考研真题数据结构

【2021年山西大学真题】将二叉树中所有非终端结点的左右子树交换位置,可以得到原二叉树的

镜像二叉树,如图。假设二叉树的存储形式为(lchild,data,rchild),给出求镜像二叉树的算法:

(1)给出算法的基本思想;

(2)根据设计思想,写出算法;

(3)讨论算法的时间复杂度和空间复杂度.


(1)设计一个算法,将二叉树中所有非叶节点的左右子树交换位置,从而得到原二叉树的镜像二叉树。我们可以使用递归的方式来实现这个算法。

算法的基本思想如下:

  1. 首先判断当前节点是否为空,如果为空则返回。

  2. 交换当前节点的左右子树。

  3. 对当前节点的左子树调用递归函数,实现左子树的镜像。

  4. 对当前节点的右子树调用递归函数,实现右子树的镜像。

(2)下面是使用 C 语言编写的实现上述算法的代码:

```c

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

typedef struct Node {

int data;

struct Node* left;

struct Node* right;

} Node;

void mirrorBinaryTree(Node* root) {

if (root == NULL) {

return; // 如果当前节点为空,直接返回

}

// 交换当前节点的左右子树

Node* temp = root->left;

root->left = root->right;

root->right = temp;

// 递归处理左子树和右子树

mirrorBinaryTree(root->left);

mirrorBinaryTree(root->right);

}

// 测试代码

void printBinaryTree(Node* root) {

if (root == NULL) {

return;

}

printf("%d ", root->data);

printBinaryTree(root->left);

printBinaryTree(root->right);

}

int main() {

Node* root = (Node*)malloc(sizeof(Node));

Node* node1 = (Node*)malloc(sizeof(Node));

Node* node2 = (Node*)malloc(sizeof(Node));

Node* node3 = (Node*)malloc(sizeof(Node));

Node* node4 = (Node*)malloc(sizeof(Node));

Node* node5 = (Node*)malloc(sizeof(Node));

Node* node6 = (Node*)malloc(sizeof(Node));

root->data = 1;

node1->data = 2;

node2->data = 3;

node3->data = 4;

node4->data = 5;

node5->data = 6;

node6->data = 7;

root->left = node1;

root->right = node2;

node1->left = node3;

node1->right = node4;

node2->left = node5;

node2->right = node6;

node3->left = NULL;

node3->right = NULL;

node4->left = NULL;

node4->right = NULL;

node5->left = NULL;

node5->right = NULL;

node6->left = NULL;

node6->right = NULL;

printf("原二叉树:");

printBinaryTree(root);

printf("\n");

mirrorBinaryTree(root);

printf("镜像二叉树:");

printBinaryTree(root);

printf("\n");

return 0;

}

```

在上述代码中,我们首先定义了一个 `Node` 结构体来表示二叉树的节点。然后,我们编写了一个递归函数 `mirrorBinaryTree`,用于实现二叉树节点交换的操作。通过递归调用,我们可以将二叉树中所有非叶节点的左右子树交换位置,并得到镜像二叉树。在 `main` 函数中,我们创建了一个测试用例,并分别输出原二叉树和镜像二叉树的结果。

(3)算法的时间复杂度是 O(n),其中 n 是二叉树中的节点数。算法的空间复杂度是 O(h),其中 h 是二叉树的高度。

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