目录:
- 二叉树的基本操作
- [1. 二叉树的创建](#1. 二叉树的创建)
- [1.1. 顺序存储](#1.1. 顺序存储)
- [2. 二叉树的初始化](#2. 二叉树的初始化)
- [3. 二叉树插入节点](#3. 二叉树插入节点)
- [4. 二叉树的遍历](#4. 二叉树的遍历)
- [4.1. 递归遍历](#4.1. 递归遍历)
- [4.2. 层序遍历](#4.2. 层序遍历)
- [4.3. 非递归遍历](#4.3. 非递归遍历)
- [1. 二叉树的创建](#1. 二叉树的创建)
二叉树的基本操作
1. 二叉树的创建
二叉树的存储方式哦同样有两种,一种是顺序存储,一种是链式存储。
1.1. 顺序存储
c
#define MAXSIZE 100
struct TreeNode{
int data;
bool isEmpty;
}
TreeNode t[MAXSIZE];
```·
与其他数据结构类似,树的结构同样是先来一个结点,再来一个树的整体。
在树的结构体中,data表示数据域,用来存放树的节点的数据,isEmpty表示树的这个节点是否为空。
对树的节点声明以后,再创建一个以节点类型为数组元素类型的数组,这样树的结构就定义好了。
但由于顺序二叉树对于空间的浪费和查询的困难,顺序二叉树只适合于完全二叉树,所以我们一般使用链式二叉树。
### 链式存储
一个典型的存储结构如下
```c
typedef struct BTNode{
int data;
struct node *lchild;
struct node *rchild;
}BTNode,*BTree;
该结构采用的是二叉树的左右链表示,即一个结构体中有三部分,一部分是二叉树节点本事的数据,其他两部分是指向二叉树下一个节点的指针,一个指向左子树,一个指向右子树。
其中data为数据域,left和right为指针域,分别指向左孩子和右孩子。
2. 二叉树的初始化
二叉树的初始化只需要创建一个二叉树,并让他等于NULL即可。
c
void InitBTree(BTree *root)
{
*root=NULL;
}
如果我们要对根节点进行初始化的话,可以采取以下的方式:
c
root=(BTree)malloc(sizeof(BTNode));
root->lchild=NULL;
root->rchild-NULL;
root->data=2;
3. 二叉树插入节点
如果需要对一个二叉树插入一个节点,我们只需要申请内存然后赋值即可。
c
BTNode *p=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode));
p->data=2;
p->lchild=NULL;
p->rchild=NULL;
root->lchild=p;
4. 二叉树的遍历
二叉树的遍历有四种基本的方式,分别为先序遍历,中序遍历,后序遍历和层次遍历。其中每一种方式又有两种方式,分别为递归和非递归。
4.1. 递归遍历
递归遍历的方式比较简单,只需要按照先序遍历的顺序,依次递归遍历二叉树即可,并且不同遍历方式的代码相似。
c
void firstTree(BTree BT)//先序遍历递归
{
if(BT!=NULL){
printf("%c",BT->data);
displayTree(BT->left);
displayTree(BT->right);
}
else
printf("#");
}
void middleTree(BTree BT)//中序遍历递归
{
if(BT!=NULL){
displayTree(BT->left);
printf("%c",BT->data);
displayTree(BT->right);
}
else
printf("#");
}
void lastTree(BTree BT)//后序遍历递归
{
if(BT!=NULL){
displayTree(BT->left);
displayTree(BT->right);
printf("%c",BT->data);
}
else
printf("#");
}
4.2. 层序遍历
层序遍历的基本原理是借助队列的形式,当一个节点被读入以后,我们先将其压入队列末尾。接下来如果队列元素不空的话,我们就将队头的节点弹出,然后访问其值,并且将其左右子树压入队列末尾。以此类推循环往复,就达到了层序遍历的目的。
具体代码实现如下
c
void levelOrder(BTree BT)
{
LinkQuene Q;
InitQuene(Q);
BTree p;
EnQuene(Q,BT);
while(!isEmpty(Q))
{
DeQueneu(Q,p);
visit(p);
if(p->lchild!=NULL)
EnQuene(Q,p->lchild);
if(p->rchild!=NULL)
EnQuene(Q,p->rchild);
}
}
4.3. 非递归遍历
非递归遍历需要通过栈的操作来进行,
示例代码如下:
c
//前序遍历
void firstTree(BTNode* root)
{
if (root == NULL)
return;
BTNode* p = root;
stack<BTNode*> s; //创造一个栈,用来存放树节点
while (!s.empty() || p!=NULL)
{
//如果p不为空的话,酒将p压入栈中,然后让p指向左子树
while (p!=NULL)
{
printf("%c",p->data);
s.push(p);
p = p->lchild;
}
//当p为空时,说明根和左子树都遍历完了,该进入右子树了
if (!s.empty())
{
p = s.top();
s.pop();
p = p->rchild;
}
}
}
c
//中序遍历
void middleTree(BTNode* root)
{
if (root == NULL)
return;
BTNode* p = root;
stack<BTNode*> s; //创造一个栈,用来存放树节点
while (!s.empty() || p!=NULL)
{
//如果p不为空的话,酒将p压入栈中,然后让p指向左子树
while (p!=NULL)
{
s.push(p);
p = p->lchild;
}
//当p为空时,说明根和左子树都遍历完了,该进入右子树了
if (!s.empty())
{
p = s.top();
s.pop();
printf("%c",p->data);
p = p->rchild;
}
}
}
其中前序遍历和中序遍历的方式较为相似,只需要先建立一个栈,然后将访问到的节点存入栈中,节点一直向左指向,直到节点为空。
当节点为空时让指针指向栈顶元素并弹出,然后开始右子树的访问。
前序遍历和中序遍历的区别仅仅在于打印数据的时间不同。
而后序遍历则更加复杂一点
c
//后序遍历
void PostOrderWithoutRecursion(BTNode* root)
{
if (root == NULL)
return;
stack<BTNode*> s;
BTNode *p=root;//p用来表示当前访问的节点
BTNode *q=NULL;//q用来表示上一个访问的节点
//先把p移动到左子树最下边
while (p!=NULL)
{
s.push(P);
p = p->lchild;
}
while (!s.empty())
{
//此时让p已经为空了,先从栈中提取一个元素赋给p
p = s.top();//现在p的值就是最左下角的节点
s.pop();
if (p->rchild == NULL || p->rchild == q) //如果右子树为空或者刚访问过右子树
{
printf("%c",p->data);
q = p;//每次输出值以后,修改上一次访问的节点
}
else if(p->lchild==q)//如果左子树已经访问过了
{
s.push(p);//让根结点入栈
p = p->rchild; //进入右子树
while (p!=NULL)
{
s.push(p);
p = p->lchild;
}
}
}
}
后序遍历需要两个指针,其中一个指针指向的是当前访问的元素,另一个指针指向的是上次访问过的元素。
这样是为了保证左右子树都访问过了以后在访问根节点:当我们访问过左子树以后,弹出根节点,然后需要判断右子树是否访问过或者右子树是否为空,如果是的话就访问根节点,否则就将右子树的根节点压入栈中,然后再访问右子树的根节点的左子树,直到右子树为空或者右子树被访问过,就返回去访问根节点弹栈。