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:
分別輸入:
1
2
4
#
#
5
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3
6
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7
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#
就可以構造如下圖所示的二叉樹了。。
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); }
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