数据结构(二叉树)家谱管理系统

数学与计算机学院课程设计说明书课程名称: 数据结构与算法课程设计课程代码:题目: 二叉树生成家谱年级/专业/班:学生姓名:学号:开始时间: 2015 年 12 月 09 日完成时间: 2015 年 12 月 29 日课程设计成绩：指导教师签名：年月日目录（小三黑体，居中）1 需求分析 (6)1.1任务与分析 (6)1.2测试数据 (6)2 概要设计 (7)2.1 ADT描述 (7)2.2程序模块结构 (8)2.3各功能模块 (9)3 详细设计 (10)3.1结构体定义 (10)3.2 初始化 (11)3.3 插入操作 (13)3.4 查询操作 (15)4 调试分析 (18)5 用户使用说明 (18)6 测试结果 (18)结论 (23)附录 (24)参考文献 (25)随着计算机科学技术、计算机产业的迅速发展，计算机的应用普及也在以惊人的速度发展，计算机应用已经深入到人类社会的各个领域。

计算机的应用早已不限于科学计算，而更多地应用在信息处理方面。

计算机可以存储的数据对象不再是纯粹的数值，而扩展到了字符、声音、图像、表格等各种各样的信息。

对于信息的处理也不再是单纯的计算，而是一些如信息存储、信息检索等非数值的计算。

那么，现实世界的各种数据信息怎样才能够存储到计算机的内存之中，对存入计算机的数据信息怎样进行科学处理，这涉及计算机科学的信息表示和算法设计问题。

为解决现实世界中某个复杂问题，总是希望设计一个高效适用的程序。

这就需要解决怎样合理地组织数据、建立合适的数据结构，怎样设计适用的算法，以提高程序执行的时间效率和空间效率。

“数据结构”就是在此背景下逐步形成、发展起来的。

在各种高级语言程序设计的基本训练中，解决某一实际问题的步骤一般是：分析实际问题；确定数学模型；编写程序；反复调试程序直至得到正确结果。

所谓数学模型一般指具体的数学公式、方程式等，如牛顿迭代法解方程，各种级数的计算等。

这属于数值计算的一类问题。

而现实生活中，更多的是非数值计算问题，如手机中的通讯录，人们对它的操作主要是查找、增加、删除或者修改电话记录。

再如，人们经常在互联网上查阅各种新闻，或查阅电子地图，人们可以在某城区地图上查找自己所需的街道或店铺，其操作主要是搜索和查询。

下面再来分析几个典型实例，它们的主要特点是：不同实例的数据元素之间存在不同的关系；对数据信息的处理主要有插入、删除、排序、检索等。

关键词：网络化；计算机；对策；二叉树课程设计的目的：通过本项课程设计，培养学生独立思考、综合运用所学有关相应知识的能力，使学生巩固《数据结构》课程学习的内容，掌握工程软件设计的基本方法，强化上机动手编程能力，闯过理论与实践相结合的难关；为了培养学生综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创意识和创新能力，使学生获得科学研究的基础训练。

为后续各门计算机课程的学习和毕业设计打下坚实基础。

同时，可以利用这次机会来检验自己的c/c++/数据结构水平，提高自己的写作水平，锻炼自己的动手能力。

而此次课程设计的意义在于：增强自己的动手能力，熟悉和掌握二叉树各种遍历的算法，以及递归在遍历二叉树中的应用，增强自己的调试程序和测试程序的能力。

1 需求分析1.1任务与分析1.建立输入文件以存放最刜家谱中各成员的信息。

2.成员的信息中均应包含以下内容：姓名、出生日期、婚否、地址、健在否、死亡日期（若其已死亡）也可附加其它信息、但不是必需的。

3.能对修改后的家谱存盘以备以后使用。

4.能从文件中读出已有的家谱，形成树状关系。

5.家谱建立好之后，以图形方式显示出来。

6.显示第n 代所有人的信息。

7.按照姓名查询，输出成员信息（包括其本人、父亲、孩子的信息）。

8.按照出生日期查询成员名单。

9.输入两人姓名，确定其关系。

10.给某人添加孩子。

11.删除某人（若其还有后代，则一并删除）。

12.修改某人信息。

13.用括号法输出家谱成员信息1.2测试数据1 徐朝嬴 m 1938-1-20 1 彭代芳 0 此人相当的热心 02345 100002 徐廷文 m 1964-8-3 2 李太群 1 此人相当有责任心 0 6 7 100003 徐素华 w 1966-4-6 2 李奉光 1 此人很好0 100004 徐军华 m 1969-7-8 2 曲舞 1 此人很有正义感 0 100005 徐廷国 m 1972-9-2 2 木玛 1 此人心的很善良 0 100006 徐光勇 m 1989-1-27 3 Nomarry 2 此人很牛逼0 100007 徐光超 m 1992-9-5 3 Nomarry 2 此人亦很牛逼 0 100002 概要设计2.1 ADT描述1.ADT Person{数据对象：D={Pj | Pj={姓名、出生日期、婚否、地址、健在否（如过世，还应有其死亡日期）}，j=0,1,2,…… n,其中n>=0}数据关系：R={} 基本操作：无。

}ADT Person2.ADT FamilytreeFile{数据对象：D={Aj | Aj 属于 Person,j=1,2,3，……,n 其中n>=1}数据关系：D 中每个对象用换行符隔开, R={ | Aj 属于D,j=1,2，3,……,n 其中n>=1,String 属于字符串类型，为 Aj 父亲姓名(若String=-1,Aj 无父亲，若String=Aj 的姓名,表示家谱文件结束)}基本操作： 1．打开家谱类型文件，并建立兄弟、孩子二叉树。

2．从内存中读取兄弟、孩子二叉树，并建立家谱类型文件。

}ADT FamilytreeFlie3.ADT Familytree{数据对象：D={Aj | Aj 属于Person,j=1,2,3,……,n 其中n>=0}数据关系：V={ | Aj-1,Aj 属于D,j=2,3,……，n 其中n>=2，且Aj-1 与Aj 为祖先与后代关系（parent）、后代与祖先关系(child)、兄弟之间关系（sibling）}基本操作： 1．显示某人信息。

2．修改某人信息。

3．增加某人孩子。

4．删除某人。

5．通过某人查找其双亲、孩子、兄弟。

}ADT Familytree2.2程序模块结构2.2.1 结构体定义struct People //定义结构体People {int num;char name[20];char sex;char borndate[15];int generation;char matename[20];int parent;char infor[100];LinkList child;}；struct Node //定义结构体Node {int a;struct Node * next;}；struct LinkList //定义链表{NodePoint La;}；struct Tree //定义树{PeoplePoint Tr;int Length;int TREE_INIT_SIZE;}；2.3 各功能模块void InitTree(Tree &TR);//在树已定义的情况下，初始化树TRLinkList InitLinkList(void);//在什么都没有的情况下，初始化一个带头结点的链表并返回链表Lvoid AddLinkList(LinkList p);//对带头结点的链表pl，添加一个节点为m的节点在表头void CreatFamilyTree(Tree &TR);//在什么都没有的情况下，创建一个家谱TR。

并返回TRvoid PrintPeople(PeoplePoint p);// 已知某节点的指针p，输出people p 的相关信息void PrintLinkList(LinkList p);//已知链表p，输出链表p中的信息int CompareNum(PeoplePoint p,int num);//已知某节点的指针p和一个编号num，比较p的num和num，如果相等返回1，否则返回0int CompareName(PeoplePoint p,char a[]);//已知某节点的指针p和一个姓名a，比较p的name，如果两者相等返回1，否则返回0void TraveTreePrint(Tree TR);//已知树TR，按规定输出节点信息，根据编号、姓名、孩子输出void AddPeople(Tree &TR);//已知树TR，当有人出生时，添加一个节点void MarryChange(Tree TR,char name[20]);//已知树TR和一个人的姓名name，因为结婚需要改变节点中的配偶一栏void Open(Tree &TR);//打开保存家谱信息的文件void Save(Tree TR);//保存家谱信息到指定文件void PrintTree(Tree TR);//输出家谱中所有成员的信息3 详细设计3.1结构体定义struct People //定义结构体People{int num;char name[20];char sex;char borndate[15];int generation;char matename[20];int parent;char infor[100];LinkList child;}；struct Node //定义结构体Node{int a;struct Node * next;}；struct LinkList //定义链表{NodePoint La;}；struct Tree //定义树{PeoplePoint Tr;int Length;int TREE_INIT_SIZE;}；3.2 初始化void InitTree(Tree &TR) //在树已定义的情况下，初始化树TR {People peop[INIT_SIZE];TR.Tr=peop;TR.Length=0;TR.TREE_INIT_SIZE=INIT_SIZE;}LinkList InitLinkList(void)//在什么都没有的情况下，初始化一个带头结点的链表并返回链表L{LinkList L;NodePoint Head;Head=(NodePoint)malloc(sizeof(Node));Head->a=0;Head->next=NULL;=Head;return (L);}void CreatFamilyTree(Tree &TR) //在什么都没有的情况下，创建一个家谱TR。

并返回TR{LinkList lp;TR.Tr=peop;TR.Length=0;TR.TREE_INIT_SIZE=INIT_SIZE;int i=0,n,j,k,c;cout<<"请输入家谱中一共有多少人\n";cin>>n;TR.Length=n;for(i=0;i<n;i++){(peop[i].num)=i+1;cout<<"请输入该人的姓名:\n";cin>>peop[i].name;cout<<"请输入该人的性别:\n";cin>>peop[i].sex;cout<<"请输入该人的出生日期:\n";cin>>peop[i].borndate;cout<<"请输入该人是第几代人:\n";cin>>peop[i].generation;cout<<"请输入其配偶的姓名，如无则输入Nomarry\n"; cin>>peop[i].matename;cout<<"请输入其双亲的编号:\n";cin>>peop[i].parent;cout<<"请输入该人相关的备注信息:\n";cin>>peop[i].infor;LinkList L;NodePoint Head;Head=(NodePoint)malloc(sizeof(Node));Head->a=0;Head->next=NULL;=Head;peop[i].child=L;lp=peop[i].child;cout<<"请输入其孩子的个数:\n";cin>>k;for(j=0;j<k;j++){cout<<"请输入孩子的编号:\n";cin>>c;AddLinkList(lp,c);}}}3.3 插入操作void AddPeople(Tree &TR)//已知树TR ，当有人出生时，添加一个节点int k,c,j,m;LinkList L,L1,L2;NodePoint Head;PeoplePoint p1,p2,p3;if(TR.Length>=TR.TREE_INIT_SIZE){TR.Tr=(PeoplePoint)realloc(TR.Tr,(TR.TREE_INIT_SIZE+TREEINCREMENT)*L EN);if(!TR.Tr) exit(OVERFLOW);}p1=peop;p2=p1+(TR.Length);p2->num=TR.Length+1;cout<<"请输入该人的姓名:\n";gets(p2->name);cout<<"请输入该人的性别:\n";cin>>p2->sex;cout<<"请输入该人的出生日期:\n";cin>>p2->borndate;cout<<"请输入该人是第几代人:\n";cin>>p2->generation;cout<<"请输入其配偶的姓名，如无则输入Nomarry\n";gets(p2->matename);cout<<"请输入其双亲的编号:\n";cin>>p2->parent;cout<<"请输入该人相关的备注信息:\n";gets(p2->infor);gets(p2->infor);Head=(NodePoint)malloc(sizeof(Node)); Head->a=0;Head->next=NULL;=Head;p2->child=L;L1=p2->child;cout<<"请输入其孩子的个数:\n"; cin>>k;for(j=0;j<k;j++){cout<<"请输入孩子的编号:\n";cin>>c;AddLinkList(L1,c);}m=p2->parent-1;p3=p1+m;L2=p3->child;AddLinkList(L2,p2->num);TR.Length=TR.Length+1;cout<<"添加成功\n";}3.4 查询操作void TraveTreePrint(Tree TR)//已知树TR，按规定输出节点信息，根据编号、姓名、孩子输出{PeoplePoint p;int i,j,k,Flag;char name1[15],name2[15];p=TR.Tr;printf("根据编号查找请输入1，根据姓名查找请输入2，根据孩子查找请输入3:\n");scanf("%d",&i);if(i==1){printf("请输入该节点的编号:\n");scanf("%d",&k);for(j=0;j<TR.Length;j++){Flag=CompareNum((p+j),k);if(Flag)PrintPeople((p+j));}}if(i==2){printf("请输入该人的姓名:\n"); gets(name1);gets(name1);for(j=0;j<TR.Length;j++){Flag=CompareName((p+j),name1);if(Flag)PrintPeople((p+j));}}if(i==3){printf("请输入其孩子的姓名:\n"); gets(name2);gets(name2);for(j=0;j<TR.Length;j++){if(strcmp(peop[j].name,name2)==0)PrintPeople((p+(peop[j].parent-1)));}}}4 调试分析在调试时，遇到的几个问题如下：1）建立树时，由于新申请结点的孩子指针、兄弟指针、及双亲指针均未赋空值。