二叉搜索樹內的二叉搜索樹

Question

我有一個作業要求我創建一個二叉搜索樹的結構，其中二叉搜索樹的節點是另一個二叉搜索樹。 第一個 BST 有學生的姓氏，另一個有名字和 id。 此外，如果某人與另一個學生有相同的姓氏，我不能創建另一個“姓氏”節點，但我必須在現有的“姓氏”節點內創建另一個“名字和 ID”節點。 更加具體：

typedef struct nameANDid{ //name and id nodes
    char first[20];
    int ID;
    struct nameANDid *nleft;
    struct nameANDid *nright;
}yohoho;
typedef struct node{  //surname nodes
   char last[20];  
   struct nameANDid yohoho;  
   struct node *left;
   struct node *right;
}node;

我的主要問題是如何為我找到的每個名字創建一個不同的 nameANDid 節點，因為使用以下代碼我為姓氏創建了 2 個 BST，另一個為名字創建了一個，但我想例如：如果我有這些學生

 Stallone Sylvester 11111111
 Stallone Noah      22222222
 Norris   Chuck     33333333
 Hogan    Hulk      44444444
 Hogan    Daniel    55555555

我想像這樣存儲它們：......

 Stallone Sylvester 11111111
          Noah      22222222
 Norris   Chuck     33333333
 Hogan    Hulk      44444444
          Daniel    55555555

而不是這個，我采取類似的東西：............

 Stallone  Sylvester 11111111.
           Noah      22222222 
           Chuck     33333333
           Hulk      44444444 
           Daniel    55555555

 Norris  Sylvester 11111111.
           Noah      22222222 
           Chuck     33333333
           Hulk      44444444 
           Daniel    55555555
 Hogan    Sylvester 11111111.
           Noah      22222222 
           Chuck     33333333
           Hulk      44444444 
           Daniel    55555555

為了更具體，我將在這里放置一些功能

加載 function 從 txt 文檔加載名稱。

void loadData(struct node *temp){      
int i;
FILE *fp;
fp=fopen(FILENAME,"r");
if (fp == NULL) printf("File does not exist\n");
for (i=0; i<5; i++){                
    fscanf(fp,"%s",&temp->last);
    fscanf(fp,"%s",&temp->yohoho.first);
    fscanf(fp,"%d",&temp->yohoho.ID);                 
    top=add_node(top,temp);  //this function create a surname node        
    }        
fclose(fp);     
    printf("\n\nFile loaded\n");  
}

在哪里

        struct node temp;//just  a node pointer
        struct node *top=NULL; //shows the top of the tree

添加節點 function 是： ...

      struct node * add_node (struct node *top, struct node *temp){  
           struct node *newNode;  
           if (top == NULL){    
           newNode=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));
           temp->left=NULL;
           temp->right=NULL;     
           if (memcpy(newNode,temp,sizeof(struct node)) == NULL){
               printf("Node addition failed\n");
               return NULL;}
           else {             
               topname=add_node_nameANDid(topname,&temp->yohoho); //Call the add_node_nameANDid to create a new name node in the other tree                           
               return newNode;}
            }
           else {   
               if (stricmp(temp->last,top->last) < 0){ //Insert node surname left
                     top->left=add_node(top->left,temp);}
               else if (stricmp(temp->last,top->last) == 0){         
                     topname=add_node_nameANDid(topname,&temp->yohoho);  //Call the add_node_nameANDid to create a new name node in the other tree   if i have the same surname        
               }
               else {
                     top->right=add_node(top->right,temp);           
               }
               return top;
             } 
             return NULL;
         }

而 add_node_nameANDid() function 就像之前的 function 一樣，但它有一些變量發生了變化：

      struct nameANDid * add_node_nameANDid (struct nameANDid *topname, struct nameANDid *temp2){
        struct nameANDid *newNode_nameANDid;     
        if (topname == NULL){ 
            newNode_nameANDid=(struct nameANDid *)malloc(sizeof(struct nameANDid));
            temp2->nleft=NULL;
            temp2->nright=NULL;
            if (memcpy(newNode_nameANDid,temp2,sizeof(struct nameANDid)) == NULL){
                   printf("Node addition failed\n");
                   return NULL;}
            else {                 
                   return newNode_nameANDid;}
            }
        else {   
             if (stricmp(temp2->first,topname->first) <= 0){       
                  topname->nleft=add_node_nameANDid(topname->nleft,temp2);}
        else {         
                  topname->nright=add_node_nameANDid(topname->nright,temp2);}  
        return topname;
        } 
     return NULL;
    }

很抱歉我剛剛上傳的大量源代碼，但如果沒有這個，將很難解釋。

我認為我有兩個問題，但我沒有解決它們的知識。

第一：我必須為每個姓氏節點創建不同的名字 BST，我認為我不這樣做，但我不知道該怎么做......

有什么建議么？

Answer 1

我在下面給出了一個示例實現，評論解釋了我是如何處理這個的。 您應該能夠使用我的想法來修改您的代碼的工作方式。 請注意，它不是一個完美的實現，在我腦海中，我可以看到以下問題。

1. 它是遞歸的，這意味着它可以處理的樹的深度受到目標機器上堆棧大小的限制。 有兩種方法可以攻擊它：
   1. 讓它迭代。 也就是說，使用for / while循環而不是調用自身的函數 - 這將允許您的機器 memory 可以處理的節點數量（修復了問題）。
   2. 更新add_name_to_tree以處理平衡二叉樹的插入（但這只是解決問題，堆棧限制仍然存在）。
2. 它不能處理兩個名字完全相同但 id 不同的人——在第一個人被添加到樹后，所有后續的同名人都將被忽略。

我將把它作為練習留給你處理這些情況。

---

#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* a single struct type for storing all tree elements */
typedef struct _node
{
    char name[50];
    int id;
    struct _node *subname;
    struct _node *left;
    struct _node *right;
} node;

/* creates a new node structure for the specified name and id */
node *create_node(const char *name, int id)
{
    node *newNode = (node*)malloc(sizeof(node));
    memset(newNode, 0, sizeof(*newNode));

    newNode->id = id;
    strncpy(newNode->name, name, sizeof(newNode->name));

    return newNode;
}

/* inserts the name/id pair into the tree specified by root.
   note that root is passed as a pointer to a pointer, so that
   it can accept NULL if no tree exists yet, and return to the 
   caller the node the node that contains the name.  Note that
   id is ignored if "name" already exists, i'll leave it as an
   excersice for you to handle situations with the same name
   with multiple id's */
node *add_name_to_tree(node **root, const char *name, int id)
{
    if (*root == NULL)
    {
        *root = create_node(name, id);
        return *root;
    }

    const int cmp = strcmp(name, (*root)->name);

    if (cmp < 0)
    {
        return add_name_to_tree(&(*root)->left, name, id);
    }
    else if (cmp > 0)
    {
        return add_name_to_tree(&(*root)->right, name, id);
    }
    else
    {
        return *root;
    }
}

/* adds the specified first/last name and id combo to the tree
   specified by root */
node *add_name(node *root, const char *first, const char *last, int id)
{
    /* this call will return the node that holds the last name,
       we can then use its "subname" tree root to insert the first name */
    node *last_node = add_name_to_tree(&root, last, 0);

    /* use the "subname" of the node that stores the last name as the 
       root of the tree that stores first names */
    add_name_to_tree(&last_node->subname, first, id);
    return root;
}

/* just to demonstrate why I use the same node type for first/last names,
   its because it allows you to support any number of names, see
   below - an add function that adds people with a middle name to the tree
   */
node *add_with_middle_name(node *root, const char *first, 
                           const char *middle, const char *last, int id)
{
    node *last_node = add_name_to_tree(&root, last, 0);
    node *mid_node = add_name_to_tree(&last_node->subname, middle, 0);
    add_name_to_tree(&mid_node->subname, first, id);
    return root;
}

/* recursively traverse the name tree, printing out the names */
void print_names(node *names, int level)
{
    const int indent = 10;

    if (names == NULL)
    {
        printf("\n");
    }

    if (names->left)
    {
        print_names(names->left, level);
    }

    if (names->subname)
    {
        printf("%*c %s \n", (indent * level), ' ', names->name);
        print_names(names->subname, level + 1);
        printf("\n");
    }
    else
    {
        printf("%*c %-*s %d\n", 
               (indent * level), ' ', 
               indent, names->name, names->id);
    }

    if (names->right)
    {
        print_names(names->right, level);
    }
}

int main()
{
    node *names = NULL;

    names = add_name(names, "Sylvester", "Stallone", 11111111);
    names = add_name(names, "Noah", "Stallone", 22222222);
    names = add_name(names, "Chuck", "Norris", 33333333);
    names = add_name(names, "Hulk", "Hogan", 44444444);
    names = add_name(names, "Daniel", "Hogan", 55555555);

    names = add_with_middle_name(names, "Peter", "Michael", 
                                 "Zachson", 66666666);

    print_names(names, 0);

    return 0;
}