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C++
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9.5 KiB
C++
/*=============================
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||
* 树的孩子链表(带双亲)的存储表示
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=============================*/
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#include "CTree.h"
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||
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/*
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||
* 初始化
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||
*
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||
* 构造空树。
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*/
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Status InitTree(CTree* T) {
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if(T == NULL) {
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||
return ERROR;
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||
}
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||
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||
T->n = 0;
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||
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||
// 所有数据清零
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memset(T->nodes, 0, sizeof(T->nodes));
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||
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return OK;
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||
}
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||
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/*
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* 创建
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||
*
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* 按照预设的定义来创建树。
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* 这里约定使用【层序序列】来创建树。
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||
*
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||
*
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||
*【备注】
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*
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* 教材中默认从控制台读取数据。
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* 这里为了方便测试，避免每次运行都手动输入数据，
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||
* 因而允许选择从预设的文件path中读取测试数据。
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||
*
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||
* 如果需要从控制台读取数据，则path为NULL或者为空串，
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||
* 如果需要从文件中读取数据，则需要在path中填写文件名信息。
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||
*/
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Status CreateTree(CTree* T, char* path) {
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FILE* fp;
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||
int readFromConsole; // 是否从控制台读取数据
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||
// 如果没有文件路径信息，则从控制台读取输入
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readFromConsole = path == NULL || strcmp(path, "") == 0;
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||
if(readFromConsole) {
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printf("请输入树的元素信息，对于空结点，使用^代替...\n");
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||
Create(T, NULL);
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||
} else {
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||
// 打开文件，准备读取测试数据
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||
fp = fopen(path, "r");
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||
if(fp == NULL) {
|
||
return ERROR;
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||
}
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||
Create(T, fp);
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||
fclose(fp);
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||
}
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||
|
||
return OK;
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||
}
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||
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||
/*
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||
* 判空
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||
*
|
||
* 判断树是否为空树。
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||
*/
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Status TreeEmpty(CTree T) {
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||
return T.n == 0 ? TRUE : FALSE;
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||
}
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||
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||
/*
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||
* 树深
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||
*
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||
* 返回树的深度（层数）。
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||
*/
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int TreeDepth(CTree T) {
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int k, level;
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||
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||
// 遇到空树则无需继续计算
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if(TreeEmpty(T)) {
|
||
return 0;
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||
}
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||
/*
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||
* 将k初始化为最后一个结点的位置
|
||
* 由于树的结点按层序存储，故最后存储的结点必定位于最大层
|
||
*/
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||
k = (T.r + T.n - 1) % MAX_TREE_SIZE;
|
||
level = 0;
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||
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||
do {
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||
level++;
|
||
k = T.nodes[k].parent;
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||
} while(k != -1);
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||
|
||
return level;
|
||
}
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||
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||
|
||
/*━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 仅限内部使用的函数 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━*/
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||
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||
// 创建树的内部函数
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||
static void Create(CTree* T, FILE* fp) {
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int r; // 树的根结点的位置（索引）
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int n; // 记录元素数量
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int cur; // 游标
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TElemType ch;
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LinkQueue Q;
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QElemType e; // 队列元素指示结点的位置
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char s[MAX_CHILD_COUNT + 1];
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int i;
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ChildPtr p, pc;
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InitQueue(&Q);
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||
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||
n = 0;
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||
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||
// 读取根结点的位置
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if(fp == NULL) {
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||
printf("请输入根结点的位置(0~%d)：", MAX_TREE_SIZE - 1);
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||
scanf("%d", &r);
|
||
cur = r;
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||
|
||
printf("请输入根结点的值：");
|
||
scanf("%s", s);
|
||
ch = s[0];
|
||
|
||
// 树根入队
|
||
EnQueue(&Q, cur);
|
||
T->nodes[cur].data = ch;
|
||
T->nodes[cur].parent = -1;
|
||
T->nodes[cur].firstchild = NULL;
|
||
cur = (cur + 1) % MAX_TREE_SIZE;
|
||
n++;
|
||
|
||
while(!QueueEmpty(Q)) {
|
||
DeQueue(&Q, &e); // 父结点的位置出队
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||
|
||
printf("请依次输入 %c 的孩子结点，不存在孩子时输入一个^：", T->nodes[e].data);
|
||
scanf("%s", s);
|
||
for(i = 0; i < strlen(s); i++) {
|
||
if(s[i] == '^') {
|
||
break;
|
||
}
|
||
|
||
EnQueue(&Q, cur); // 当前结点位置入队
|
||
T->nodes[cur].data = s[i];
|
||
T->nodes[cur].parent = e;
|
||
T->nodes[cur].firstchild = NULL;
|
||
|
||
// 父结点的长子
|
||
p = T->nodes[e].firstchild;
|
||
|
||
// 包装当前结点
|
||
pc = (ChildPtr) malloc(sizeof(CTNode));
|
||
pc->child = cur;
|
||
pc->next = NULL;
|
||
|
||
// 将当前结点添加到父结点的孩子链表中
|
||
if(p == NULL) {
|
||
T->nodes[e].firstchild = pc;
|
||
} else {
|
||
// 找到链表尾部
|
||
while(p->next != NULL) {
|
||
p = p->next;
|
||
}
|
||
|
||
p->next = pc;
|
||
}
|
||
|
||
cur = (cur + 1) % MAX_TREE_SIZE;
|
||
n++;
|
||
}
|
||
}
|
||
} else {
|
||
// 录入根结点的位置
|
||
ReadData(fp, "%d", &r);
|
||
cur = r;
|
||
|
||
// 录入根结点的值
|
||
ReadData(fp, "%s", s);
|
||
ch = s[0];
|
||
printf("录入根结点的值：%c\n", ch);
|
||
|
||
// 树根入队
|
||
EnQueue(&Q, cur);
|
||
T->nodes[cur].data = ch;
|
||
T->nodes[cur].parent = -1;
|
||
T->nodes[cur].firstchild = NULL;
|
||
cur = (cur + 1) % MAX_TREE_SIZE;
|
||
n++;
|
||
|
||
while(!QueueEmpty(Q)) {
|
||
ReadData(fp, "%s", s);
|
||
ch = s[0];
|
||
printf("依次录入 %c 结点的孩子：", ch);
|
||
|
||
// 录入孩子结点
|
||
ReadData(fp, "%s", s);
|
||
printf("%s\n", s);
|
||
|
||
DeQueue(&Q, &e); // 父结点位置出队
|
||
|
||
// 遍历孩子
|
||
for(i = 0; i < strlen(s); i++) {
|
||
if(s[i] == '^') {
|
||
break;
|
||
}
|
||
|
||
EnQueue(&Q, cur); // 当前结点位置入队
|
||
T->nodes[cur].data = s[i];
|
||
T->nodes[cur].parent = e;
|
||
T->nodes[cur].firstchild = NULL;
|
||
|
||
// 包装当前结点
|
||
pc = (ChildPtr) malloc(sizeof(CTNode));
|
||
pc->child = cur;
|
||
pc->next = NULL;
|
||
|
||
// 父结点的长子
|
||
p = T->nodes[e].firstchild;
|
||
|
||
// 将当前结点添加到父结点的孩子链表中
|
||
if(p == NULL) {
|
||
T->nodes[e].firstchild = pc;
|
||
} else {
|
||
// 找到链表尾部
|
||
while(p->next != NULL) {
|
||
p = p->next;
|
||
}
|
||
|
||
p->next = pc;
|
||
}
|
||
|
||
cur = (cur + 1) % MAX_TREE_SIZE;
|
||
n++;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
T->r = r;
|
||
T->n = n;
|
||
}
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||
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||
// 获取树T的结点信息，具体包含哪些信息，请参照Pos类型的定义
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||
static void getPos(CTree T, Pos pt[]) {
|
||
LinkQueue Q;
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||
QElemType e;
|
||
ChildPtr cp;
|
||
|
||
int level, n, count;
|
||
|
||
memset(pt, 0, MAX_TREE_SIZE * sizeof(Pos));
|
||
|
||
// 遇到空树则无需继续计算
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||
if(TreeEmpty(T)) {
|
||
return;
|
||
}
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||
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||
InitQueue(&Q);
|
||
|
||
// 根结点的位置入队
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||
EnQueue(&Q, T.r);
|
||
pt[T.r].row = 1;
|
||
pt[T.r].col = 1;
|
||
pt[T.r].childIndex = 1;
|
||
|
||
// 父结点所在的层
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||
level = 0;
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||
|
||
while(!QueueEmpty(Q)) {
|
||
DeQueue(&Q, &e);
|
||
|
||
// 如果行数发生了改变
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||
if(pt[e].row != level) {
|
||
count = 0;
|
||
level = pt[e].row;
|
||
}
|
||
|
||
n = 0; // 结点e的孩子计数归0
|
||
|
||
// 每个结点出队时，先设置其最后一个孩子信息为无效，因为不是每个结点都有孩子结点
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||
pt[e].lastChild = -1;
|
||
|
||
// 指向该结点的孩子链表
|
||
cp = T.nodes[e].firstchild;
|
||
|
||
// 释放该结点处的孩子链表所占内存
|
||
while(cp != NULL) {
|
||
// 当前结点位置入队
|
||
EnQueue(&Q, cp->child);
|
||
|
||
// 记录行数
|
||
pt[cp->child].row = pt[e].row + 1;
|
||
|
||
// 记录列数
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||
pt[cp->child].col = ++count;
|
||
|
||
// 记录当前结点是第几个孩子
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||
pt[cp->child].childIndex = ++n;
|
||
|
||
// 为父结点跟新最后一个孩子的信息
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||
pt[e].lastChild = cp->child;
|
||
|
||
cp = cp->next;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
|
||
/*━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 图形化输出 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━*/
|
||
|
||
// 以图形化形式输出当前结构
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||
void PrintTree(CTree T) {
|
||
Pos pt[MAX_TREE_SIZE];
|
||
|
||
// 遇到空树则无需继续计算
|
||
if(TreeEmpty(T)) {
|
||
printf("\n");
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
// 计算T中结点的位置信息
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||
getPos(T, pt);
|
||
|
||
Print(T, pt, T.r);
|
||
|
||
printf("\n");
|
||
|
||
printf("存储结构：\n");
|
||
PrintFramework(T);
|
||
}
|
||
|
||
// 图形化输出当前结构内部实现
|
||
static void Print(CTree T, Pos pt[], int i) {
|
||
int firstChild = -1; // 初始化为无效的索引
|
||
int rightBrother;
|
||
int k;
|
||
|
||
// 访问当前结点
|
||
printf("%c ", T.nodes[i].data);
|
||
|
||
// 相比双亲表存储结构，求长子更容易了
|
||
if(T.nodes[i].firstchild!=NULL) {
|
||
firstChild = T.nodes[i].firstchild->child;
|
||
}
|
||
|
||
// 遍历长子（需要先确定长子的身份）
|
||
if(firstChild != -1) {
|
||
Print(T, pt, firstChild);
|
||
}
|
||
|
||
rightBrother = (i + 1) % MAX_TREE_SIZE;
|
||
|
||
// 遍历右兄弟（需要先确定右兄弟的身份）
|
||
if(rightBrother != (T.r + T.n) % MAX_TREE_SIZE && T.nodes[i].parent == T.nodes[rightBrother].parent) {
|
||
// 访问当前结点的右兄弟前，如果当前结点不是最后一个孩子，则进行一次换行
|
||
if(pt[T.nodes[i].parent].lastChild != i) {
|
||
printf("\n");
|
||
|
||
for(k = 0; k < pt[rightBrother].row - 1; k++) {
|
||
printf(". ");
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
Print(T, pt, rightBrother);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 图形化输出树的排列结构，仅限内部测试使用
|
||
static void PrintFramework(CTree T) {
|
||
int k;
|
||
ChildPtr cp;
|
||
|
||
if(T.n == 0) {
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
printf("+---------+-----------\n");
|
||
printf("| i e p | child list\n");
|
||
printf("+---------+-----------\n");
|
||
|
||
for(k = T.r; k != (T.r + T.n) % MAX_TREE_SIZE; k = (k + 1) % MAX_TREE_SIZE) {
|
||
|
||
printf("| %2d %c %2d", k, T.nodes[k].data, T.nodes[k].parent);
|
||
|
||
cp = T.nodes[k].firstchild;
|
||
if(cp != NULL) {
|
||
printf(" ->");
|
||
} else {
|
||
printf(" | ");
|
||
}
|
||
|
||
while(cp != NULL) {
|
||
printf(" %2d", cp->child);
|
||
cp = cp->next;
|
||
}
|
||
|
||
printf("\n");
|
||
}
|
||
|
||
printf("+---------+-----------\n");
|
||
}
|