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  • 二叉树同构

    树的同构:     

       给定两棵树T1和T2。如果T1可以通过若干次左右孩子互换就变成T2,则我们称两棵树是“同构”的。例如图1给出的两棵树就是同构的,因为我们把其中一棵树的结点A、B、G的左右孩子互换后,就得到另外一棵树。而图2就不是同构的。


    图1

    图2

    现给定两棵树,请你判断它们是否是同构的。

    输入格式:

    输入给出2棵二叉树树的信息。对于每棵树,首先在一行中给出一个非负整数N (≤),即该树的结点数(此时假设结点从0到N1编号);随后N行,第i行对应编号第i个结点,给出该结点中存储的1个英文大写字母、其左孩子结点的编号、右孩子结点的编号。如果孩子结点为空,则在相应位置上给出“-”。给出的数据间用一个空格分隔。注意:题目保证每个结点中存储的字母是不同的。

    输出格式:

    如果两棵树是同构的,输出“Yes”,否则输出“No”。

    输入样例1(对应图1):

    8
    A 1 2
    B 3 4
    C 5 -
    D - -
    E 6 -
    G 7 -
    F - -
    H - -
    8
    G - 4
    B 7 6
    F - -
    A 5 1
    H - -
    C 0 -
    D - -
    E 2 -
    

    输出样例1:

    Yes
    

    输入样例2(对应图2):

    8
    B 5 7
    F - -
    A 0 3
    C 6 -
    H - -
    D - -
    G 4 -
    E 1 -
    8
    D 6 -
    B 5 -
    E - -
    H - -
    C 0 2
    G - 3
    F - -
    A 1 4
    

    输出样例2:

    No

    本题使用结构数组(静态链表)存储二叉树
    结构定义:
    #define MaxTree 10
    #define ElementType char
    #define Tree int
    #define Null -1
    
    struct TreeNode
    {
        ElementType Element;
        Tree Left;
        Tree Right;
    }T1[MaxTree], T2[MaxTree];

    每个结点包含一个值和左右节点在数组中的位置

    程序整体结构:

    1、根据输入,构建二叉树

    int BuildTree(struct TreeNode T[])
    {
        int N, i, root = Null;
        char cl, cr;
        scanf("%d", &N);
        if(N){
            int check[MaxTree];//用于判断根节点
            for(i = 0; i < N; i++){
                check[i] = 0;
            }
    
    
            for (i = 0; i < N; i++){    
                getchar();
                scanf("%c %c %c", &T[i].Element, &cl, &cr);
                if (cl != '-'){
                    T[i].Left = cl - '0';
                    check[T[i].Left] = 1;
                }else{
                    T[i].Left = Null;
                }
    
                if (cr != '-'){
                    T[i].Right = cr - '0';
                    check[T[i].Right] = 1;
                }
                else{
                    T[i].Right = Null;
                }
            }
    
    
            for (i = 0; i < N; i++){
                if (0 == check[i]){
                    root = i;
                    break;
                }
            }
        }
        return root;
    }

    要注意的是,要将换行过滤,避免存入结构数组里

    getchar();
    scanf("%c %c %c", &T[i].Element, &cl, &cr);

    如何判断根节点?

    未被指向过的节点就是根节点(节点存在,但对应的数组下标从未出现在其他节点的Left和Right

    对应程序,使用check数组变量:
    1、数组长度和节点个数一样,初始化为0
    2、一旦某个节点有指向信息,chenck数组对应下标处置1

    输入全部处理完成后,依然保持0的就是从未被指向过的节点,就是想要的根节点


    2、判断二叉树同构:
    int Isomorphic(Tree R1, Tree R2)
    {
        if ((R1 == Null) && (R2 == Null)){
            return 1;
        }
    
        //对应一个树存在某个节点,而另一个树没有该节点
        else if ((R1 == Null && R2 != Null) || (R2 == Null && R1 != Null)){
            return 0;
        }
    
        else if (T1[R1].Element != T2[R2].Element)
        {
            return 0;
        }
    
        else if (Isomorphic(T1[R1].Left, T2[R2].Left) && Isomorphic(T1[R1].Right, T2[R2].Right)) {
            return 1;
        }
        else if (Isomorphic(T1[R1].Left, T2[R2].Right) && Isomorphic(T1[R1].Right, T2[R2].Left)){
            return 1;
        }
    
        return  0;
    }

    逻辑判断要从大处着眼

    只要R1和R2不为空,就去判断它们的左右子树是否同构,不需要多此一举的判断R1、R2的左又子节点是否为空,(子节点是否为空自然会在下一次递归调用中判断),递归要做到只关心当次循环


    完整程序:
      1 #include<iostream>
      2 using std::cout;
      3 using std::endl;
      4 
      5 #define MaxTree 10
      6 #define ElementType char
      7 #define Tree int
      8 #define Null -1
      9 
     10 struct TreeNode
     11 {
     12     ElementType Element;
     13     Tree Left;
     14     Tree Right;
     15 }T1[MaxTree], T2[MaxTree];
     16 
     17 /*
     18 8
     19 A 1 2
     20 B 3 4
     21 C 5 -
     22 D - -
     23 E 6 -
     24 G 7 -
     25 F - -
     26 H - -
     27 8
     28 G - 4
     29 B 7 6
     30 F - -
     31 A 5 1
     32 H - -
     33 C 0 -
     34 D - -
     35 E 2 -
     36 */
     37 
     38 
     39 int BuildTree(struct TreeNode T[])
     40 {
     41     int N, i, root = Null;
     42     char cl, cr;
     43     scanf("%d", &N);
     44     if(N){
     45         int check[MaxTree];//用于判断根节点
     46         for(i = 0; i < N; i++){
     47             check[i] = 0;
     48         }
     49 
     50 
     51         for (i = 0; i < N; i++){    
     52             getchar();
     53             scanf("%c %c %c", &T[i].Element, &cl, &cr);
     54             if (cl != '-'){
     55                 T[i].Left = cl - '0';
     56                 check[T[i].Left] = 1;
     57             }else{
     58                 T[i].Left = Null;
     59             }
     60 
     61             if (cr != '-'){
     62                 T[i].Right = cr - '0';
     63                 check[T[i].Right] = 1;
     64             }
     65             else{
     66                 T[i].Right = Null;
     67             }
     68         }
     69 
     70 
     71         for (i = 0; i < N; i++){
     72             if (0 == check[i]){
     73                 root = i;
     74                 break;
     75             }
     76         }
     77     }
     78     return root;
     79 }
     80 
     81 
     82 int Isomorphic(Tree R1, Tree R2)
     83 {
     84     if ((R1 == Null) && (R2 == Null)){
     85         return 1;
     86     }
     87 
     88     //对应一个树存在某个节点,而另一个树没有该节点
     89     else if ((R1 == Null && R2 != Null) || (R2 == Null && R1 != Null)){
     90         return 0;
     91     }
     92 
     93     else if (T1[R1].Element != T2[R2].Element)
     94     {
     95         return 0;
     96     }
     97 
     98     else if (Isomorphic(T1[R1].Left, T2[R2].Left) && Isomorphic(T1[R1].Right, T2[R2].Right)) {
     99         return 1;
    100     }
    101     else if (Isomorphic(T1[R1].Left, T2[R2].Right) && Isomorphic(T1[R1].Right, T2[R2].Left)){
    102         return 1;
    103     }
    104 
    105     return  0;
    106 }
    107 
    108 int main()
    109 {
    110     freopen("data.txt", "r", stdin);//输入重定向,方便调试
    111     Tree r1, r2;
    112 
    113     r1 = BuildTree(T1);
    114     r2 = BuildTree(T2);
    115     if (Isomorphic(r1, r2)){
    116         cout<< "Yes"<<endl ;
    117     }
    118     else
    119     {
    120         cout << "No" << endl;
    121     }
    122 
    123     return 0;
    124 }
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