20182316胡泊 实验8报告

20182316胡泊 2019-2020-1 《数据结构与面向对象程序设计》实验8报告

课程：《程序设计与数据结构》
班级： 1823
姓名： 胡泊
学号：20182316
实验教师：王志强
实验日期：2019年
必修/选修： 必修

实验内容

• 参考教材PP16.1,完成链树LinkedBinaryTree的实现（getRight,contains,toString,preorder,postorder）
  用JUnit或自己编写驱动类对自己实现的LinkedBinaryTree进行测试，提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息
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• 基于LinkedBinaryTree，实现基于（中序，先序）序列构造唯一一棵二㕚树的功能，比如给出中序HDIBEMJNAFCKGL和后序ABDHIEJMNCFGKL,构造出附图中的树，用JUnit或自己编写驱动类对自己实现的功能进行测试，提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息
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• 自己设计并实现一颗决策树
  提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息
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• 输入中缀表达式，使用树将中缀表达式转换为后缀表达式，并输出后缀表达式和计算结果（如果没有用树，正常评分。如果用到了树，即使有小的问题，也酌情给满分）
  提交测试代码运行截图，要全屏，包含自己的学号信息

实验过程及结果

• 参考书上代码，完成链树LinkedBinaryTree的实现（getRight,contains,toString,preorder,postorder），然后用junit测试。

• 实现基于（中序，先序）序列构造唯一一棵二㕚树的功能，比如给出中序HDIBEMJNAFCKGL和后序ABDHIEJMNCFGKL,构造出附图中的树，用自己编写驱动类对自己实现的功能进行测试
  • 原理：将先序的第一个作为根，在中序中用根将其分开，根左边为左子树，右边则为右子树。
    
  • 然后用通过递归来构造二叉树。

• 自己设计并实现一颗决策树，构造一个二叉树，将每个节点中的数据提前设好，然后通过判断输入的条件来进入左子树或右子树。

• 输入中缀表达式，使用树将中缀表达式转换为后缀表达式，并输出后缀表达式和计算结果
  • 步骤：
    • 按次序读取中缀表达式的字符。读到一个操作数的时候，立即放入到输出中。
    • 读到操作符“+”，“-”，“*”，“/”，则从栈中弹出栈元素并输出，直到遇到优先级更低或者“(”的为止操作符为止（该元素不出栈）。
    • 读到操作符“(”，则直接把“(”压入栈中。
    • 读到操作符“)”，则从栈中弹出栈元素并输出，直到遇到第一个“(”为止。其中“(”不再添加到输出中，而是直接舍弃。
    • 当输入为空时，把栈里的操作符全部依次弹出并输出。

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实验过程中遇到的问题和解决过程

• 问题1：如何将二叉树以图形的形式打印出来，因为这样看着更直观，好看。
• 问题1解决方案： 上网查询，看了几个，感觉用二维数组的比较简单并且好理解，代码如下：

// 用于获得树的层数
    public static int getTreeDepth(TreeNode root) {
        return root == null ? 0 : (1 + Math.max(getTreeDepth(root.left), getTreeDepth(root.right)));
    }


    private static void writeArray(TreeNode currNode, int rowIndex, int columnIndex, String[][] res, int treeDepth) {
        // 保证输入的树不为空
        if (currNode == null) return;
        // 先将当前节点保存到二维数组中
        res[rowIndex][columnIndex] = String.valueOf(currNode.val);

        // 计算当前位于树的第几层
        int currLevel = ((rowIndex + 1) / 2);
        // 若到了最后一层，则返回
        if (currLevel == treeDepth) return;
        // 计算当前行到下一行，每个元素之间的间隔（下一行的列索引与当前元素的列索引之间的间隔）
        int gap = treeDepth - currLevel - 1;

        // 对左儿子进行判断，若有左儿子，则记录相应的"/"与左儿子的值
        if (currNode.left != null) {
            res[rowIndex + 1][columnIndex - gap] = "/";
            writeArray(currNode.left, rowIndex + 2, columnIndex - gap * 2, res, treeDepth);
        }

        // 对右儿子进行判断，若有右儿子，则记录相应的"\"与右儿子的值
        if (currNode.right != null) {
            res[rowIndex + 1][columnIndex + gap] = "\\";
            writeArray(currNode.right, rowIndex + 2, columnIndex + gap * 2, res, treeDepth);
        }
    }


    public static void show(TreeNode root) {
        if (root == null) System.out.println("EMPTY!");
        // 得到树的深度
        int treeDepth = getTreeDepth(root);

        // 最后一行的宽度为2的（n - 1）次方乘3，再加1
        // 作为整个二维数组的宽度
        int arrayHeight = treeDepth * 2 - 1;
        int arrayWidth = (2 << (treeDepth - 2)) * 3 + 1;
        // 用一个字符串数组来存储每个位置应显示的元素
        String[][] res = new String[arrayHeight][arrayWidth];
        // 对数组进行初始化，默认为一个空格
        for (int i = 0; i < arrayHeight; i ++) {
            for (int j = 0; j < arrayWidth; j ++) {
                res[i][j] = " ";
            }
        }

        // 从根节点开始，递归处理整个树
        // res[0][(arrayWidth + 1)/ 2] = (char)(root.val + '0');
        writeArray(root, 0, arrayWidth/ 2, res, treeDepth);

        // 此时，已经将所有需要显示的元素储存到了二维数组中，将其拼接并打印即可
        for (String[] line: res) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < line.length; i ++) {
                sb.append(line[i]);
                if (line[i].length() > 1 && i <= line.length - 1) {
                    i += line[i].length() > 4 ? 2: line[i].length() - 1;
                }
            }
            System.out.println(sb.toString());
        }
    }
}

输出：

感悟

当我们学习新的知识，打新的代码时，总是会重复用到之前的知识，比如链表，栈等等，因此，打好基础十分的重要。