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  • 二叉排序树(又叫二叉查找树、二叉搜索树)的操作集及平衡二叉排序树

      二叉排序树或者是一棵空树;或者是具有如下特征的二叉树:若它的左子树不空,则左子树上所有结点的值均小于根结点的值;若它的右子树不空,则右子树上所有结点的值均大于根结点的值;它的左右子树也都分别是二叉排序树;二叉排序树的定义,是一个递归定义的过程;对二叉排序树进行中序遍历,遍历结果恰好是一个有序的线性序列,这也是它被称为二叉排序树的由来;

      二叉排序树的查找,若给定值等于根结点的关键字,则查找成功;如果给定值小于根结点的关键字,则继续在左子树上进行查找;若给定值大于根结点的关键字,则继续在右子树上进行查找;若二叉排序树为空则查找失败;查找成功的路径,从根结点出发,沿着左分支或右分支逐层向下直至关键字等于给定值的结点;查找不成功的路径,从根结点出发,沿着左分支或右分支逐层向下直至指针指向空树为止;

      二叉排序树插入结点的位置,就是查找失败的位置;插入操作在查找不成功时才进行,如果二叉排序树为空树,则新插入的结点为新的根结点;否则,新插入的结点必为一个新的叶子结点,其插入位置由查找过程得到;

      二叉排序树,是在插入的基础上生成的,二叉排序树的生成过程就是结点序列的插入过程;二叉排序树的形态完全由一个输入序列决定,一个无序序列可以通过构造一棵二叉排序树而得到一个有序序列;

      中序遍历二叉排序树可以得到关键字有序序列;在构造二叉排序树时,每次插入的新结点都是新的叶子结点,所以进行插入时不必移动其他结点;二叉排序树不但拥有类似于折半查找的特性,又采取了链表作为存储结构,因此是动态查找表的一种适宜表示;

      二叉排序树的删除和插入相反,删除在查找成功之后进行,并且要求在删除二叉排序树上某个结点之后,仍然保持二叉排序树的特性;删除结点分三种情况,结点有左右二个孩子,有左孩子没有右孩子,有右孩子没有左孩子,左右孩子都没有;查找不到删除的结点删除不成功;被删除结点为叶子结点即没有左右孩子,修改其父结点的指针域就可以了,即该结点的指针赋值为NULL;被删除结点有左或右一个孩子的,修改其父结点的指针域,即该结点的指针由其子结点指针覆盖;被删除结点有左右两个孩子的,查找其右子树的最小值结点,右子树的最小值结点的值赋值给该结点,删除右子树的最小值结点,或者查找其左子树的最大值的结点,左子树的最大值结点的值赋值给该结点,删除左子树的最大值结点;

      一、排序树操作集

      1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 
      4 typedef int ElementType;
      5 typedef struct TNode *Position;
      6 typedef Position BinTree;
      7 struct TNode{
      8     ElementType Data;
      9     BinTree Left;
     10     BinTree Right;
     11 };
     12 
     13 void PreorderTraversal( BinTree BT ); 
     14 void InorderTraversal( BinTree BT );  
     15 
     16 BinTree Insert( BinTree BST, ElementType X );
     17 BinTree Delete( BinTree BST, ElementType X );
     18 Position Find( BinTree BST, ElementType X );
     19 Position FindMin( BinTree BST );
     20 Position FindMax( BinTree BST );
     21 
     22 
     23 int main()
     24 {
     25     BinTree BST, MinP, MaxP, Tmp;
     26     ElementType X;
     27     int N, i;
     28 
     29     BST = NULL;
     30     scanf("%d", &N);
     31     for ( i=0; i<N; i++ ) {
     32         scanf("%d", &X);
     33         BST = Insert(BST, X);
     34     }
     35     printf("Preorder:"); PreorderTraversal(BST); printf("
    ");
     36     MinP = FindMin(BST);
     37     MaxP = FindMax(BST);
     38     scanf("%d", &N);
     39     for( i=0; i<N; i++ ) {
     40         scanf("%d", &X);
     41         Tmp = Find(BST, X);
     42         if (Tmp == NULL) printf("%d is not found
    ", X);
     43         else {
     44             printf("%d is found
    ", Tmp->Data);
     45             if (Tmp==MinP) printf("%d is the smallest key
    ", Tmp->Data);
     46             if (Tmp==MaxP) printf("%d is the largest key
    ", Tmp->Data);
     47         }
     48     }
     49     scanf("%d", &N);
     50     for( i=0; i<N; i++ ) {
     51         scanf("%d", &X);
     52         BST = Delete(BST, X);
     53     }
     54     printf("Inorder:"); InorderTraversal(BST); printf("
    ");
     55 
     56     return 0; 
     57 }
     58 
     59 // 插入 
     60 BinTree Insert( BinTree BST, ElementType X ){
     61     if(!BST){  // 如果为空,创建新结点 
     62         BST = (BinTree)malloc(sizeof(struct TNode));
     63         BST->Data = X;
     64         BST->Left = NULL;
     65         BST->Right = NULL;
     66     }else{
     67         if(X < BST->Data)
     68             BST->Left = Insert(BST->Left,X);
     69         else if(BST->Data < X)
     70             BST->Right = Insert(BST->Right,X);
     71     }
     72     return BST; 
     73 }
     74 
     75 // 删除
     76 BinTree Delete( BinTree BST, ElementType X ){
     77     BinTree tmp;
     78     if(!BST){
     79         printf("Not Found
    ");
     80         return BST;
     81     }else{
     82         if(X < BST->Data)
     83             BST->Left = Delete(BST->Left,X);
     84         else if(BST->Data < X)
     85             BST->Right = Delete(BST->Right,X);
     86         else{  // 找到要删除结点 
     87             if(BST->Left && BST->Right){  // 如果该结点有左右儿子 
     88                 tmp = FindMin(BST->Right);
     89                 BST->Data = tmp->Data;
     90                 BST->Right = Delete(BST->Right,tmp->Data);
     91             }else{
     92                 tmp = BST;
     93                 if(BST->Left && !BST->Right)
     94                     BST = BST->Left;
     95                 else if(!BST->Left && BST->Right)
     96                     BST = BST->Right;
     97                 else
     98                     BST = NULL;
     99                 free(tmp);
    100             }
    101         }
    102     }
    103     return BST;
    104 } 
    105 
    106 // 寻找值最小结点 
    107 Position FindMin( BinTree BST ){
    108     if(BST)
    109         while(BST->Left)
    110             BST = BST->Left;
    111     return BST;
    112 }
    113 
    114 // 寻找值最大结点
    115 Position FindMax( BinTree BST ){
    116     if(BST)
    117         while(BST->Right)
    118             BST = BST->Right;
    119     return BST;
    120 } 
    121 
    122 // 查找
    123 Position Find( BinTree BST, ElementType X ){
    124     if(!BST){
    125         return NULL;
    126     }else if(X < BST->Data)
    127         return Find(BST->Left,X);
    128     else if(BST->Data < X)
    129         return Find(BST->Right,X);
    130     else
    131         return BST;
    132 } 
    133 
    134 // 先序遍历
    135 void PreorderTraversal( BinTree BT ){
    136     if(BT){
    137         printf(" %d",BT->Data);
    138         PreorderTraversal(BT->Left);
    139         PreorderTraversal(BT->Right);
    140     }
    141 } 
    142 // 中序遍历
    143 void InorderTraversal( BinTree BT ){
    144     if(BT){
    145         
    146         InorderTraversal(BT->Left);
    147         printf(" %d",BT->Data);
    148         InorderTraversal(BT->Right);
    149     }
    150 }
    操作集

      二、判断是否同一棵排序树

      1 #include <stdio.h>
      2 #include <malloc.h>
      3 /* 树结点定义 */
      4 typedef struct TreeNode *Tree;
      5 struct TreeNode {
      6     int v;
      7     Tree Left, Right;
      8     int flag; /* 判别结点是否访问过的标记 */
      9 };
     10 
     11 /* 函数声明 
     12    1.创建一个树结点
     13    2.插入一个树结点
     14    3.创建一棵树
     15    4.检查树结点是否访问过
     16    5.判断是否同一棵树
     17    6.清除树中各结点的flag标记
     18    7.释放树的空间
     19 */
     20 Tree NewNode( int V );
     21 Tree Insert( Tree T, int V );
     22 Tree MakeTree( int N );
     23 int check ( Tree T, int V );
     24 int Judge( Tree T, int N );
     25 void ResetT ( Tree T );
     26 void FreeTree ( Tree T );
     27 
     28 /* 主程序 */
     29 int main()
     30 {
     31     int N, L, i;
     32     Tree T; /* 创建一个树的空结点 */
     33     scanf("%d", &N);
     34     while (N) 
     35     {
     36         scanf("%d", &L);
     37         T = MakeTree(N); /* 创建一棵N个结点的树 */
     38         for (i=0; i<L; i++) 
     39         {   /* 判断是否同一棵树 */
     40             if (Judge(T, N)) printf("Yes
    ");
     41             else printf("No
    ");
     42             ResetT(T); /*清除T中的标记flag*/
     43         }
     44         FreeTree(T); /* 释放上面的树空间 */
     45         scanf("%d", &N);
     46     }
     47     return 0; 
     48 }
     49 /* 创建一个树结点 */
     50 Tree NewNode( int V )
     51 { 
     52     Tree T = (Tree)malloc(sizeof(struct TreeNode));
     53     T->v = V;
     54     T->Left = T->Right = NULL;
     55     T->flag = 0;
     56     return T;
     57 }
     58 /* 插入一个树结点 */
     59 Tree Insert( Tree T, int V )
     60 {
     61     if ( !T ) T = NewNode(V);
     62     else 
     63     {
     64         if ( V > T->v )
     65             T->Right = Insert( T->Right, V );
     66         else
     67             T->Left = Insert( T->Left, V );
     68     }
     69     return T;
     70 }
     71 /* 创建一棵N个结点的树 */
     72 Tree MakeTree( int N )
     73 { 
     74     Tree T;
     75     int i, V;
     76     scanf("%d", &V);
     77     T = NewNode(V); /*  */
     78     for (i=1; i<N; i++) 
     79     {
     80         scanf("%d", &V);
     81         T = Insert(T, V); /*  */
     82     }
     83     return T;
     84 }
     85 /* 判断树的结点是否访问过 */
     86 int check ( Tree T, int V )
     87 {
     88     if ( T->flag ) 
     89     {
     90         if ( V<T->v ) return check(T->Left, V);
     91         else if ( V>T->v ) return check(T->Right, V);
     92         else return 0;
     93     }
     94     else 
     95     {
     96         if ( V==T->v ) 
     97         {
     98             T->flag = 1;
     99             return 1;
    100         }
    101         else return 0;
    102     }
    103 }
    104 /* 判断是否同一棵树 */
    105 int Judge( Tree T, int N )
    106 {
    107     int i, V, flag = 0;
    108     /* flag,  0代表目前还一致, 1代表已经不一致*/
    109     scanf("%d", &V);
    110     if ( V!=T->v ) flag = 1;
    111     else T->flag = 1;
    112     for (i=1; i<N; i++) 
    113     {
    114         scanf("%d", &V);/* 读取结点的V */
    115         if ( (!flag) && (!check(T, V)) ) flag = 1;
    116     }
    117     return !flag; /* 1代表已经不一致 */
    118 }
    119 /* 清除T中各结点的flag标记 */
    120 void ResetT ( Tree T ) 
    121 {
    122     if (T->Left) ResetT(T->Left);
    123     if (T->Right) ResetT(T->Right);
    124     T->flag = 0;
    125 }
    126 /* 释放T的空间 */
    127 void FreeTree ( Tree T ) 
    128 {
    129     if (T->Left) FreeTree(T->Left);
    130     if (T->Right) FreeTree(T->Right);
    131     free(T);
    132 }
    133 
    134 /* 
    135 测试用例
    136 4 2
    137 3 1 4 2
    138 3 4 1 2
    139 3 2 4 1
    140 2 1
    141 2 1
    142 1 2 0 
    143 */
    判断是否同一棵排序树

      三、排序树非递归操作

     1 Position IterFind( ElementType X, BinTree BST ) 
     2 {     
     3     while( BST ) 
     4     {         
     5         if( X > BST->Data )       
     6             BST = BST->Right; /*向右子树中移动,继续查找*/         
     7         else if( X < BST->Data )    
     8             BST = BST->Left;  /*向左子树中移动,继续查找*/         
     9         else /* X == BST->Data */             
    10             return BST; /*查找成功,返回结点的找到结点的地址*/     
    11     }     
    12     return NULL; /*查找失败*/ 
    13 }
    查找
     1 BinTree Delete( BinTree BST, KeyType Key )
     2 {
     3     BinTree P,F,S,Q;
     4     P = BST;
     5     F = NULL; /* P的前驱结点指针 */
     6     
     7     while(P)
     8     {
     9         if(P->Data == Key) /* 找到了 */
    10             break;
    11         F = P; /* 保存P指针 */
    12         if(P->Data > Key) 
    13             P = P->Left; /* 左子树找 */
    14         else
    15             P = P->Right; /* 右子树找 */
    16     }
    17     
    18     if(P == NULL)  /* 没找到返回 */
    19         return BST;
    20         
    21     if(P->Left == NULL) /* 删除结点的左子树为空 */
    22     {
    23         if(F == NULL) /* 如果删除的是根结点 */
    24             BST = P->Right;  /* P的右子树指针赋值给根结点指针 */
    25         else if(F->Left == P) /* 如果删除结点是其父结点的左孩子 */
    26             F->Left = P->Right;/* 删除结点的右孩子指针赋值给其父结点的左孩子 */
    27         else
    28             F->Right = P->Right; 
    29         free(P); /* 删除结点 */
    30     }
    31     else
    32     {
    33         Q = P; /* P指针赋值给Q */
    34         S = P->Left; /* P的左孩子指针赋值给S */
    35         while(S->Right) /* 向右找右子树的最大值S->Data */
    36         {
    37             Q = S; /* Q为S的前驱结点 */
    38             S = S->Right;
    39         }
    40         if(Q == P) /* 如果P左子树S的右子树为空 */
    41             Q->Left = S->Left; 
    42         else
    43             Q->Right = S->Left;
    44         P->Data = S->Data;
    45         free(S);
    46     }
    47     return BST;
    48 }
    删除

      四、平衡二叉树

      平衡因子(Balance Factor,简称BF): BF(T) = hL-hR,其中hL和hR分别为T的左、右子树的高度;平衡二叉树Balanced Binary Tree,AVL树 :  空树,或者任一结点左、右子树高度差的绝对值不超过1,即|BF(T) |≤ 1 ;给定结点数为 n 的AVL树的 最大高度为O(log2n) ;设 nh 是高度为h( h>= 0)的平衡二叉树的最小结点数,nh = nh-1 + nh-2 + 1 ,nh = Fh+2 - 1, (Fh+2,斐波那契序列),1,2,4,7,12,20,...

      1 typedef struct AVLNode *Position;
      2 typedef Position AVLTree; /* AVL树类型 */
      3 struct AVLNode{
      4     ElementType Data; /* 结点数据 */
      5     AVLTree Left;     /* 指向左子树 */
      6     AVLTree Right;    /* 指向右子树 */
      7     int Height;       /* 树高 */
      8 };
      9  
     10 int Max ( int a, int b )
     11 {
     12     return a > b ? a : b;
     13 }
     14 
     15 AVLTree GetHeight(AVLTree A){
     16     if(!A) return -1;
     17     return A->Height;
     18 }
     19 
     20 AVLTree SingleLeftRotation ( AVLTree A )
     21 { /* 注意:A必须有一个左子结点B */
     22   /* 将A与B做左单旋,更新A与B的高度,返回新的根结点B */     
     23  
     24     AVLTree B = A->Left;
     25     A->Left = B->Right;
     26     B->Right = A;
     27     A->Height = Max( GetHeight(A->Left), GetHeight(A->Right) ) + 1;
     28     B->Height = Max( GetHeight(B->Left), A->Height ) + 1;
     29   
     30     return B;
     31 }
     32  
     33 AVLTree DoubleLeftRightRotation ( AVLTree A )
     34 { /* 注意:A必须有一个左子结点B,且B必须有一个右子结点C */
     35   /* 将A、B与C做两次单旋,返回新的根结点C */
     36      
     37     /* 将B与C做右单旋,C被返回 */
     38     A->Left = SingleRightRotation(A->Left);
     39     /* 将A与C做左单旋,C被返回 */
     40     return SingleLeftRotation(A);
     41 }
     42 
     43 AVLTree SingleRightRotation ( AVLTree A )
     44 { /* 注意:A必须有一个右子结点B */
     45   /* 将A与B做右单旋,更新A与B的高度,返回新的根结点B */     
     46  
     47     AVLTree B = A->Right;
     48     A->Right = B->Left;
     49     B->Left = A;
     50     A->Height = Max( GetHeight(A->Left), GetHeight(A->Right) ) + 1;
     51     B->Height = Max( GetHeight(B->Left), A->Height ) + 1;
     52   
     53     return B;
     54 }
     55  
     56 AVLTree DoubleRightLeftRotation ( AVLTree A )
     57 { /* 注意:A必须有一个右子结点B,且B必须有一个左子结点C */
     58   /* 将A、B与C做两次单旋,返回新的根结点C */
     59      
     60     /* 将B与C做右单旋,C被返回 */
     61     A->Right = SingleLeftRotation(A->Right);
     62     /* 将A与C做右单旋,C被返回 */
     63     return SingleRightRotation(A);
     64 }
     65  
     66 AVLTree Insert( AVLTree T, ElementType X )
     67 { /* 将X插入AVL树T中,并且返回调整后的AVL树 */
     68     if ( !T ) { /* 若插入空树,则新建包含一个结点的树 */
     69         T = (AVLTree)malloc(sizeof(struct AVLNode));
     70         T->Data = X;
     71         T->Height = 0;
     72         T->Left = T->Right = NULL;
     73     } /* if (插入空树) 结束 */
     74  
     75     else if ( X < T->Data ) {
     76         /* 插入T的左子树 */
     77         T->Left = Insert( T->Left, X);
     78         /* 如果需要左旋 */
     79         if ( GetHeight(T->Left)-GetHeight(T->Right) == 2 )
     80             if ( X < T->Left->Data ) 
     81                T = SingleLeftRotation(T);      /* 左单旋 */
     82             else 
     83                T = DoubleLeftRightRotation(T); /* 左-右双旋 */
     84     } /* else if (插入左子树) 结束 */
     85      
     86     else if ( X > T->Data ) {
     87         /* 插入T的右子树 */
     88         T->Right = Insert( T->Right, X );
     89         /* 如果需要右旋 */
     90         if ( GetHeight(T->Left)-GetHeight(T->Right) == -2 )
     91             if ( X > T->Right->Data ) 
     92                T = SingleRightRotation(T);     /* 右单旋 */
     93             else 
     94                T = DoubleRightLeftRotation(T); /* 右-左双旋 */
     95     } /* else if (插入右子树) 结束 */
     96  
     97     /* else X == T->Data,无须插入 */
     98  
     99     /* 别忘了更新树高 */
    100     T->Height = Max( GetHeight(T->Left), GetHeight(T->Right) ) + 1;
    101      
    102     return T;
    103 }
    插入,自平衡
      1 #include <stdio.h>
      2 #include <malloc.h>
      3 
      4 typedef int ElementType;
      5 typedef struct AVLNode *Position;
      6 typedef Position AVLTree; /* AVL树类型 */
      7 struct AVLNode{
      8     ElementType Data; /* 结点数据 */
      9     AVLTree Left;     /* 指向左子树 */
     10     AVLTree Right;    /* 指向右子树 */
     11     int Height;       /* 树高 */
     12 };
     13 
     14 /* AVL树左右单旋左右双旋右左双旋插入 */
     15 int GetHeight( AVLTree A ); /* 树高 */
     16 int Max ( int a, int b );   /* 结点数据大小 */
     17 AVLTree SingleLeftRotation ( AVLTree A );
     18 AVLTree SingleRightRotation ( AVLTree A ); 
     19 AVLTree DoubleLeftRightRotation ( AVLTree A );
     20 AVLTree DoubleRightLeftRotation ( AVLTree A );
     21 AVLTree Insert( AVLTree T, ElementType X );
     22  
     23 /* 主程序 */
     24 int main()
     25 {
     26     AVLTree AVLT = NULL;
     27     int N, i;
     28     ElementType X;
     29     scanf("%d", &N);
     30     for ( i=0; i<N; i++ ) {
     31         scanf("%d", &X);
     32         AVLT = Insert(AVLT, X);
     33     }
     34     printf("%d
    ", AVLT->Data);
     35     return 0; 
     36 }
     37 
     38 /* 树高 */
     39 int GetHeight(AVLTree A)
     40 {
     41     if(!A) return -1;
     42     return A->Height;
     43 }
     44 
     45 /* 树数据大小 */
     46 int Max ( int a, int b )
     47 {
     48     return a > b ? a : b;
     49 }
     50 
     51 /* 左单旋 */
     52 AVLTree SingleLeftRotation ( AVLTree A )
     53 { /* 注意:A必须有一个左子结点B */
     54   /* 将A与B做左单旋,更新A与B的高度,返回新的根结点B */     
     55  
     56     AVLTree B = A->Left;
     57     A->Left = B->Right;
     58     B->Right = A;
     59     A->Height = Max( GetHeight(A->Left), GetHeight(A->Right) ) + 1;
     60     B->Height = Max( GetHeight(B->Left), A->Height ) + 1;
     61   
     62     return B;
     63 }
     64 
     65 /* 右单旋 */
     66 AVLTree SingleRightRotation ( AVLTree A )
     67 { /* 注意:A必须有一个右子结点B */
     68   /* 将A与B做右单旋,更新A与B的高度,返回新的根结点B */     
     69  
     70     AVLTree B = A->Right;
     71     A->Right = B->Left;
     72     B->Left = A;
     73     A->Height = Max( GetHeight(A->Left), GetHeight(A->Right) ) + 1;
     74     B->Height = Max( GetHeight(B->Left), A->Height ) + 1;
     75   
     76     return B;
     77 }
     78 
     79 /* 左右双旋 */
     80 AVLTree DoubleLeftRightRotation ( AVLTree A )
     81 { /* 注意:A必须有一个左子结点B,且B必须有一个右子结点C */
     82   /* 将A、B与C做两次单旋,返回新的根结点C */
     83      
     84     /* 将B与C做右单旋,C被返回 */
     85     A->Left = SingleRightRotation(A->Left);
     86     /* 将A与C做左单旋,C被返回 */
     87     return SingleLeftRotation(A);
     88 }
     89 
     90 /* 右左双旋 */
     91 AVLTree DoubleRightLeftRotation ( AVLTree A )
     92 { /* 注意:A必须有一个右子结点B,且B必须有一个左子结点C */
     93   /* 将A、B与C做两次单旋,返回新的根结点C */
     94      
     95     /* 将B与C做右单旋,C被返回 */
     96     A->Right = SingleLeftRotation(A->Right);
     97     /* 将A与C做右单旋,C被返回 */
     98     return SingleRightRotation(A);
     99 }
    100 
    101 /* 插入 */
    102 AVLTree Insert( AVLTree T, ElementType X )
    103 { /* 将X插入AVL树T中,并且返回调整后的AVL树 */
    104     if ( !T ) { /* 若插入空树,则新建包含一个结点的树 */
    105         T = (AVLTree)malloc(sizeof(struct AVLNode));
    106         T->Data = X;
    107         T->Height = 0;
    108         T->Left = T->Right = NULL;
    109     } /* if (插入空树) 结束 */
    110  
    111     else if ( X < T->Data ) {
    112         /* 插入T的左子树 */
    113         T->Left = Insert( T->Left, X);
    114         /* 如果需要左旋 */
    115         if ( GetHeight(T->Left)-GetHeight(T->Right) == 2 )
    116             if ( X < T->Left->Data ) 
    117                T = SingleLeftRotation(T);      /* 左单旋 */
    118             else 
    119                T = DoubleLeftRightRotation(T); /* 左-右双旋 */
    120     } /* else if (插入左子树) 结束 */
    121      
    122     else if ( X > T->Data ) {
    123         /* 插入T的右子树 */
    124         T->Right = Insert( T->Right, X );
    125         /* 如果需要右旋 */
    126         if ( GetHeight(T->Left)-GetHeight(T->Right) == -2 )
    127             if ( X > T->Right->Data ) 
    128                T = SingleRightRotation(T);     /* 右单旋 */
    129             else 
    130                T = DoubleRightLeftRotation(T); /* 右-左双旋 */
    131     } /* else if (插入右子树) 结束 */
    132  
    133     /* else X == T->Data,无须插入 */
    134  
    135     /* 别忘了更新树高 */
    136     T->Height = Max( GetHeight(T->Left), GetHeight(T->Right) ) + 1;
    137      
    138     return T;
    139 }
    平衡树插入结点,返回根结点

         五、判断完全二叉树( 循环队列   层序遍历 树结构 队列结构 )

      1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <stdbool.h>
      4 
      5 /* 树结点 */
      6 typedef struct TreeNode *BinTree;
      7 typedef struct TreeNode TreeNode;
      8 struct TreeNode{
      9     int Data, ID;
     10     BinTree Left;
     11     BinTree Right;
     12 };
     13 
     14 /* 顺序循环队列*/
     15 #define MAXSIZE  21 //最大队列长度 N 
     16 typedef struct QNode *Queue; 
     17 struct QNode {
     18     BinTree* Data;    /* 存储元素的数组 */
     19     int Front, Rear;  /* 队列的头、尾指针 */
     20     int MaxSize;      /* 队列最大容量 */
     21 };
     22 
     23 BinTree Insert( BinTree BST, int X );     /* 插入 */
     24 void LevelorderTraversal ( BinTree BT );  /* 层次遍历 */
     25 Queue CreateQueue( );                /*  建队 */
     26 bool IsFull( Queue Q );              /* 队满 */
     27 bool IsEmpty( Queue Q );             /* 队空 */
     28 bool AddQ( Queue Q, BinTree X );     /* 入队 */
     29 BinTree DeleteQ( Queue Q );             /* 出队 */
     30 
     31 int main()
     32 {
     33     int N, i, X;   
     34     scanf("%d", &N);
     35     
     36     BinTree BST = NULL;
     37     for ( i=0; i<N; i++ ) {
     38         scanf("%d", &X);
     39         BST = Insert(BST, X);
     40     }
     41     LevelorderTraversal(BST);
     42     return 0;
     43 }
     44 
     45 BinTree Insert( BinTree BST, int X )
     46 {
     47     if(!BST)
     48     {  
     49         BST = (BinTree)malloc(sizeof(TreeNode));
     50         BST->Data = X;
     51         BST->Left = NULL;
     52         BST->Right = NULL;
     53     }
     54     else
     55     {
     56         if(X > BST->Data)
     57             BST->Left = Insert(BST->Left,X);
     58         else if(BST->Data > X)
     59             BST->Right = Insert(BST->Right,X);
     60     }
     61     return BST; 
     62 }
     63 
     64 void LevelorderTraversal ( BinTree BT )
     65 { 
     66     Queue Q; 
     67     BinTree T;
     68     
     69     bool flag = true, ans = true;
     70     int order = 0; /* 顺序 */
     71     
     72     if ( !BT ) return; /* 若是空树则直接返回 */
     73     
     74     Q = CreateQueue(); /* 创建空队列Q */ 
     75     
     76     
     77     AddQ( Q, BT ); /* 树根入队 */
     78     BT->ID = 1;
     79     
     80     while ( !IsEmpty(Q) ) 
     81     {
     82         T = DeleteQ( Q ); /* 出队 */
     83         order++;
     84         
     85         if(T->ID != order)
     86             ans = false; /* 顺序不同 */
     87         if(flag)  /* 输出格式 */
     88         {
     89             printf("%d", T->Data);
     90             flag = false;
     91         }
     92         else printf(" %d", T->Data);
     93               
     94         if ( T->Left ){
     95             T->Left->ID = 2 * T->ID;  /* 左儿子顺序 */
     96             AddQ( Q, T->Left );       /* 左儿子入队 */
     97         }   
     98         if ( T->Right ){
     99             T->Right->ID = 2 * T->ID + 1;/* 右儿子顺序 */
    100             AddQ( Q, T->Right );         /* 右儿子入队 */
    101         }  
    102     }
    103     
    104     if(ans)  /* 顺序相同 */
    105         printf("
    YES");
    106     else
    107         printf("
    NO"); 
    108 }
    109 
    110  /* 建队列 */
    111 Queue CreateQueue( )//返回队列指针
    112 {
    113     Queue Q = (Queue)malloc(sizeof(struct QNode));
    114     Q->Data = (BinTree*)malloc(MAXSIZE * sizeof(BinTree));
    115     Q->Front = Q->Rear = 0;
    116     Q->MaxSize = MAXSIZE;
    117     return Q;
    118 }
    119 
    120 /* 队满 */
    121 bool IsFull( Queue Q )
    122 {
    123     return ((Q->Rear+1)%Q->MaxSize == Q->Front);
    124 }
    125 
    126 /* 队空 */
    127 bool IsEmpty( Queue Q )
    128 {
    129     return (Q->Front == Q->Rear);
    130 }
    131 
    132 /* 入队 */
    133 bool AddQ( Queue Q, BinTree X )
    134 {
    135     if ( IsFull(Q) ) {
    136         return false;
    137     }
    138     else {
    139         Q->Rear = (Q->Rear+1)%Q->MaxSize;
    140         Q->Data[Q->Rear] = X;
    141         return true;
    142     }
    143 }
    144 
    145 /* 出队 */
    146 BinTree DeleteQ( Queue Q )
    147 {    
    148     if ( IsEmpty(Q) )
    149         return NULL;
    150     Q->Front =(Q->Front+1)%Q->MaxSize;
    151     return  Q->Data[Q->Front];   
    152 }
    顺序循环队列层序遍历
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/GoldenEllipsis/p/11424412.html
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