二叉树结点的左右子树交换 课程设计报告

目录

一 需求分析.................................................................................................................. 1 二 概要设计.................................................................................................................. 1 三 详细设计.................................................................................................................. 2 四 调试分析和测试结果.............................................................................................. 4 五 总结.......................................................................................................................... 6 六 参考文献.................................................................................................................. 7 七 致谢.......................................................................................................................... 7 八 附录.......................................................................................................................... 7

一 需求分析

问题描述：交换二叉树中所有结点的左、右子树，该二叉树以二叉链表作为存储结构。

基本思想：设二叉树的根指针为s，且以二叉链表表示，可利用一个类型为Q的指针队列来实现，且设队列单元包含两个域，一个为front，一个为rear，整个队列容量为maxsize，当树非空时，将当前的树根结点入队列，同时将当前队列顶元素出队列当作根结点，然后依据当前的根结点是否具有孩子结点来判定是否将其左、右指针进行交换；再将交换后的左指针或右指针入队列，这样反复进行，直到队列空为止。

图1-1是该课题的功能模块图：

二叉树结点的左、右子树的交换 重新建立二叉树 交换左右子数 先根遍历二叉树退出 图 1-1

二 概要设计

该课题主要分为三个功能模块：重新建立二叉树、交换左右子数、先根遍历二叉树。这里主要用到了队列及二叉树的知识，先对二叉树进行层次遍历，然后

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再进行左右子树交换操作，最后再进行先根遍历二叉树，这就实现了二叉树节点的左右子树交换。三个功能模块相互独立又相互关联，独立仅在于各自操作互不影响，而关联在于后两个功能可以对当前建立的二叉树进行操作，产生不同的结果。

该功能流程图（图2-1）如下：

开 始 输入二叉树的节点（以“！“结束） enter 0 菜 单 1 重新建立二叉树 2 交换左右子数 3 先根遍历二叉树 结 束 图2-1

三 详细设计

本课题为二叉树结点的左、右子树的交换，主要分为三个模块：重新建立二叉树、交换左右子数、先根遍历二叉树。各模块的详细设计如下：

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首先定义结构体类型及二叉树结点类型，如下所示：

typedef char datatype; // 树的结点数据类型为字符型，可以根据需要修改 typedef struct node *pointer; // 定义二叉树结点类型

struct node {

datatype data; //结点数据

pointer lchild,rchild; //左右孩子结点 };

三个模块各写三个函数，分别如下所示：

bitree level_creat() //由层次序列建立二叉树，返回根指针 {

char ch; ch=cin.get(); int front,rear; pointer root,s;

root=NULL; //置空二叉树 front=rear=0; //置空队列 //while(cin>>ch,ch!='!') while(cin>>ch,ch!='!') { if(ch!='@') //非虚结点，建立新结点 { s=new node; s->data=ch; s->lchild=s->rchild=NULL; } else s=NULL; rear++; Q[rear]=s; //不管结点是否为虚都要入队 if(rear==1) { root=s; front=1; } //第一个点是根，要修改头指针，他不是孩子 else if(s && Q[front]) //孩子和双亲都不是虚结点 if(rear%2==0) Q[front]->lchild=s; // rear是偶数，新结点是左孩子 else { Q[front]->rchild=s; //rear 是奇数，新结点是右孩子 front++; } }

return root; }

void exchange(bitree t) //交换左右子数函数 {

pointer p;

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if(t==NULL) return; //空树，直接返回

p=t->lchild; t->lchild=t->rchild; t->rchild=p; //交换 exchange(t->rchild); //遍历原左子树 exchange(t->lchild); //遍历原右子树 }

void preorder(bitree t) //先根遍历函数 {

if(t==NULL) return;

cout<data<<\先访问跟

preorder(t->lchild); //先根遍历左子树 preorder(t->rchild); //先根遍历右子树 flag=1; }

四 调试分析和测试结果

本人主要编写main（）函数及先根遍历函数，主函数还是比较简单，就是先根遍历函数有一个小问题：输入的的第一个树即根结点始终打印不出来，分析代码，也没发现什么错误，比较纠结。

下面是测试结果截图： 图4-1为程序运行首页。

图4-1

图4-2为输入二叉树结点的界面。

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图4-2

图4-3为操作菜单。

图4-3

图4-4为左右二叉树交换成功。

图4-4

图4-5为先根遍历输出结果。

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图4-5

五 总结

在刚选到该课题的时候，感觉挺茫然的，不知从何处入手。毕竟一个寒假过来，上学期学的数据结构知识也忘的差不多了，并且学的也不是很扎实，所以感觉无从下手。在队友的相互帮助下，我们开始加紧的看书，去图书馆借资料以及上网进行搜索相关的资料，并慢慢的开始做起来。

我们这组三人，分工也比较明确，各自主要负责自己的模块。二本人负责先序遍历模块以及主函数的的编写。在编码过程中，我们遇到了很多小问题，以及一些因粗心而造成的错误，我们都一一解决了。只是我这个环节还有一个问题没有得到解决，就是输出先根遍历的结果时根节点没输出来。这个问题困扰我两天，一直没有得到解决。这个需要以后再继续学习、探究。

总的来说，由于时间有限，本次课程设计“马马虎虎”地完成了。从理论到实践，在整整一个星期的日子里，我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

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六 参考文献

1.严蔚敏 吴伟明 数据结构（C语言版）--清华大学出版社 2. csdn论坛 网址：http://www.csdn.com

七 致谢

完成该课题的设计，离不开队友的相互配合、同学的帮助及老师的指导，在此表示十分感谢！

八 附录

//源代码

#include #include #include using namespace std;

/* 二叉树类型的定义(二叉链表形式储存) */

typedef char datatype; // 树的结点数据类型为字符型，可以根据需要修改 typedef struct node *pointer; // 定义二叉树结点类型 struct node {

datatype data; //结点数据

pointer lchild,rchild; //左右孩子结点 };

typedef pointer bitree; //定义二叉树类型 /* 先根遍历交换左右子树 */ /* 层次遍历序列生成 */

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const int maxsize=100; int flag=0;

pointer Q[maxsize+1];

bitree level_creat() //由层次序列建立二叉树，返回根指针 {

char ch;

ch=cin.get(); int front,rear; pointer root,s;

root=NULL; //置空二叉树 front=rear=0; //置空队列 //while(cin>>ch,ch!='!') while(cin>>ch,ch!='!') {

if(ch!='@') //非虚结点，建立新结点 {

s=new node; s->data=ch;

s->lchild=s->rchild=NULL; }

else s=NULL; rear++;

Q[rear]=s; //不管结点是否为虚都要入队

if(rear==1) { root=s; front=1; } //第一个点是根，要修改头指针，他不是孩子

else if(s && Q[front]) //孩子和双亲都不是虚结点

if(rear%2==0) Q[front]->lchild=s; // rear是偶数，新结点是左孩子

else {

Q[front]->rchild=s; //rear 是奇数，新结点是右孩子 front++; } }

return root; }

/* 交换左右子数 */

void exchange(bitree t) {

pointer p;

if(t==NULL) return; //空树，直接返回

p=t->lchild; t->lchild=t->rchild; t->rchild=p; //交换 exchange(t->rchild); //遍历原左子树

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exchange(t->lchild); //遍历原右子树 }

/* 二叉树的先根遍历 */

void preorder(bitree t) //先根遍历 {

if(t==NULL) return;

cout<data<<\先访问跟

preorder(t->lchild); //先根遍历左子树 preorder(t->rchild); //先根遍历右子树 flag=1; }

/*void stop() {

// cout<<\按任意键继续：\ getch(); }*/

void main() {

bitree T=NULL; int ch;

cout<<\首先层次遍历序列生成二叉树，请输入结点数据(输入'@'为虚结点，输入'!'结束):\\n\ T=level_creat(); if(T==NULL) {

cout<<\二叉树生成失败!\\n\ cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); }

else {

cout<<\二叉树生成成功!\\n\ cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); } AA: do{

system(\调用清屏函数 cout<<\

cout<<\┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓\

cout<<\┃ 二叉树左右子树交 ┃\

cout<<\┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

9

━━━━━━━━━━━━┫\ cout<<\┃\\t\\t1.重新建立二叉树 ┃\

cout<<\┃\\t\\t2.交换左右子数 ┃\

cout<<\┃\\t\\t3.先根遍历二叉树 ┃\

cout<<\┃\\t\\t0.退出 ┃\

cout<<\┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\

cout<<\请选择数字(0-3)：\ cin>>ch; switch(ch) {

case 0: break;

case 1: T=level_creat(); system(\

cout<<\二叉树生成成功!\\n\ cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); break;

case 2: exchange(T);

cout<<\左右子树交换成功!\\n\ cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); break;

case 3: cout<<\先根遍历二叉树结果：\\n\ preorder(T); if(flag) {

cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); }

cout<

default:cout<<\您输入错误!请重新输入:\\n\\n\ getch(); goto AA; }

}while(ch!=0); }

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━━━━━━━━━━━━┫\ cout<<\┃\\t\\t1.重新建立二叉树 ┃\

cout<<\┃\\t\\t2.交换左右子数 ┃\

cout<<\┃\\t\\t3.先根遍历二叉树 ┃\

cout<<\┃\\t\\t0.退出 ┃\

cout<<\┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\

cout<<\请选择数字(0-3)：\ cin>>ch; switch(ch) {

case 0: break;

case 1: T=level_creat(); system(\

cout<<\二叉树生成成功!\\n\ cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); break;

case 2: exchange(T);

cout<<\左右子树交换成功!\\n\ cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); break;

case 3: cout<<\先根遍历二叉树结果：\\n\ preorder(T); if(flag) {

cout<<\按任意键返回菜单：\ getch(); }

cout<

default:cout<<\您输入错误!请重新输入:\\n\\n\ getch(); goto AA; }

}while(ch!=0); }

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/emv5.html