数据结构课程设计：目录结构的树形显示与计算

"目录结构设计涉及数据结构课程中的树形结构表示和遍历，主要目标是根据特定输入格式构建并输出文件系统目录的树状表示，同时计算每个目录的大小。算法采用孩子兄弟双亲链表来存储数据，并通过先序遍历实现缩进输出。" 在目录结构设计中，我们面临的核心任务是解析输入数据，这些数据以一种特定的格式描述了文件和目录的关系。输入格式包括根目录节点，后续行表示子节点，用圆括号分隔。文件由名称和大小组成，而目录则包含其内部的文件和子目录。名称限制不超过10个字符，且不允许某些特殊字符。目录的大小默认为1，而文件的大小是其实际大小。 为了解决这个问题，一种常见的方法是采用二叉树的数据结构，具体来说，这里使用的是孩子兄弟双亲链表（Child-Parent Sibling Link List）。这种结构允许我们有效地存储和操作树的节点，每个节点包含指向其子节点、兄弟节点和父节点的指针。在实现过程中，由于缩进的要求，还需要增加一个`parent`域来追踪每个节点的父节点，以便于在输出时控制缩进。 关键算法包括以下几个步骤： 1. 输入处理：逐行读取外部文件，每次处理一行，同时构建数据结构。在这个阶段，我们需要识别节点类型（文件或目录），提取`name`和`size`，并将它们插入到合适的位置。 2. 数据结构构造：根据输入，动态构建孩子兄弟双亲链表。对于每个新节点，检查它是否是目录，如果是，需要为其创建子节点。同时，维护树的深度和宽度限制。 3. 缩进输出：使用先序遍历（Preorder Traversal）策略来遍历树。在遍历过程中，根据节点的深度（距离根节点的距离）计算缩进，输出文件或目录名。如果节点有兄弟节点，则在名称前添加竖线（|）表示同一层级。 4. 计算目录大小：目录的大小等于其所有子节点（包括文件和子目录）的`size`之和加上自身的大小。这可以通过递归地遍历左子树来实现。 在设计和实现过程中，除了满足基本功能外，还应考虑性能和可扩展性。尽管原始需求限制了树的深度和宽度，但为了优化，可以去掉这些限制，使得数据结构能适应更复杂的文件系统结构。 例如，给定输入： ``` */usr1 (*mark1*alex1) (hw.c3*course1)(hw.c5) (aa.txt12) ``` 期望的输出是： ``` |_*/usr[24] |_*mark[17] ||_hw.c[3] ||_*course[13] ||_aa.txt[12] |_*alex[6] |_hw.c[3] ``` 这样的输出清晰地展示了文件系统的层次结构，并提供了每个目录的大小信息。 通过这个课程设计，学生可以深入理解数据结构的运用，特别是树结构的表示和遍历，以及如何将这些理论知识应用到实际问题中。同时，这也涉及到了文件系统的基本概念，增强了处理复杂数据结构的能力。