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# 基于cortex-m4-emulator实现红黑树并测试验证
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## 1. 简介
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红黑树是一种自平衡的二叉查找树,具有良好的插入、删除和查找性能,本次提交结果为红黑树数据结构的简单实现。test_rbtree.h中定义了红黑树的数据结构和声明插入、删除、查找相关操作函数;test_rbtree.c中为操作函数的定义,并提供了测试函数TestRBTree用于验证红黑树的正确性。
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红黑树是一种自平衡的二叉查找树,具有良好的插入、删除和查找性能.本次提交结果为红黑树数据结构的简单实现。test_rbtree.h中定义了红黑树的数据结构和声明插入、删除、查找相关操作函数。test_rbtree.c中为操作函数的定义,并提供了测试函数TestRBTree用于验证红黑树的正确性。
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## 2. 数据结构设计说明
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- root:指向红黑树的根节点的指针
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**createRbtree函数**
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该函数用于创建红黑树,返回"红黑树的根"。
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**destroy_rbtree函数**
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该函数用于销毁红黑树释放内存空间
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该函数为.c文件内部的静态函数,用于插入节点后修复红黑树的平衡性。接受一个当前节点指针作为参数,并根据红黑树的性质进行旋转和着色操作,以恢复平衡。
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**RBTreeInsert 函数**
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该函数用于向红黑树中插入一个新节点。接受一个新节点指针作为参数,并根据新节点的键值插入到适当的位置,然后调用 InsertFixup 进行修复。
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该函数用于向红黑树中插入一个新节点。接受一个新节点指针作为参数,并根据新节点的键值插入到适当的位置,然后调用 InsertFixup 进行修复。插入成功返回0,失败返回1.
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**DeleteFixup 函数**
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该函数为.c文件内部的静态函数,用于删除节点后修复红黑树的平衡性。接受一个当前节点指针作为参数,并根据红黑树的性质进行旋转和着色操作,以恢复平衡。
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该函数为.c文件内部的静态函数,用于查找给定节点的后继节点。接受一个当前节点指针作为参数,并在红黑树中找到当前节点的后继节点。
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**RBTreeSearch 函数**
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该函数用于在红黑树中查找指定键值的节点。接受一个键值作为参数,并在红黑树中进行查找,返回找到的节点指针。
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该函数用于在红黑树中**递归**查找指定键值的节点。接受一个键值作为参数,并在红黑树中进行查找,返回找到的节点指针。
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**printRBTree 函数**
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该函数用于打印红黑树。
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**rbtreeMinimum函数**
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该函数参数为根节点root和int值val。用于查找以root为根的树的最小结点的值,并将所得值传入val。
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## 3. 测试程序说明
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TestRBTree用于验证红黑树的功能和正确性,下面是该程序的使用步骤和说明:
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- 函数中定义一个默认关键字数组,其中包含了20个整数关键字,运行时自动遍历数组构建红黑树,构建完成后中序遍历输出结果,可以根据输出结果验证红黑树的节点顺序以及颜色是否符合预期。
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- 函数中定义一个默认关键字数组,其中包含了20个整数关键字,并自动遍历数组构建红黑树,运行时逐个显示每个关键字插入,并在红黑树构建完成后中序遍历输出结果,可以根据输出结果验证红黑树的节点顺序以及颜色是否符合预期。
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- 对关键字数组中的每个关键字,在红黑树中进行搜索,并输出找到节点的父节点、左子节点和右子节点的关键字,随后删除该节点。
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- 在每次删除操作后,程序会询问是否显示当前的红黑树。如果输入 "Y" 或 "y",将再次进行中序遍历,并输出当前红黑树中的结点,可以根据输出结果查看结点是否符合预期。当树空时结束程序。如果输入 "N" 或 "n",则显示”结束程序“,并不显示删除后的红黑树。若输入其他,则提示输入正确字符并等待读取.
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## 4. 运行结果(##需结合运行测试截图按步骤说明##)
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根据默认关键字数组构建红黑树
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启动QEMU:
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<div align= "center">
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<img src = img/qemu-startup.png width =1000>
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</div>
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主机截图无法粘贴至虚拟机,运行结果见实验报告
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输入注册命令:
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<div align= "center">
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<img src = img/input-ShellRegisterCommand.png width =1000>
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</div>
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展现插入整数关键字的过程,并在20个全部插入成功后中序遍历展示红黑树。
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根据键值查找结点,输出相关信息并删除,可以输入'Y'或'y'展示删除后的红黑树
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主机截图无法粘贴至虚拟机,运行结果见实验报告
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逐个查找并删除关键字,删除后提示“是否显示当前红黑树(Y/N)”:
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<div align= "center">
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<img src = img/ask-whether-show.png width =1000>
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</div>
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输入Y则展示删除后的红黑树的中序遍历结果,并继续下一个关键字的查找删除,并询问是否展示:
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<div align= "center">
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<img src = img/input-Y.png width =1000>
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</div>
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输入N后不展示中序遍历结果,并继续下一个关键字的查找删除,询问是否展示:
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<div align= "center">
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<img src = img/input-N.png width =1000>
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</div>
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输入其他字符,显示“请输入正确字符”,并重新等待输入:
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<div align= "center">
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<img src = img/input-others.png width =1000>
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</div>
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反复查找删除,直到所有红黑树都被删除:
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<div align= "center">
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<img src = img/finish.png width =1000>
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</div>
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到达空树,退出程序
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主机截图无法粘贴至虚拟机,运行结果见实验报告
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