二叉树算法验证
本次实践主要是对于二叉树算法的验证，达成对于算法熟练掌握的目的。
实践所用的二叉树算法库点击此处可以参考（编译环境：VC++6.0）
一、层次遍历算法验证
验证具体要求如下：
实现二叉树的层次遍历算法，并对用”A(B(D,E(H(J,K(L,M(,N))))),C(F,G(,I)))”创建的二叉树进行测试。
注：在main函数中，创建的用于测试的二叉树如下——
实现源代码：
//*Copyright (c)2017,烟台大学计算机与控制工程学院* //*All rights reservrd.* //*文件名称 ：main.cpp* //*作者：田长航* //*完成时间：2017年11月9日* //*版本号：v1.0* //*问题描述:测试函数* //*输入描述:无* //*程序输出:无* #include <stdio.h> #include "btree.h" void LevelOrder(BTNode *b) { BTNode *p; BTNode *qu[MaxSize]; //定义环形队列,存放节点指针 int front,rear; //定义队头和队尾指针 front=rear=-1; //置队列为空队列 rear++; qu[rear]=b; //根节点指针进入队列 while (front!=rear) //队列不为空 { front=(front+1)%MaxSize; p=qu[front]; //队头出队列 printf("%c ",p->data); //访问节点 if (p->lchild!=NULL) //有左孩子时将其进队 { rear=(rear+1)%MaxSize; qu[rear]=p->lchild; } if (p->rchild!=NULL) //有右孩子时将其进队 { rear=(rear+1)%MaxSize; qu[rear]=p->rchild; } } } int main() { BTNode *b; CreateBTNode(b,"A(B(D,E(H(J,K(L,M(,N))))),C(F,G(,I)))"); printf("二叉树b: "); DispBTNode(b); printf("\n"); printf("层次遍历序列:\n"); LevelOrder(b); DestroyBTNode(b); return 0; }
运行结果截图如下：
二、构造算法的验证
1、由先序和中序序列构造二叉树
实现源代码如下：
//*Copyright (c)2017,烟台大学计算机与控制工程学院* //*All rights reservrd.* //*文件名称 ：main.cpp* //*作者：田长航* //*完成时间：2017年11月9日* //*版本号：v1.0* //*问题描述:测试函数* //*输入描述:无* //*程序输出:无* #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; }
运行结果截图如下：
2、由后序和中序序列构造二叉树
实现源代码如下：
//*Copyright (c)2017,烟台大学计算机与控制工程学院* //*All rights reservrd.* //*文件名称 ：main.cpp* //*作者：田长航* //*完成时间：2017年11月9日* //*版本号：v1.0* //*问题描述:测试函数* //*输入描述:无* //*程序输出:无* #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; }
运行结果截图如下：
3、由顺序存储转成二叉链存储
实现源代码如下：
//*Copyright (c)2017,烟台大学计算机与控制工程学院* //*All rights reservrd.* //*文件名称 ：main.cpp* //*作者：田长航* //*完成时间：2017年11月9日* //*版本号：v1.0* //*问题描述:测试函数* //*输入描述:无* //*程序输出:无* #include <stdio.h> #include <malloc.h> #include "btree.h" #define N 30 typedef 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; }
运行结果截图如下：
三、中序线索化二叉树算法验证
实现源代码如下：
#include <stdio.h> #include <malloc.h> #define MaxSize 100 typedef 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; }
运行结果截图如下：
四、哈夫曼编码的算法验证
实现源代码如下：
//*Copyright (c)2017,烟台大学计算机与控制工程学院* //*All rights reservrd.* //*文件名称 ：main.cpp* //*作者：田长航* //*完成时间：2017年11月9日* //*版本号：v1.0* //*问题描述:测试函数* //*输入描述:无* //*程序输出:无* #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; }
运行结果截图如下：
运行结果截图如下：
运行结果截图如下：
