第十一周--【项目1 - 二叉树算法验证】
来源：互联网 发布：粤菜菜谱大全软件 编辑：程序博客网 时间：2024/05/14 02:59
算法库：
头文件btree.h：
#define MaxSize 100typedef char ElemType;typedef struct node{ ElemType data; //数据元素 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串创建二叉链BTNode *FindNode(BTNode *b,ElemType x); //返回data域为x的节点指针BTNode *LchildNode(BTNode *p); //返回*p节点的左孩子节点指针BTNode *RchildNode(BTNode *p); //返回*p节点的右孩子节点指针int BTNodeDepth(BTNode *b); //求二叉树b的深度void DispBTNode(BTNode *b); //以括号表示法输出二叉树void DestroyBTNode(BTNode *&b); //销毁二叉树
源文件btree.cpp：
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include "btree.h"void CreateBTNode(BTNode *&b,char *str) //由str串创建二叉链{ BTNode *St[MaxSize],*p=NULL; int top=-1,k,j=0; char ch; b=NULL; //建立的二叉树初始时为空 ch=str[j]; while (ch!='\0') //str未扫描完时循环 { switch(ch) { case '(': top++; St[top]=p; k=1; break; //为左节点 case ')': top--; break; case ',': k=2; break; //为右节点 default: p=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); p->data=ch; p->lchild=p->rchild=NULL; if (b==NULL) //p指向二叉树的根节点 b=p; else //已建立二叉树根节点 { 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域为x的节点指针{ 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节点的左孩子节点指针{ return p->lchild;}BTNode *RchildNode(BTNode *p) //返回*p节点的右孩子节点指针{ return p->rchild;}int BTNodeDepth(BTNode *b) //求二叉树b的深度{ int lchilddep,rchilddep; if (b==NULL) return(0); //空树的高度为0 else { lchilddep=BTNodeDepth(b->lchild); //求左子树的高度为lchilddep rchilddep=BTNodeDepth(b->rchild); //求右子树的高度为rchilddep return (lchilddep>rchilddep)? (lchilddep+1):(rchilddep+1); }}void DispBTNode(BTNode *b) //以括号表示法输出二叉树{ 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) //销毁二叉树{ if (b!=NULL) { DestroyBTNode(b->lchild); DestroyBTNode(b->rchild); free(b); }}
（1）层次遍历算法的验证
测试代码：
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include "btree.h"void CreateBTNode(BTNode *&b,char *str) //由str串创建二叉链{ BTNode *St[MaxSize],*p=NULL; int top=-1,k,j=0; char ch; b=NULL; //建立的二叉树初始时为空 ch=str[j]; while (ch!='\0') //str未扫描完时循环 { switch(ch) { case '(': top++; St[top]=p; k=1; break; //为左节点 case ')': top--; break; case ',': k=2; break; //为右节点 default: p=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); p->data=ch; p->lchild=p->rchild=NULL; if (b==NULL) //p指向二叉树的根节点 b=p; else //已建立二叉树根节点 { 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域为x的节点指针{ 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节点的左孩子节点指针{ return p->lchild;}BTNode *RchildNode(BTNode *p) //返回*p节点的右孩子节点指针{ return p->rchild;}int BTNodeDepth(BTNode *b) //求二叉树b的深度{ int lchilddep,rchilddep; if (b==NULL) return(0); //空树的高度为0 else { lchilddep=BTNodeDepth(b->lchild); //求左子树的高度为lchilddep rchilddep=BTNodeDepth(b->rchild); //求右子树的高度为rchilddep return (lchilddep>rchilddep)? (lchilddep+1):(rchilddep+1); }}void DispBTNode(BTNode *b) //以括号表示法输出二叉树{ 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) //销毁二叉树{ if (b!=NULL) { DestroyBTNode(b->lchild); DestroyBTNode(b->rchild); free(b); }}
结果：
（2）二叉树构造算法的验证
1.由先序序列和中序序列构造二叉树
测试代码：
#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为二叉树结点个数,本算法执行后返回构造的二叉链的根结点指针*/{ BTNode *s; char *p; int k; if (n<=0) return NULL; s=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); //创建二叉树结点*s s->data=*pre; for (p=in; p<in+n; p++) //在中序序列中找等于*ppos的位置k if (*p==*pre) //pre指向根结点 break; //在in中找到后退出循环 k=p-in; //确定根结点在in中的位置 s->lchild=CreateBT1(pre+1,in,k); //递归构造左子树 s->rchild=CreateBT1(pre+k+1,p+1,n-k-1); //递归构造右子树 return s;}int main(){ ElemType pre[]="ABDGCEF",in[]="DGBAECF"; BTNode *b1; b1=CreateBT1(pre,in,7); printf("b1:"); DispBTNode(b1); printf("\n"); return 0;}
结果：
2.由后序序列和中序序列构造二叉树
测试代码：
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include "btree.h"BTNode *CreateBT2(char *post,char *in,int n)/*post存放后序序列,in存放中序序列,n为二叉树结点个数,本算法执行后返回构造的二叉链的根结点指针*/{ BTNode *s; char r,*p; int k; if (n<=0) return NULL; r=*(post+n-1); //根结点值 s=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); //创建二叉树结点*s s->data=r; for (p=in; p<in+n; p++) //在in中查找根结点 if (*p==r) break; k=p-in; //k为根结点在in中的下标 s->lchild=CreateBT2(post,in,k); //递归构造左子树 s->rchild=CreateBT2(post+k,p+1,n-k-1); //递归构造右子树 return s;}int main(){ ElemType in[]="DGBAECF",post[]="GDBEFCA"; BTNode *b2; b2=CreateBT2(post,in,7); printf("b2:"); DispBTNode(b2); printf("\n"); return 0;}
结果：
3.由顺序存储结构转为二叉链存储结构
测试代码：
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include "btree.h"#define N 30typedef ElemType SqBTree[N];BTNode *trans(SqBTree a,int i){ BTNode *b; if (i>N) return(NULL); if (a[i]=='#') return(NULL); //当节点不存在时返回NULL b=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); //创建根节点 b->data=a[i]; b->lchild=trans(a,2*i); //递归创建左子树 b->rchild=trans(a,2*i+1); //递归创建右子树 return(b); //返回根节点}int main(){ BTNode *b; ElemType s[]="0ABCD#EF#G####################"; b=trans(s,1); printf("b:"); DispBTNode(b); printf("\n"); return 0;}
结果：
（3）中序线索化二叉树的算法验证
测试代码：
#include <stdio.h>#include <malloc.h>#define MaxSize 100typedef char ElemType;typedef struct node{ ElemType data; int ltag,rtag; //增加的线索标记 struct node *lchild; struct node *rchild;} TBTNode;void CreateTBTNode(TBTNode * &b,char *str){ TBTNode *St[MaxSize],*p=NULL; int top=-1,k,j=0; char ch; b=NULL; //建立的二叉树初始时为空 ch=str[j]; while (ch!='\0') //str未扫描完时循环 { switch(ch) { case '(': top++; St[top]=p; k=1; break; //为左结点 case ')': top--; break; case ',': k=2; break; //为右结点 default: p=(TBTNode *)malloc(sizeof(TBTNode)); p->data=ch; p->lchild=p->rchild=NULL; if (b==NULL) //*p为二叉树的根结点 b=p; else //已建立二叉树根结点 { switch(k) { case 1: St[top]->lchild=p; break; case 2: St[top]->rchild=p; break; } } } j++; ch=str[j]; }}void DispTBTNode(TBTNode *b){ if (b!=NULL) { printf("%c",b->data); if (b->lchild!=NULL || b->rchild!=NULL) { printf("("); DispTBTNode(b->lchild); if (b->rchild!=NULL) printf(","); DispTBTNode(b->rchild); printf(")"); } }}TBTNode *pre; //全局变量void Thread(TBTNode *&p){ if (p!=NULL) { Thread(p->lchild); //左子树线索化 if (p->lchild==NULL) //前驱线索 { p->lchild=pre; //建立当前结点的前驱线索 p->ltag=1; } else p->ltag=0; if (pre->rchild==NULL) //后继线索 { pre->rchild=p; //建立前驱结点的后继线索 pre->rtag=1; } else pre->rtag=0; pre=p; Thread(p->rchild); //右子树线索化 }}TBTNode *CreaThread(TBTNode *b) //中序线索化二叉树{ TBTNode *root; root=(TBTNode *)malloc(sizeof(TBTNode)); //创建根结点 root->ltag=0; root->rtag=1; root->rchild=b; if (b==NULL) //空二叉树 root->lchild=root; else { root->lchild=b; pre=root; //pre是*p的前驱结点,供加线索用 Thread(b); //中序遍历线索化二叉树 pre->rchild=root; //最后处理,加入指向根结点的线索 pre->rtag=1; root->rchild=pre; //根结点右线索化 } return root;}void ThInOrder(TBTNode *tb){ TBTNode *p=tb->lchild; //指向根结点 while (p!=tb) { while (p->ltag==0) p=p->lchild; printf("%c ",p->data); while (p->rtag==1 && p->rchild!=tb) { p=p->rchild; printf("%c ",p->data); } p=p->rchild; }}int main(){ TBTNode *b,*tb; CreateTBTNode(b,"A(B(D(,G)),C(E,F))"); printf(" 二叉树:"); DispTBTNode(b); printf("\n"); tb=CreaThread(b); printf(" 线索中序序列:"); ThInOrder(tb); printf("\n"); return 0;}
结果：
（4）哈夫曼编码的算法验证
测试代码：
#include <stdio.h>#include <string.h>#define N 50 //叶子结点数#define M 2*N-1 //树中结点总数//哈夫曼树的节点结构类型typedef struct{ char data; //结点值 double weight; //权重 int parent; //双亲结点 int lchild; //左孩子结点 int rchild; //右孩子结点} HTNode;//每个节点哈夫曼编码的结构类型typedef struct{ char cd[N]; //存放哈夫曼码 int start;} HCode;//构造哈夫曼树void CreateHT(HTNode ht[],int n){ int i,k,lnode,rnode; double min1,min2; for (i=0; i<2*n-1; i++) //所有结点的相关域置初值-1 ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1; for (i=n; i<2*n-1; i++) //构造哈夫曼树 { min1=min2=32767; //lnode和rnode为最小权重的两个结点位置 lnode=rnode=-1; for (k=0; k<=i-1; k++) if (ht[k].parent==-1) //只在尚未构造二叉树的结点中查找 { if (ht[k].weight<min1) { min2=min1; rnode=lnode; min1=ht[k].weight; lnode=k; } else if (ht[k].weight<min2) { min2=ht[k].weight; rnode=k; } } ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight; ht[i].lchild=lnode; ht[i].rchild=rnode; ht[lnode].parent=i; ht[rnode].parent=i; }}//实现哈夫曼编码void CreateHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n){ int i,f,c; HCode hc; for (i=0; i<n; i++) //根据哈夫曼树求哈夫曼编码 { hc.start=n; c=i; f=ht[i].parent; while (f!=-1) //循序直到树根结点 { if (ht[f].lchild==c) //处理左孩子结点 hc.cd[hc.start--]='0'; else //处理右孩子结点 hc.cd[hc.start--]='1'; c=f; f=ht[f].parent; } hc.start++; //start指向哈夫曼编码最开始字符 hcd[i]=hc; }}//输出哈夫曼编码void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n){ int i,k; double sum=0,m=0; int j; printf(" 输出哈夫曼编码:\n"); //输出哈夫曼编码 for (i=0; i<n; i++) { j=0; printf(" %c:\t",ht[i].data); for (k=hcd[i].start; k<=n; k++) { printf("%c",hcd[i].cd[k]); j++; } m+=ht[i].weight; sum+=ht[i].weight*j; printf("\n"); } printf("\n 平均长度=%g\n",1.0*sum/m);}int main(){ int n=8,i; //n表示初始字符串的个数 char str[]= {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'}; double fnum[]= {0.07,0.19,0.02,0.06,0.32,0.03,0.21,0.1}; HTNode ht[M]; HCode hcd[N]; for (i=0; i<n; i++) { ht[i].data=str[i]; ht[i].weight=fnum[i]; } printf("\n"); CreateHT(ht,n); CreateHCode(ht,hcd,n); DispHCode(ht,hcd,n); printf("\n"); return 0;}
结果：
感想：质量好博文，一个顶六个。*—.—*
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