二叉树的基本操作实现

Posted 2020-12-14 dhhu007

二叉树需要不断的自己画图并且一步一步的跟着程序走才能明白它的原理：

#include <iostream>
#include<string.h>
#include <stdio.h>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;
typedef char ElemType;
typedef struct BiNode//二叉树结点结构定义
{
    ElemType data;//结点元素值
    struct BiNode* lchild, * rchild;//结点元素的左右孩子指针
}BiNode,*BiTree;

---

// 通过前序遍历法创建一棵二叉树，其形参使用结点的二级指针。当每个叶结点的左右孩子是‘#’时表示二叉树创建完成
void CreateTree(BiTree* T)
{
    char word;
    cin >> word;
    if (word == ‘#‘)
        *T = NULL;//表示结点孩子不存在
    else
    {
        *T = new BiNode();//将新创建的结点添加到树结点中
        if (!*T)
            exit(-1);
        (*T)->data = word;
        CreateTree(&(*T)->lchild);//创建结点的左子树
        CreateTree(&(*T)->rchild);//创建结点的右子树
    }
   
}

---

//释放二叉树空间
void DestroyTree(BiTree* T)
{
    if (*T == nullptr)
        return;
    DestroyTree(&(*T)->lchild);
    DestroyTree(&(*T)->rchild);
    delete T;
}

---

//递归前序遍历法：思想先根结点，在左子树最后右子树；（每个非叶子结点都可以看作临时根结点）根-左-右；
void PreOrderTarverse(BiTree T)
{
    if (T == NULL)
        return;
    cout << T->data << " ";
    PreOrderTarverse(T->lchild);
    PreOrderTarverse(T->rchild);
}
//非递归前序遍历法：思想：通过栈的先进后出属性，边进栈边打印结点数据。先将根结点及左孩子都进栈，直到左孩子为空，进栈结束
//当栈不空时，出栈，并访问出栈结点的右孩子。若右孩子不为空则继续进栈操作。
void PreOrderTarverse1(BiTree T)
{
    if (T == NULL)
        return;
    stack< BiTree>s;//栈用来存放结点指针
    BiTree p = T;
    while (p || !s.empty())
    {
        while (p)//进栈操作直到左孩子为空进栈结束
        {
            s.push(p);
            cout << p->data << " ";
            p = p->lchild;
        }
        if (!s.empty())//出栈操作
        {
            p = s.top();
            s.pop();
            p = p->rchild;
        }
    }
}

---

//递归中序遍历法：思想先左子树，在根结点最后右子树；（每个非叶子结点都可以看作临时根结点）左-根-右；
void InOrderTarverse(BiTree T)
{

    if (T == NULL)
        return; 
    InOrderTarverse(T->lchild);
    cout << T->data << " ";
    InOrderTarverse(T->rchild);
}
//非递归中序遍历法：思想：通过栈的先进后出属性，出栈时打印结点数据。先将根结点及左孩子都进栈，直到左孩子为空，进栈结束
//当栈不空时，出栈，并打印出栈结点数据，访问出栈结点的右孩子。若右孩子不为空则继续进栈操作。
void InOrderTarverse2(BiTree T)
{
    if (T == NULL)
        return;
    BiTree p = T;  
    stack<BiTree>s;//栈用来存放结点指针
    while (p || !s.empty())
    {
        while (p)
        {
            s.push(p);          
            p = p->lchild;
        }
        if (!s.empty())
        {
            p = s.top();
            cout << p->data << " ";
            s.pop();
            p = p->rchild;
        }
    }
}

---

//递归后序遍历法：思想先左子树，在右子树，最后根结点；（每个非叶子结点都可以看作临时根结点）左-右-根；
void PostOrderTarverse(BiTree T)
{
    if (T == NULL)
        return;
    PostOrderTarverse(T->lchild);
    PostOrderTarverse(T->rchild);
    cout << T->data << " ";
}
//非递归后序遍历法：思想通过双栈法实现，先根结点进栈，在右结点进栈，直到右节点为空。然后出栈并访问出栈结点的左孩子。
//若左孩子不为空继续执行进栈操作。最后将其中一个栈的元素全部出栈打印。
void PostOrderTarverse3(BiTree T)
{
    BiTree p = T;
    stack<BiTree>s1;//栈1
    stack<BiTree>s2;//栈2最后通过出栈打印结点数据
    while (p || !s1.empty())
    {
        while (p)//结点进栈操作
        {
            s1.push(p);
            s2.push(p);
            p = p->rchild;
        }
        if (!s1.empty())//结点出栈操作
        {
            p = s1.top();
            s1.pop();
            p = p->lchild;
        }
    }
    while (!s2.empty())//打印结点操作
    {
        cout << s2.top()->data << " ";
        s2.pop();
    }
}

---

//层序队列遍历法：通过队列的先进先出属性父类结点出队其左右孩子进队，先将根结点进队，然后出队，若出队结点的左孩子存在则左孩子进队，
//若右孩子存在则右孩子进队。然后继续出队循环执行。
void OrderTraverse(BiTree T)
{
    if (T == NULL)
        return;
    BiTree p = T;
    queue<BiTree>q;//队列
    q.push(T);//根结点入队
    while (!q.empty())
    {
        p = q.front();
        q.pop();//出队
        cout << p->data << " ";
        if (p->lchild)//左孩子入队
            q.push(p->lchild);
        if (p->rchild)//右孩子入队
            q.push(p->rchild);
    }
}

---

//叶子结点数
int leafTree(BiTree T)
{
    if (T == nullptr)
        return 0;
    else if (T->lchild == NULL && T->rchild == NULL)
        return 1;
    else
    {
        return (leafTree(T->lchild) + leafTree(T->rchild));
    }
}

---

//结点个数
int numTree(BiTree T)
{
    if (!T)
        return 0;
    else
        return 1 + numTree(T->lchild) + numTree(T->rchild);
}

---

//二叉树深度
int DepthTree(BiTree T)
{
    if (!T)
        return 0;
    else
        return DepthTree(T->lchild) > DepthTree(T->rchild)
        ? DepthTree(T->lchild) + 1 : DepthTree(T->rchild) + 1;
}
int main()
{
    BiTree P = NULL;
    CreateTree(&P);
    InOrderTarverse(P);
    cout << "递归中序遍历" << endl;
    InOrderTarverse2(P);
    cout << "非递归中序遍历" << endl;
    PreOrderTarverse(P);
    cout << "递归前序遍历" << endl;
    PreOrderTarverse1(P);
    cout << "非递归前序遍历" << endl;
    PostOrderTarverse(P);
    cout << "递归后序遍历" << endl;
    PostOrderTarverse3(P);  
    cout << "非递归后序遍历" << endl;
    OrderTraverse(P);
    cout << "层序遍历" << endl;
    cout << "叶结点个数：" << leafTree(P)<< endl;
    cout << "结点个数：" << numTree(P) << endl;
    cout << "二叉树深度：" << DepthTree(P) << endl;
    return 0;
}