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遍歷二叉樹的各種操作

系統 1611 0

先使用先序的方法建立一棵二叉樹,然后分別使用遞歸與非遞歸的方法實現前序、中序、后序遍歷二叉樹,并使用了兩種方法來進行層次遍歷二叉樹,一種方法就是使用STL中的queue,另外一種方法就是定義了一個數組隊列,分別使用了front和rear兩個數組的下標來表示入隊與出隊,還有兩個操作就是求二叉樹的深度、結點數。。。

    #include "iostream"
#include "queue"
#include "stack"
using namespace std;

//二叉樹結點的描述
typedef struct BiTNode
{
	char data;
	struct BiTNode *lchild, *rchild;      //左右孩子
}BiTNode,*BiTree;

//按先序遍歷創建二叉樹
//BiTree *CreateBiTree()     //返回結點指針類型
//void CreateBiTree(BiTree &root)      //引用類型的參數
void CreateBiTree(BiTNode **root)    //二級指針作為函數參數
{
	char ch; //要插入的數據
	scanf("\n%c", &ch);
	//cin>>ch;
	if(ch=='#')
		*root = NULL;
	else
	{
		*root = (BiTNode *)malloc(sizeof(BiTNode));
		(*root)->data = ch;
		printf("請輸入%c的左孩子:",ch);
		CreateBiTree(&((*root)->lchild));
		printf("請輸入%c的右孩子:",ch);
		CreateBiTree(&((*root)->rchild));
	}
}

//前序遍歷的算法程序
void PreOrder(BiTNode *root)
{
	if(root==NULL)
		return ;
	printf("%c ", root->data); //輸出數據
	PreOrder(root->lchild); //遞歸調用,前序遍歷左子樹
	PreOrder(root->rchild); //遞歸調用,前序遍歷右子樹
}

//中序遍歷的算法程序
void InOrder(BiTNode *root)
{
	if(root==NULL)
		return ;
	InOrder(root->lchild); //遞歸調用,前序遍歷左子樹
	printf("%c ", root->data); //輸出數據
	InOrder(root->rchild); //遞歸調用,前序遍歷右子樹
}

//后序遍歷的算法程序
void PostOrder(BiTNode *root)
{
	if(root==NULL)
		return ;
	PostOrder(root->lchild); //遞歸調用,前序遍歷左子樹
	PostOrder(root->rchild); //遞歸調用,前序遍歷右子樹
	printf("%c ", root->data); //輸出數據  
}

void PreOrder_Nonrecursive(BiTree T)  //先序遍歷的非遞歸
{
	stack<BiTree> S;
	BiTree p;
	S.push(T);  //根指針進棧
	while(!S.empty())  //棧空時結束
	{
		while((p=S.top()) && p)
		{
			cout<<p->data<<"  ";
			S.push(p->lchild);
		}   //向左走到盡頭
		S.pop();  //彈出堆棧
		if(!S.empty())
		{
			p=S.top();
			S.pop();
			S.push(p->rchild);    //向右走一步
		}
	}
}
void InOrderTraverse(BiTree T)   //中序遍歷的非遞歸
{
	stack<BiTree> S;
	BiTree p;
	S.push(T);   //根指針進棧
	while(!S.empty())
	{
		while((p=S.top()) && p)
			S.push(p->lchild);    //向左走到盡頭
		S.pop();    //空指針退棧
		if(!S.empty())
		{
			p=S.top();
			S.pop();
			cout<<p->data<<"  ";
			S.push(p->rchild);
		}
	}
}

void PostOrder_Nonrecursive(BiTree T)  //后序遍歷的非遞歸
{
	stack<BiTree> S;
	BiTree p=T,q=NULL;
	while(p!=NULL || !S.empty())  //棧空時結束
	{
		while(p!=NULL)
		{
			S.push(p);
			p=p->lchild;
		}
		p=S.top();
		if(p->rchild==NULL || p->rchild==q)
		{
			cout<<p->data<<"  ";
			q=S.top();
			S.pop();
			p=NULL;
		}
		else 
			p=p->rchild;
	}
}
int visit(BiTree T)
{
	if(T)
	{
		printf("%c ",T->data);
		return 1;
	}
	else
		return 0;
}

void LeverTraverse(BiTree T)   //方法一、非遞歸層次遍歷二叉樹 
{
	queue <BiTree> Q;
	BiTree p;
	p = T;
	if(visit(p)==1)
		Q.push(p);
	while(!Q.empty())
	{
		p = Q.front();
		Q.pop();
		if(visit(p->lchild) == 1) 
			Q.push(p->lchild);
		if(visit(p->rchild) == 1)
			Q.push(p->rchild);
	}
}
void LevelOrder(BiTree BT)     //方法二、非遞歸層次遍歷二叉樹 
{
	BiTNode *queue[10];//定義隊列有十個空間
	if (BT==NULL)
		return;
	int front,rear;
	front=rear=0;
	queue[rear++]=BT;
	while(front!=rear)//如果隊尾指針不等于對頭指針時
	{
		cout<<queue[front]->data<<"  ";  //輸出遍歷結果
		if(queue[front]->lchild!=NULL)  //將隊首結點的左孩子指針入隊列
		{
			queue[rear]=queue[front]->lchild;
			rear++;    //隊尾指針后移一位
		}
		if(queue[front]->rchild!=NULL)
		{
			queue[rear]=queue[front]->rchild;    //將隊首結點的右孩子指針入隊列
			rear++;   //隊尾指針后移一位
		}
		front++;    //對頭指針后移一位
	}
}

int depth(BiTNode *T)   //樹的深度
{
	if(!T)
		return 0;
	int d1,d2;
	d1=depth(T->lchild);
	d2=depth(T->rchild);
	return (d1>d2?d1:d2)+1;
	//return (depth(T->lchild)>depth(T->rchild)?depth(T->lchild):depth(T->rchild))+1;
}
int CountNode(BiTNode *T)
{
	if(T == NULL)
		return 0;
	return 1+CountNode(T->lchild)+CountNode(T->rchild);
}

int main(void)
{
	BiTNode *root=NULL; //定義一個根結點
	int flag=1,k;
	printf("                     本程序實現二叉樹的基本操作。\n");
	printf("可以進行建立二叉樹,遞歸先序、中序、后序遍歷,非遞歸先序、中序遍歷及非遞歸層序遍歷等操作。\n");

	while(flag)
	{
		printf("\n");
		printf("|--------------------------------------------------------------|\n");
		printf("|                    二叉樹的基本操作如下:                     |\n");
		printf("|                        0.創建二叉樹                          |\n");
		printf("|                        1.遞歸先序遍歷                        |\n");
		printf("|                        2.遞歸中序遍歷                        |\n");
		printf("|                        3.遞歸后序遍歷                        |\n");
		printf("|                        4.非遞歸先序遍歷                      |\n");
		printf("|                        5.非遞歸中序遍歷                      |\n");
		printf("|                        6.非遞歸后序遍歷                      |\n");
		printf("|                        7.非遞歸層序遍歷                      |\n");
		printf("|                        8.二叉樹的深度                        |\n");
		printf("|                        9.二叉樹的結點個數                    |\n");
		printf("|                        10.退出程序                            |\n");
		printf("|--------------------------------------------------------------|\n");
		printf("                        請選擇功能:");
		scanf("%d",&k);
		switch(k)
		{
		case 0:
			printf("請建立二叉樹并輸入二叉樹的根節點:");
			CreateBiTree(&root);
			break;
		case 1:
			if(root)
			{
				printf("遞歸先序遍歷二叉樹的結果為:");
				PreOrder(root);
				printf("\n");
			}
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 2:
			if(root)
			{
				printf("遞歸中序遍歷二叉樹的結果為:");
				InOrder(root);
				printf("\n");
			}
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 3:
			if(root)
			{
				printf("遞歸后序遍歷二叉樹的結果為:");
				PostOrder(root);
				printf("\n");
			}
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 4:
			if(root)
			{
				printf("非遞歸先序遍歷二叉樹:");
				PreOrder_Nonrecursive(root);
				printf("\n");
			}
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 5:
			if(root)
			{
				printf("非遞歸中序遍歷二叉樹:");
				InOrderTraverse(root);
				printf("\n");
			}
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 6:
			if(root)
			{
				printf("非遞歸后序遍歷二叉樹:");
				PostOrder_Nonrecursive(root);
				printf("\n");
			}
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 7:
			if(root)
			{
				printf("非遞歸層序遍歷二叉樹:");
				//LeverTraverse(root);
				LevelOrder(root);
				printf("\n");
			}
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 8:
			if(root)
				printf("這棵二叉樹的深度為:%d\n",depth(root));
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		case 9:
			if(root)
				printf("這棵二叉樹的結點個數為:%d\n",CountNode(root));
			else
				printf("          二叉樹為空!\n");
			break;
		default:
			flag=0;
			printf("程序運行結束,按任意鍵退出!\n");
		}
	}
	system("pause");
	return 0;
}
  

運行效果圖如下:

遍歷二叉樹的各種操作

分別輸入:

1

2

4

#

#

5

#

#

3

6

#

#

7

#

#

就可以構造如下圖所示的二叉樹了。。

遍歷二叉樹的各種操作

后序遍歷非遞歸的另外一種寫法:

    /*
后序遍歷由于遍歷父節點是在遍歷子節點之后,而且左節點和右節點遍歷后的行為不一樣,
所以需要用變量來記錄前一次訪問的節點,根據前一次節點和現在的節點的關系來確定具體執行什么操作
*/
void Postorder(BiTree T)
{
	if(T == NULL)
		return ;
	stack<BiTree> s;
	BiTree prev = NULL , curr = NULL;
	s.push(T);
	while(!s.empty())
	{
		curr = s.top();
		if(prev == NULL  || prev->lchild == curr || prev->rchild == curr)
		{
			if(curr->lchild != NULL)
				s.push(curr->lchild);
			else if(curr->rchild != NULL)
				s.push(curr->rchild);
		}
		else if(curr->lchild == prev)
		{
			if(curr->rchild != NULL)
				s.push(curr->rchild);
		}
		else
		{
			cout<<curr->data;
			s.pop();
		}
		prev = curr;
	}
}
  
輸入二叉樹中的兩個節點,輸出這兩個結點在數中最低的共同父節點。
思路:遍歷二叉樹,找到一條從根節點開始到目的節點的路徑,然后在兩條路徑上查找共同的父節點。
    // 得到一條從根節點開始到目的節點的路徑
bool GetNodePath(TreeNode *pRoot , TreeNode *pNode , vector<TreeNode *> &path)
{
	if(pRoot == NULL)
		return false;
	if(pRoot == pNode)
		return true;
	else if(GetNodePath(pRoot->lchild , pNode , path) )
	{
		path.push_back(pRoot->lchild);
		return true;
	}
	else if(GetNodePath(pRoot->rchild , pNode , path) )
	{
		path.push_back(pRoot->rchild);
		return true;
	}
	return false;
}
TreeNode *GetLastCommonNode(const vector<TreeNode *> &path1 , const vector<TreeNode *> &path2)
{
	vector<TreeNode *>::const_iterator iter1 = path1.begin();
	vector<TreeNode *>::const_iterator iter2 = path2.begin();
	TreeNode *pLast;
	while(iter1 != path1.end() && iter2 != path2.end() )
	{
		if(*iter1 == *iter2)
			pLast = *iter1;
		else
			break;
		iter1++;
		iter2++;
	}
	return pLast;
}
TreeNode *GetLastCommonParent(TreeNode *pRoot , TreeNode *pNode1 , TreeNode *pNode2)
{
	if(pRoot == NULL || pNode1 == NULL || pNode2 == NULL)
		return  NULL;
	vector<TreeNode *> path1;
	GetNodePath(pRoot , pNode1 , path1);

	vector<TreeNode *> path2;
	GetNodePath(pRoot , pNode2 , path2);
	return GetLastCommonNode(path1 , path2);
}
  



遍歷二叉樹的各種操作


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