt->lchild入队；
若bt->rchild不为空，则输出bt->rchild->data，且bt>rchild入队。

（7）(选做) 把二叉树所有结点的左右子树交换
void exchage(TNODE *bt); 交换后为
前序：8,2,6,13,15,11,9,10,3
中序: 6,13,2,15,8,10,9,11,3,
后序：13,6,15,2,10,9,3,11,8
层次：8,2,11,6,15,9,3,13,10
四、调试结果分析
图1、运行界面
五、实验心得
本次试验是关于二叉树的常见操作，主要是二叉树的建立和遍历，在这次实验中我是按先序方式建立二叉树的，而遍历方式则相对要多一些，有递归的先序、中序、后序遍历，和非递归的先序、中序、后
序遍历，此外还有层次遍历，其中递归的三种遍历大同小异，此处仅以中序代替，非递归遍历则通过栈来实现，在入栈出栈中要注意一些边界条件，否则会出现运行错误，层次遍历通过队列实现；在本此实验中吗，栈队列我调用了库函数里的模板，这样是整个程序看起来简单多了；二叉树高度和叶子个数的计算和遍历相差不大，只是加些判断条件，这里不再赘述，总体来说，本次试验不太好做，期间出现了很多逻辑错误，变量初始化的问题等，不过经过仔细排查最后都一一解决了。

附录：实验代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
int count=0;
typedef struct TNODE
{
int data;
struct TNODE *lchild,*rchild;
}TNODE;
TNODE *creatbt(int T[],int n,int i) //递归创建二叉树程序
{
TNODE *r;
if (i>n-1||T[i]==-1) //-1表示空总计n个数存储在0-n-1 return (NULL);
r=(TNODE *)malloc(sizeof(TNODE));
r->data=T[i];
r->lchild=creatbt(T,n,2*i+1);
r->rchild=creatbt(T,n,2*i+2);
return(r);
}
void preorder(struct TNODE *BT) //前序遍历二叉树
{
if(BT!=NULL)
{
printf("%d, ",BT->data);
preorder(BT->lchild);
preorder(BT->rchild);
}
}
void inorder(struct TNODE *BT) //中序遍历二叉树
{
.
if(BT!=NULL)
{
inorder(BT->lchild);
printf("%d, ",BT->data);
inorder(BT->rchild);
}
}
void postorder(struct TNODE *BT) //后序遍历二叉树{
if(BT!=NULL)
{
postorder(BT->lchild);
postorder(BT->rchild);
printf("%d, ",BT->data);
}
}
int leaf_sum(struct TNODE *BT) //求叶子节点数
{
if(!BT)
return 0;
else
.
if(!BT->lchild&&!BT->rchild)
return 1;
else
return leaf_sum(BT->lchild)+leaf_sum(BT->rchild);
}
int node_sum(struct TNODE *BT) //计算二叉树结点个数，需定义全局变量count
{
if(BT)
{
node_sum(BT->lchild);
node_sum(BT->rchild);
count++; //结点个数
}
return count;
}
void leveltrav(struct TNODE *BT) //按层次遍历二叉树
{
TNODE *p;
TNODE *qu[9];
.
int front,rear;
front=rear=-1;
rear++;
qu[rear]=BT;
while(front!=rear)
{
front=(front+1)%9;
p=qu[front];
printf("%d,",p->data);
if(p->lchild!=NULL)
{
rear=(rear+1)%9;
qu[rear]=p->lchild;
}
if(p->rchild!=NULL)
{
rear=(rear+1)%9;
qu[rear]=p->rchild;
}
}
}
void exchage(struct TNODE *BT)
.
{
struct TNODE *temp;
if (BT == NULL)
return;
exchage(BT ->lchild); //交换左子树
exchage(BT ->rchild); //交换右子树
temp = NULL;
temp = BT ->lchild; //交换
BT->lchild=BT->rchild;
BT->rchild=temp;
}
void freebt(struct TNODE *BT) //释放二叉树的所有结点{
if(BT==NULL) /*若是空树*/
return;
freebt(BT->lchild);/*递归调用*/
freebt(BT->rchild);
BT->lchild=NULL;
BT->rchild=NULL;
free(BT);
}
void main()
{ int t_array[14]={8,11,2,3,9,15,6,-1,-1,-1,10,-1,-1,13}; //-1表示空struct TNODE *root;
root=creatbt(t_array,14,0);
printf("二叉树先序遍历结果是：\n");
preorder(root);printf("\n");
printf("二叉树中序遍历结果是：\n");
inorder(root);printf("\n");
printf("二叉树后序遍历结果是：\n");
postorder(root);printf("\n");
printf("二叉树叶子节点的个数是:\n %d\n",leaf_sum(root));
printf("二叉树结点总个数是:\n %d\n",node_sum(root));
printf("二叉树层次遍历结果是：\n");
leveltrav(root);printf("\n\n");
exchage(root); //二叉树所有结点的左右子树交换
printf("二叉树所有结点的左右子树交换\n\n");
printf("交换后二叉树先序遍历结果是：\n");
preorder(root);printf("\n");
printf("交换后二叉树中序遍历结果是：\n");
inorder(root);printf("\n");
printf("交换后二叉树后序遍历结果是：\n");
postorder(root);printf("\n");
printf("交换后二叉树层次遍历结果是：\n");
leveltrav(root);printf("\n");
printf("依次释放二叉树所有结点\n\n");
freebt(root);
}。