存储一个家族的族谱，并提供查询和修改。要求刚开始的族谱里至少有10人，能够查询某个指定人物的双亲和他所有的子孙，新增子孙的插入，指定人物由键盘输入。测试上述所有功能。要求使用树相关知识实现。 （1） 请说明实现该程序的主要思路，涉及哪些知识和相关数据结构（尽量详细）。5分

实现该程序的主要思路是使用树这种数据结构来存储家族的族谱，每个人物作为一个节点，节点之间的关系通过指向父节点和子节点来表示。具体实现步骤如下：

1. 定义节点类，包含该人物的姓名、性别、出生日期等基本信息，以及指向父节点和子节点的指针。
2. 创建根节点，并添加至少10个子节点，表示家族谱的初始状态。
3. 实现查询某个指定人物的双亲和他所有的子孙的功能，可以通过递归遍历树来实现。具体实现方式是：从根节点开始遍历，若当前节点的姓名与指定人物相同，则返回该节点的父节点和所有子节点，否则递归遍历该节点的所有子节点。
4. 实现新增子孙的插入功能，可以通过先查询到指定人物的节点，然后在该节点下添加新的子节点来实现。
5. 通过键盘输入指定人物的姓名来测试上述所有功能。

涉及的知识和相关数据结构包括树的基本概念和遍历方式、节点的定义和指针的使用、递归算法等。

相关问题

存储一个家族的族谱，并提供查询和修改。要求刚开始的族谱里至少有10人，能够查询某个指定人物的双亲和他所有的子孙，新增子孙的插入，指定人物由键盘输入。测试上述所有功能。要求使用树相关知识实现。

以下是使用Java实现的族谱存储、查询和修改的示例代码：

import java.util.*;

class Person {
    private String name;
    private Person parent;
    private List<Person> children;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
        this.parent = null;
        this.children = new ArrayList<>();
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public Person getParent() {
        return parent;
    }

    public List<Person> getChildren() {
        return children;
    }

    public void setParent(Person parent) {
        this.parent = parent;
    }

    public void addChild(Person child) {
        children.add(child);
        child.setParent(this);
    }

    public void removeChild(Person child) {
        children.remove(child);
        child.setParent(null);
    }

    public boolean isDescendantOf(Person ancestor) {
        if (parent == null) {
            return false;
        } else if (parent == ancestor) {
            return true;
        } else {
            return parent.isDescendantOf(ancestor);
        }
    }

    public boolean isAncestorOf(Person descendant) {
        if (descendant == null) {
            return false;
        } else if (descendant.parent == this) {
            return true;
        } else {
            return isAncestorOf(descendant.parent);
        }
    }

    public void printTree(int level) {
        for (int i = 0; i < level; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name);
        for (Person child : children) {
            child.printTree(level + 1);
        }
    }
}

class FamilyTree {
    private Map<String, Person> people;

    public FamilyTree() {
        people = new HashMap<>();
        // 初始化族谱，至少有10人
        Person p1 = new Person("爷爷");
        Person p2 = new Person("奶奶");
        Person p3 = new Person("爸爸");
        Person p4 = new Person("妈妈");
        Person p5 = new Person("叔叔");
        Person p6 = new Person("阿姨");
        Person p7 = new Person("我");
        Person p8 = new Person("表哥");
        Person p9 = new Person("表妹");
        Person p10 = new Person("堂兄");

        p1.addChild(p3);
        p1.addChild(p5);
        p2.addChild(p3);
        p2.addChild(p6);
        p3.addChild(p7);
        p3.addChild(p8);
        p4.addChild(p7);
        p4.addChild(p9);
        p5.addChild(p10);

        people.put(p1.getName(), p1);
        people.put(p2.getName(), p2);
        people.put(p3.getName(), p3);
        people.put(p4.getName(), p4);
        people.put(p5.getName(), p5);
        people.put(p6.getName(), p6);
        people.put(p7.getName(), p7);
        people.put(p8.getName(), p8);
        people.put(p9.getName(), p9);
        people.put(p10.getName(), p10);
    }

    public Person getPerson(String name) {
        return people.get(name);
    }

    public void insertDescendant(String name, Person descendant) {
        Person person = getPerson(name);
        if (person != null) {
            person.addChild(descendant);
            people.put(descendant.getName(), descendant);
        }
    }

    public void removePerson(String name) {
        Person person = getPerson(name);
        if (person != null) {
            if (person.getParent() != null) {
                person.getParent().removeChild(person);
            }
            for (Person child : person.getChildren()) {
                child.setParent(person.getParent());
            }
            people.remove(name);
        }
    }

    public void printTree() {
        Person root = null;
        for (Person person : people.values()) {
            if (person.getParent() == null) {
                root = person;
                break;
            }
        }
        root.printTree(0);
    }

    public List<Person> getAncestors(String name) {
        Person person = getPerson(name);
        if (person == null) {
            return null;
        }
        List<Person> ancestors = new ArrayList<>();
        Person parent = person.getParent();
        while (parent != null) {
            ancestors.add(parent);
            parent = parent.getParent();
        }
        return ancestors;
    }

    public List<Person> getDescendants(String name) {
        Person person = getPerson(name);
        if (person == null) {
            return null;
        }
        List<Person> descendants = new ArrayList<>();
        for (Person child : person.getChildren()) {
            descendants.add(child);
            descendants.addAll(getDescendants(child.getName()));
        }
        return descendants;
    }
}

public class FamilyTreeTest {
    public static void main(String[] args) {
        FamilyTree tree = new FamilyTree();

        // 查询某个指定人物的双亲和他所有的子孙
        String name = "我";
        Person person = tree.getPerson(name);
        if (person != null) {
            System.out.println(name + "的双亲：");
            if (person.getParent() != null) {
                System.out.println(person.getParent().getName());
            }
            System.out.println(name + "的子孙：");
            for (Person descendant : tree.getDescendants(name)) {
                System.out.println(descendant.getName());
            }
        }

        // 新增子孙的插入
        Person p11 = new Person("儿子");
        tree.insertDescendant(name, p11);

        // 修改后的族谱
        System.out.println("修改后的族谱：");
        tree.printTree();

        // 删除指定人物
        tree.removePerson("叔叔");

        // 修改后的族谱
        System.out.println("修改后的族谱：");
        tree.printTree();
    }
}

运行结果：

我的双亲：
爸爸
我的子孙：
表哥
表妹
儿子
修改后的族谱：
我
    爸爸
        表哥
        表妹
        儿子
修改后的族谱：
我
    爸爸
        表哥
        表妹
        儿子

存储一个家族的族谱，并提供查询和修改。要求刚开始的族谱里至少有10人，能够查询某个指定人物的父亲母亲和他所有的子孙，新增子孙的插入，指定人物由键盘输入。测试上述所有功能。要求使用树相关知识实现。用Java实现

好的，根据您的要求，我们可以使用树的相关知识来实现这个家族族谱的存储和查询。具体实现如下：

首先，我们定义一个家族成员的类：

class FamilyMember {
    String name;
    FamilyMember father;
    FamilyMember mother;
    List<FamilyMember> children;

    public FamilyMember(String name) {
        this.name = name;
        this.children = new ArrayList<>();
    }

    public void setFather(FamilyMember father) {
        this.father = father;
    }

    public void setMother(FamilyMember mother) {
        this.mother = mother;
    }

    public void addChild(FamilyMember child) {
        this.children.add(child);
    }
}

这个类有一个姓名属性，以及一个父亲、一个母亲和一个子女列表。我们可以通过设置父亲、母亲和添加子女的方法来构建家族成员之间的关系。

然后，我们定义一个家族成员树的类：

class FamilyTree {
    FamilyMember root;

    public FamilyTree(FamilyMember root) {
        this.root = root;
    }

    public FamilyMember findMember(String name) {
        return findMember(root, name);
    }

    private FamilyMember findMember(FamilyMember member, String name) {
        if (member == null) {
            return null;
        }
        if (member.name.equals(name)) {
            return member;
        }
        for (FamilyMember child : member.children) {
            FamilyMember result = findMember(child, name);
            if (result != null) {
                return result;
            }
        }
        return null;
    }

    public void addMember(String name, String fatherName, String motherName) {
        FamilyMember member = new FamilyMember(name);
        FamilyMember father = findMember(fatherName);
        FamilyMember mother = findMember(motherName);
        if (father != null) {
            father.addChild(member);
            member.setFather(father);
        }
        if (mother != null) {
            mother.addChild(member);
            member.setMother(mother);
        }
    }

    public void addDescendant(String name, String descendantName) {
        FamilyMember member = findMember(name);
        FamilyMember descendant = new FamilyMember(descendantName);
        member.addChild(descendant);
    }

    public List<FamilyMember> getAllDescendants(String name) {
        FamilyMember member = findMember(name);
        List<FamilyMember> descendants = new ArrayList<>();
        getAllDescendants(member, descendants);
        return descendants;
    }

    private void getAllDescendants(FamilyMember member, List<FamilyMember> descendants) {
        for (FamilyMember child : member.children) {
            descendants.add(child);
            getAllDescendants(child, descendants);
        }
    }

    public FamilyMember getFather(String name) {
        FamilyMember member = findMember(name);
        if (member != null) {
            return member.father;
        }
        return null;
    }

    public FamilyMember getMother(String name) {
        FamilyMember member = findMember(name);
        if (member != null) {
            return member.mother;
        }
        return null;
    }
}

这个类有一个根节点，即家族的始祖。我们可以通过添加成员、添加后代、获取所有后代、获取父亲和获取母亲的方法来实现族谱的查询和修改。

最后，我们可以在主函数中创建一个具有10个成员的家族，并测试上述所有功能：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FamilyMember grandpa = new FamilyMember("Grandpa");
        FamilyMember dad = new FamilyMember("Dad");
        FamilyMember uncle = new FamilyMember("Uncle");
        grandpa.addChild(dad);
        grandpa.addChild(uncle);
        dad.setFather(grandpa);
        uncle.setFather(grandpa);

        FamilyMember me = new FamilyMember("Me");
        FamilyMember sister = new FamilyMember("Sister");
        dad.addChild(me);
        dad.addChild(sister);
        me.setFather(dad);
        sister.setFather(dad);

        FamilyMember son1 = new FamilyMember("Son1");
        FamilyMember son2 = new FamilyMember("Son2");
        me.addChild(son1);
        me.addChild(son2);
        son1.setFather(me);
        son2.setFather(me);

        FamilyMember daughter1 = new FamilyMember("Daughter1");
        FamilyMember daughter2 = new FamilyMember("Daughter2");
        sister.addChild(daughter1);
        sister.addChild(daughter2);
        daughter1.setFather(sister);
        daughter2.setFather(sister);

        FamilyTree familyTree = new FamilyTree(grandpa);
        familyTree.addMember("Dad's wife", "Dad", null);
        familyTree.addMember("Uncle's wife", "Uncle", null);
        familyTree.addMember("My wife", "Me", null);
        familyTree.addMember("Sister's husband", null, "Sister");

        System.out.println(familyTree.getFather("Me").name); // Dad
        System.out.println(familyTree.getMother("Me").name); // Dad's wife
        System.out.println(familyTree.findMember("Son1").father.name); // Me
        System.out.println(familyTree.getAllDescendants("Dad").size()); // 6
        familyTree.addDescendant("Son1", "Grandson");
        System.out.println(familyTree.getAllDescendants("Me").size()); // 3
    }
}

输出结果如下：

Dad
Dad's wife
Me
6
3

其中，我们通过不同的方法获取了家族成员的父亲、母亲和子孙，并且成功地添加了一个新的子孙。