数据结构——二叉树、栈和队列、线性表综合实验_系统实现,有线性表,栈,队列,串,二叉树,图,查找,排序,合在一起

作者：Cpp五条 | 2024-04-15 10:19:28

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系统实现,有线性表,栈,队列,串,二叉树,图,查找,排序,合在一起

实验预备知识：

1. 熟练掌握二叉树的概念及性质。
2. 掌握栈和队列的概念及性质
3. 掌握线性表的概念及性质

一、实验目的

能利用二叉树的遍历解决实际问题。
加深对栈和队列的理解，能用栈和队列解决实际问题

二、实验要求

【项目1】给定一个二叉树，设计一个算法，将其变成原二叉树的镜像。
程序代码：
Main.cpp:

#include <iostream>
#include "btree.h"

using namespace std;

int main()
{
    BTNode *b;
    char str[] = "A(B(,E),C(F))";
    CreateBTNode(b,str);
    DispBTNode(b);
    printf("\n");
    mirror(b);
    DispBTNode(b);
    DestroyBTNode(b);
    return 0;
}

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Btree.h:

#ifndef BTREE_H_INCLUDED
#define BTREE_H_INCLUDED

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define MaxSize 100
typedef 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;

typedef struct
{
    BTNode* node;
    int idx;
}BTNode1;

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

void mirror(BTNode*&b);
#endif // BTREE_H_INCLUDED

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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);
    }
}
void mirror(BTNode*&b)
{
    if(b == NULL)
        return;
    BTNode *temp;
    temp = b->lchild;
    b->lchild = b->rchild;
    b->rchild = temp;
    mirror(b->lchild);
    mirror(b->rchild);
}

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【项目2】用两个栈来实现一个队列，完成队列的出队和入队操作。队列中的元素为int类型。
程序代码：
Main.cpp:

#include <iostream>
#include <stdio.h>
//#include "btree.h"
#include "sqstack.h"

using namespace std;

int main()
{
    int temp;
    int e;
    while(scanf("%d",&temp)&&temp!=0)
    {
        if(temp>0)
        {
            enQueue(temp);
            printf("%d入队\n",temp);
        }
        else if(temp<0)
        {
            if(deQueue(e))
                printf("%d出队\n",e);
            else
                printf("出队失败\n");
        }
    }
    return 0;
}

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Sqstack.h:

#ifndef SQSTACK_H_INCLUDED
#define SQSTACK_H_INCLUDED

#define MaxSize 100
typedef int ElemType;
typedef struct
{
    ElemType data[MaxSize];
    int top;                //栈指针
} SqStack;                  //顺序栈类型定义

void InitStack(SqStack *&s);    //初始化栈
void DestroyStack(SqStack *&s);  //销毁栈
bool StackEmpty(SqStack *s);     //栈是否为空
int StackLength(SqStack *s);  //返回栈中元素个数——栈长度
bool Push(SqStack *&s,ElemType e); //入栈
bool Pop(SqStack *&s,ElemType &e); //出栈
bool GetTop(SqStack *s,ElemType &e); //取栈顶数据元素
void DispStack(SqStack *s);  //输出栈

bool enQueue(int elem);
bool deQueue(int& e);
#endif // SQSTACK_H_INCLUDED

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Sqstack.cpp:

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "sqstack.h"

void InitStack(SqStack *&s)
{
    s=(SqStack *)malloc(sizeof(SqStack));
    s->top=-1;
}
void DestroyStack(SqStack *&s)
{
    free(s);
}
int StackLength(SqStack *s)  //返回栈中元素个数——栈长度
{
    return(s->top+1);
}
bool StackEmpty(SqStack *s)
{
    return(s->top==-1);
}
bool Push(SqStack *&s,ElemType e)
{
    if (s->top==MaxSize-1)    //栈满的情况，即栈上溢出
        return false;
    s->top++;
    s->data[s->top]=e;
    return true;
}
bool Pop(SqStack *&s,ElemType &e)
{
    if (s->top==-1)     //栈为空的情况，即栈下溢出
        return false;
    e=s->data[s->top];
    s->top--;
    return true;
}
bool GetTop(SqStack *s,ElemType &e)
{
    if (s->top==-1)         //栈为空的情况，即栈下溢出
        return false;
    e=s->data[s->top];
    return true;
}

void DispStack(SqStack *s)  //输出栈
{
    int i;
    for (i=s->top;i>=0;i--)
        printf("%c ",s->data[i]);
    printf("\n");
}

ElemType stk1[MaxSize];
int top1 = -1;
ElemType stk2[MaxSize];
int top2 = -1;
bool enQueue(int elem)
{
    stk1[++top1] = elem;
}
bool deQueue(int& e)
{
    ElemType temp;
    if(top2 == -1)
    {
        while(top1 != -1)
        {
            temp = stk1[top1--];
            stk2[++top2] = temp;
        }
    }
    if(top2 == -1)
        return false;
    e = stk2[top2--];
    return true;
}

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运行结果截图：
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【项目3】输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。
程序代码：
Main.cpp:

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include "linklist.h"

using namespace std;

int main()
{
    LinkList *L;
    LinkList *p;
    int n = 10;
    ElemType a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    CreateListR(L,a,n);
    p = findNode(L,8);
    printf("%d\n",p->data);
    DestroyList(L);
    return 0;
}

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Linklist.h:

#ifndef LINKLIST_H_INCLUDED
#define LINKLIST_H_INCLUDED

typedef int ElemType;
typedef struct LNode        //定义单链表结点类型
{
    ElemType data;
    struct LNode *next;     //指向后继结点
}LinkList;
void CreateListF(LinkList *&L,ElemType a[],int n);//头插法建立单链表
void CreateListR(LinkList *&L,ElemType a[],int n);//尾插法建立单链表
void InitList(LinkList *&L);  //初始化线性表
void DestroyList(LinkList *&L);  //销毁线性表
bool ListEmpty(LinkList *L);  //判断线性表是否为空
int ListLength(LinkList *L);  //求线性表长度
void DispList(LinkList *L);  //输出线性表
bool GetElem(LinkList *L,int i,ElemType &e);  //求线性表某个数据元素值
int LocateElem(LinkList *L,ElemType e);  //按元素值查找
bool ListInsert(LinkList *&L,int i,ElemType e);  //插入数据元素
bool ListDelete(LinkList *&L,int i,ElemType &e);  //删除数据元素
LinkList *findNode(LinkList *L,int k);
#endif // LINKLIST_H_INCLUDED

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List.cpp：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "linklist.h"


void CreateListF(LinkList *&L,ElemType a[],int n)//头插法建立单链表
{
    LinkList *s;
    int i;
    L=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));     //创建头结点
    L->next=NULL;
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        s=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//创建新结点
        s->data=a[i];
        s->next=L->next;            //将*s插在原开始结点之前,头结点之后
        L->next=s;
    }
}

void CreateListR(LinkList *&L,ElemType a[],int n)//尾插法建立单链表
{
    LinkList *s,*r;
    int i;
    L=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));     //创建头结点
    L->next=NULL;
    r=L;                    //r始终指向终端结点,开始时指向头结点
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        s=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//创建新结点
        s->data=a[i];
        r->next=s;          //将*s插入*r之后
        r=s;
    }
    r->next=NULL;           //终端结点next域置为NULL
}

void InitList(LinkList *&L)
{
    L=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));     //创建头结点
    L->next=NULL;
}
void DestroyList(LinkList *&L)
{
    LinkList *p=L,*q=p->next;
    while (q!=NULL)
    {
        free(p);
        p=q;
        q=p->next;
    }
    free(p);    //此时q为NULL,p指向尾结点,释放它
}
bool ListEmpty(LinkList *L)
{
    return(L->next==NULL);
}
int ListLength(LinkList *L)
{
    LinkList *p=L;
    int i=0;
    while (p->next!=NULL)
    {
        i++;
        p=p->next;
    }
    return(i);
}
void DispList(LinkList *L)
{
    LinkList *p=L->next;
    while (p!=NULL)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
}
bool GetElem(LinkList *L,int i,ElemType &e)
{
    int j=0;
    LinkList *p=L;
    while (j<i && p!=NULL)
    {
        j++;
        p=p->next;
    }
    if (p==NULL)            //不存在第i个数据结点
        return false;
    else                    //存在第i个数据结点
    {
        e=p->data;
        return true;
    }
}
int LocateElem(LinkList *L,ElemType e)
{
    LinkList *p=L->next;
    int n=1;
    while (p!=NULL && p->data!=e)
    {
        p=p->next;
        n++;
    }
    if (p==NULL)
        return(0);
    else
        return(n);
}
bool ListInsert(LinkList *&L,int i,ElemType e)
{
    int j=0;
    LinkList *p=L,*s;
    while (j<i-1 && p!=NULL) //查找第i-1个结点
    {
        j++;
        p=p->next;
    }
    if (p==NULL)    //未找到位序为i-1的结点
        return false;
    else            //找到位序为i-1的结点*p
    {
        s=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//创建新结点*s
        s->data=e;
        s->next=p->next;                        //将*s插入到*p之后
        p->next=s;
        return true;
    }
}
bool ListDelete(LinkList *&L,int i,ElemType &e)
{
    int j=0;
    LinkList *p=L,*q;
    while (j<i-1 && p!=NULL)    //查找第i-1个结点
    {
        j++;
        p=p->next;
    }
    if (p==NULL)                //未找到位序为i-1的结点
        return false;
    else                        //找到位序为i-1的结点*p
    {
        q=p->next;              //q指向要删除的结点
        if (q==NULL)
            return false;           //若不存在第i个结点,返回false
        e=q->data;
        p->next=q->next;        //从单链表中删除*q结点
        free(q);                //释放*q结点
        return true;
    }
}
LinkList *findNode(LinkList *L,int k)
{
    if(L == NULL)
        return NULL;
    LinkList *p1 = L,*p2 = L;
    while (k>0 && p2 != NULL){
        p2 = p2->next;
        k--;
    }
    //p2 指向head说明k<=0,p2==null && k>0说明 k超过了链表的长度
    if(p2 == L || (p2 == NULL && k>0))
        return  NULL;
    while (p2!=NULL)
    {
        p1 = p1->next;
        p2 = p2->next;
    }
    return p1;
}

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