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数据结构实验4：树、二叉树与查找

集美大学课程实验报告-实验4：树、二叉树与查找

项目名称	内容
课程名称	数据结构
班级	网安2512
学号	202521336052
实验项目名称	树、二叉树与查找
上机实践日期	2025年4月30日
上机实践时间	2学时

一、目的（本次实验所涉及并要求掌握的知识点）

掌握创建二叉树与树及二叉树上的基本操作
熟练掌握熟练掌握树的递归结构及在其上的递归算法
掌握二叉树的层次遍历
掌握BST树上的搜索、创建与删除
掌握哈希表、平衡树的应用

二、实验内容与设计思想

题目1：先序序列创建二叉树。

函数相关伪代码

创建一颗树
        root = MakeNode(x);
        Maketree(root->lchild, s, index);
        Maketree(root->rchild, s, index);
中序遍历
        InTraverse(root->lchild);
        cout << root->data << " ";
        InTraverse(root->rchild);

函数代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

typedef char ElemType;
typedef struct BiTNode
{
    ElemType data;
    struct BiTNode* lchild, * rchild;
} BiTNode, * BiTree;

BiTNode* MakeNode(ElemType data)
{
    BiTNode* node1 = new BiTNode;
    node1->data = data;
    node1->lchild = NULL;
    node1->rchild = NULL;
    return node1;
}

void InTraverse(BiTree root)
{
    if (root != NULL)
    {
        InTraverse(root->lchild);
        cout << root->data << " ";
        InTraverse(root->rchild);
    }
}

void Maketree(BiTree& root, string& s, int& index)
{
    if (index >= s.length()) return;
    
    char x = s[index];
    index++;
    
    if (x == '#')
    {
        root = NULL;
    }
    else
    {
        root = MakeNode(x);
        Maketree(root->lchild, s, index);
        Maketree(root->rchild, s, index);
    }
}

void DestroyTree(BiTree& root)
{
    if (root != NULL)
    {
        DestroyTree(root->lchild);
        DestroyTree(root->rchild);
        delete root;
        root = NULL;
    }
}

int main()
{
    string input;
    while (cin >> input)
    {
        BiTree root = NULL;
        int index = 0;
        
        Maketree(root, input, index);
        InTraverse(root);
        cout << endl;
        
        DestroyTree(root);
    }
    return 0;
}

题目2：先序输出叶结点

函数相关伪代码

判断是否为叶子节点
   BT->Left == NULL && BT->Right == NULL
先序遍历左右子树
   PreorderPrintLeaves(BT->Left);
   PreorderPrintLeaves(BT->Right);

函数代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef char ElementType;
typedef struct TNode *Position;
typedef Position BinTree;
struct TNode{
    ElementType Data;
    BinTree Left;
    BinTree Right;
};

BinTree CreatBinTree(); /* 实现细节忽略 */
void PreorderPrintLeaves( BinTree BT );

int main()
{
    BinTree BT = CreatBinTree();
    printf("Leaf nodes are:");
    PreorderPrintLeaves(BT);
    printf("\n");

    return 0;
}
void PreorderPrintLeaves(BinTree BT)
{
    if (BT == NULL)
        return;

    if (BT->Left == NULL && BT->Right == NULL)
    {
        printf(" %c", BT->Data);
    }
    PreorderPrintLeaves(BT->Left);
    PreorderPrintLeaves(BT->Right);
}

题目3：求二叉树高度

函数相关伪代码

树的高度 = 左右子树最大高度 + 1
   （leftHeight > rightHeight ? leftHeight : rightHeight) + 1;

函数代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef char ElementType;
typedef struct TNode *Position;
typedef Position BinTree;
struct TNode{
    ElementType Data;
    BinTree Left;
    BinTree Right;
};

BinTree CreatBinTree(); /* 实现细节忽略 */
int GetHeight( BinTree BT );

int main()
{
    BinTree BT = CreatBinTree();
    printf("%d\n", GetHeight(BT));
    return 0;
}
int GetHeight(BinTree BT)
{
    if (BT == NULL)
        return 0;
    int leftHeight = GetHeight(BT->Left);
    int rightHeight = GetHeight(BT->Right);
    return (leftHeight > rightHeight ? leftHeight : rightHeight) + 1;
}

题目4：二叉树层次遍历(广度优先)

函数相关伪代码

用queue来进行层序遍历

函数代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <queue>
using namespace std;

typedef char ElementType;
typedef struct TNode
{
    ElementType Data;
    struct TNode* Left;
    struct TNode* Right;
} TNode, * BinTree;

BinTree MakeNode(ElementType data)
{
    BinTree node = new TNode;
    node->Data = data;
    node->Left = NULL;
    node->Right = NULL;
    return node;
}

BinTree BuildTreeFromArray(string& arr, int index, int len)
{
    if (index >= len || arr[index] == '#')
        return NULL;
    
    BinTree root = MakeNode(arr[index]);
    root->Left = BuildTreeFromArray(arr, 2 * index, len);
    root->Right = BuildTreeFromArray(arr, 2 * index + 1, len);
    
    return root;
}

void LevelOrderTraversal(BinTree BT)
{
    if (BT == NULL)
    {
        cout << "NULL";
        return;
    }
    
    queue<BinTree> q;
    bool first = true;
    
    q.push(BT);
    
    while (!q.empty())
    {
        BinTree node = q.front();
        q.pop();
        
        if (first)
        {
            cout << node->Data;
            first = false;
        }
        else
        {
            cout << " " << node->Data;
        }
        
        if (node->Left != NULL)
            q.push(node->Left);
        if (node->Right != NULL)
            q.push(node->Right);
    }
}

int main()
{
    string arr;
    cin >> arr;
    int len = arr.length();
    BinTree BT = BuildTreeFromArray(arr, 1, len);
    LevelOrderTraversal(BT);
    return 0;
}

题目5：创建二叉排序树并遍历。给定一串50 30 80 20 40 90 10 25 35 85 23 88 #创建二叉排序树并对其进行中序遍历。

函数相关伪代码

在T上搜索key。查找成功则返回相应节点，否则返回NULL;
在T上插入key。成功插入，则返回所插入节点；否则返回NULL

函数代码

#include<iostream>
using namespace std;

typedef int ElemType;
typedef struct BiTNode
{
    ElemType data;
    struct BiTNode* lchild, * rchild;
} BiTNode, * BiTree;

BiTNode* CreateNode(int v)
{
    BiTNode* node = new BiTNode;
    node->data = v;
    node->lchild = NULL;
    node->rchild = NULL;
    return node;
}


BiTNode* SearchBST(BiTree T, ElemType key)
{
    if (T == NULL) return NULL;
    if (T->data == key) return T;
    if (key < T->data)
    {
        return SearchBST(T->lchild, key);
    }
    else
    {
        return SearchBST(T->rchild, key);
    }
}

BiTNode* InsertBST(BiTree& T, ElemType key)
{
    if (T == NULL)
    {
        T = CreateNode(key);
        return T;
    }
    if (key < T->data)
    {
        return InsertBST(T->lchild, key);
    }
    else
    {
        return InsertBST(T->rchild, key);
    }
}


BiTree CreateBST()
{
    BiTree root = NULL;
    ElemType x;
    while (1)
    {
        cin >> x;
        if (x == -1) break;
        else
        {
            InsertBST(root, x);
        }
    }
    return root;
}

void InOrder(BiTree t)
{
    if (t)
    {
        InOrder(t->lchild);
        cout << t->data << " ";
        InOrder(t->rchild);
    }
}

int main()
{
    // 建树测试数据：50 30 80 20 40 90 10 25 35 85 23 88 -1。
    // 注意：-1代表输入结束，不插入-1。
    BiTree root = CreateBST();
    // 中序该BST应返回排序好后的数 10 20 23 25 30 35 40 50 80 85 88 90
    InOrder(root);
    cout << endl;
    return 0;
}

题目7：哈希表、平衡树的应用：QQ账户查询

函数相关伪代码

构建账户数据库
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> qq >> name;
        accounts[qq] = name;
    }
查询
    for (int i = 0; i < m; i++) {
        cin >> qq;
        if (accounts.find(qq) != accounts.end()) {
            cout << accounts[qq] << endl;
        } else {
            cout << "NOT FOUND" << endl;
        }
    }

函数代码

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    map<long long, string> accounts;
    int n, m;
    long long qq;
    string name;
    cin >> n;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        cin >> qq >> name;
        accounts[qq] = name;
    }
    cin >> m;
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        cin >> qq;
        if (accounts.find(qq) != accounts.end())
        {
            cout << accounts[qq] << endl;
        }
        else
        {
            cout << "NOT FOUND" << endl;
        }
    }
    return 0;
}

三、实验使用环境（本次实验所使用的平台和相关软件）

以下请根据实际情况编写

操作系统：Windows 11专业版
编程语言：C++
开发工具：[Visual Studio 2026]
编译器：MSVC 14.40

四、实验步骤和调试过程（实验步骤、测试数据设计、测试结果分析）

以下请根据实际情况编写

题目1：先序序列创建二叉树

本机运行截图

PTA提交截图

题目2：先序输出叶结点

本机运行截图
无

PTA提交截图

题目3：求二叉树高度

本机运行截图
无

PTA提交截图

题目4：二叉树层次遍历(广度优先)

本机运行截图

PTA提交截图

题目5：创建二叉排序树并遍历

本机运行截图

PTA提交截图
无

题目7：哈希表、平衡树的应用

本机运行截图

PTA提交截图
无

五、实验小结（实验中遇到的问题及解决过程、实验体会和收获）

遇到的问题及解决方法：

问题：程序崩溃找不到原因，
- 解决方法：使用打断点进行调试的方法。
问题：代码缩进不规范。
- 解决方法：使用IDE的格式化工具修复代码。

实验体会和收获：

掌握了基本的代码调试方法。
掌握了Visual Studio调试功能的基本使用

六、附件（参考文献和相关资料）

以下请根据实际情况编写

posted on 2026-05-10 16:32 隋鑫46 阅读(13) 评论(1) 收藏举报

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数据结构实验4：树、二叉树与查找

集美大学课程实验报告-实验4：树、二叉树与查找

一、目的（本次实验所涉及并要求掌握的知识点）

二、实验内容与设计思想

题目1：先序序列创建二叉树。

题目2：先序输出叶结点

题目3：求二叉树高度

题目4：二叉树层次遍历(广度优先)

题目5：创建二叉排序树并遍历。给定一串50 30 80 20 40 90 10 25 35 85 23 88 #创建二叉排序树并对其进行中序遍历。

题目7：哈希表、平衡树的应用：QQ账户查询

三、实验使用环境（本次实验所使用的平台和相关软件）

四、实验步骤和调试过程（实验步骤、测试数据设计、测试结果分析）

题目1：先序序列创建二叉树

题目2：先序输出叶结点

题目3：求二叉树高度

题目4：二叉树层次遍历(广度优先)

题目5：创建二叉排序树并遍历

题目7：哈希表、平衡树的应用

五、实验小结（实验中遇到的问题及解决过程、实验体会和收获）

遇到的问题及解决方法：

实验体会和收获：

六、附件（参考文献和相关资料）