二叉树的遍历

Posted nickchen121

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了二叉树的遍历相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、二叉树的遍历

1.1 先序遍历

遍历过程为:

  1. 访问根结点
  2. 先序遍历其左子树;
  3. 先序遍历其右子树。
/* c语言实现 */

void PreOrderTraversal (BinTree BT)

  if (BT) 
    printf("%d", BT->Data);
    PreOrderTraversal(BT->Left);
    PreOrderTraversal(BT->Right);
  

技术图片

先序遍历:A (B D F E)(C G H I)

1.2 中序遍历

遍历过程为:

  1. 中序遍历其左子树
  2. 访问根节点
  3. 中序遍历其右子树
/* c语言实现 */

void InOrderTraversal (BinTree BT)

  if (BT) 
    InOrderTraversal(BT->Left);
    printf("%d", BT->Data);
    InOrderTracersal(BT->Right);
  

技术图片

中序遍历:(D B E F)A(G H C I)

1.3 后序遍历

遍历过程为:

  1. 后序遍历其左子树
  2. 后序遍历其右子树
  3. 访问根结点
/* c语言实现 */

void PostOrderTraversal (BinTree BT)

  if (BT) 
    PostOrderTraversal(BT->Left);
    PostORderTraversal(BT->Right);
    printf("%d", BT->Data);
  

技术图片

后序遍历:(D E F B)(H G I C)A

1.4 小结

先序、中序和后序遍历过程:遍历过程中经过结点的路线一样,只是访问各结点的时机不同

图中在从入口到出口的曲线上用×、☆、△三种符号分别标记出了先序、中序和后序访问各结点的时刻。

技术图片

二、二叉树的非递归遍历

非递归算法实现的基本思路:使用堆栈

2.1 中序遍历非递归遍历算法

  1. 遇到一个结点,就把它压栈,并去遍历它的左子树
  2. 左子树遍历结束后,从栈顶弹出这个结点并访问它
  3. 然后按其右指针再去中序遍历该结点的右子树
/* c语言实现 */

void InOrderTraversal(BinTree BT)

  BinTree T = BT;
  Stack S = CreateStack(MaxSize); // 创建并初始化堆栈S
  while (T || !IsEmpty(S))
    while (T)  // 一直向左并将沿途结点压入堆栈
        Push(S, T);
      T = T->Left;
    
    if (!IsEmpty(S))
      T = Pop(S); // 结点弹出堆栈
      printf("%5d", T->Data); // (访问)打印结点
      T = T->Right; // 转向右子树
    
  

2.2 先序遍历的非递归遍历算法

/* c语言实现 */

void InOrderTraversal(BinTree BT)

  BinTree T = BT;
  Stack S = CreateStack(MaxSize); // 创建并初始化堆栈S
  while (T || !IsEmpty(s))
    while (T)  // 一直向左并将沿途结点压入堆栈
        printf("%5d", T->Data); // (访问)打印结点
      Push(S, T);
      T = T->Left;
    
    if (!IsEmpty(S))
      T = Pop(S); // 结点弹出堆栈
      T = T->Right; // 转向右子树
    
  

三、层序遍历

二叉树遍历的核心问题:二维结构的线性化。即从结点访问其左、右儿子结点,访问左儿子后,如果根结点信息丢失,右儿子结点也会随之丢失,因此需要一个存储结构保存暂时不访问的结点,这个存储结构可以为堆栈,也可以是队列。

3.1 队列实现

遍历从根节点开始,首先将根节点入队,然后开始执行循环:结点出队、访问该结点、其左右儿子入队。

技术图片

技术图片

层序基本过程:先根结点入队,然后:

  1. 从队列中取出一个元素;
  2. 访问该元素所指结点;
  3. 若该元素所指结点的左、右孩子结点非空,则将其左、右孩子的指针顺序入队
/* c语言实现 */

void LevelOrderTraversal (BinTree BT)

  Queue Q; BinTree T;
  if (!BT) return; // 若是空树则直接返回
  Q = CreateQueue(MaxSize); // 创建并初始化队列Q
  AddQ(Q, BT);
  while (!IsEmptyQ(Q))
  
    T = DeleteQ(Q);
        printf("%d\n", T->Data); // 访问取出队列的结点
    if (T->Left) AddQ(Q, T->Left);
    if (T->Right) AddQ(Q, T->Right);
  

四、实际应用

4.1 遍历二叉树的应用:输出二叉树中的叶子节点

在二叉树的遍历算法中检测结点的左右子树是否都为空

/* c语言实现 */

void PreOrderPrintLeaves (BinTree BT)

  if (BT) 
    if (!BT->Left && !BT->Right)
      printf("%d", BT->Data);
    PreOrderPrintLeaves(BT->Left);
    PreOrderPrintLeaves(BT->Right);
  

4.2 求二叉树的高度

技术图片

/* c语言实现 */

int PostOrderGetHeight(BinTree BT)

  int HL, HR, MaxH;
  if (BT) 
    HL = PostOrderGetHeight(BT->Left); // 求左子树的深度
    HR = PostOrderGetHeight(BT->Right); // 求右子树的深度
    MaxH = (HL > HR) ? HL : HR; // 取左右子树较大的深度
    return (MaxH + 1); // 返回树的深度
  
  else return 0; // 空树深度为0

4.3 二元运算表达式树及其遍历

技术图片三种遍历可以得到三种不同的访问结果:

  • 先序遍历得到前缀表达式:++a*bc*+*defg
  • 中序遍历得到中缀表达式(中缀表达式会受到运算符优先级的影响):a+b*c+d*e+f*g
  • 后序遍历得到后缀表达式:abc*+de*f+g*+

4.4 由两种遍历序列确定二叉树

已知三种遍历中的任意两种遍历序列,不能唯一确定一颗二叉树,如果两种遍历序列中有中序遍历,则可以唯一确定一颗二叉树。

对于给出的先序遍历序列为:AB后序遍历序列:BA,可能有如下两种情况:

技术图片

先序和中序遍历序列来确定一颗二叉树

  • 根据先序遍历序列第一个结点确定根节点
  • 根据根节点在中序遍历序列中分割出左右两个子序列
  • 左子树和右子树分别递归使用相同的方法继续分解

技术图片

技术图片

技术图片

类似地,后序和中序遍历序列也可以确定一颗二叉树。

以上是关于二叉树的遍历的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

二叉树的后续遍历是啥意思啊?

二叉树的遍历

为啥树的后根遍历对应二叉树的中序遍历

二叉树 详解

图解 二叉树的四种遍历

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