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  • c实现树(二叉树)的建立和遍历算法(一)(前序,中序,后序)

       最近学习树的概念,有关二叉树的实现算法记录下来。。。

       不过学习之前要了解的预备知识:树的概念;二叉树的存储结构;二叉树的遍历方法。。

        二叉树的存储结构主要了解二叉链表结构,也就是一个数据域,两个指针域,(分别为指向左右孩子的指针),从下面程序1,二叉树的存储结构可以看出。

        二叉树的遍历方法:主要有前序遍历,中序遍历,后序遍历,层序遍历。(层序遍历下一篇再讲,本篇主要讲的递归法)

       下篇主要是非递归遍历,之后会有c++模板实现  二叉树 二叉搜索树(用于动态查找)

    如这样一个二叉树:

    它的前序遍历顺序为:ABDGHCEIF(规则是先是根结点,再前序遍历左子树,再前序遍历右子树)

    它的中序遍历顺序为:GDHBAEICF(规则是先中序遍历左子树,再是根结点,再是中序遍历右子树)

    它的后序遍历顺序为:GHDBIEFCA(规则是先后序遍历左子树,再是后序遍历右子树,再是根结点)

    如果不懂的话,可以参看有关数据结构的书籍。。

    1,二叉树的存储结构(二叉链表)

    //二叉树的二叉链表结构,也就是二叉树的存储结构,1个数据域,2个指针域(分别指向左右孩子)
    
    typedef  struct BiTNode
    {
        ElemType data;
        struct BiTNode *lchild, *rchild;
    }BiTNode, *BiTree;

     2,首先要建立一个二叉树,建立二叉树必须要了解二叉树的遍历方法。

    //二叉树的建立,按前序遍历的方式建立二叉树,当然也可以以中序或后序的方式建立二叉树
    void CreateBiTree(BiTree *T)
    {
        ElemType ch;
        cin >> ch;
        if (ch == '#')
            *T = NULL;  //保证是叶结点
        else
        {
            *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
            //if (!*T)
                //exit(OVERFLOW); //内存分配失败则退出。
            (*T)->data = ch;//生成结点
            CreateBiTree(&(*T)->lchild);//构造左子树
            CreateBiTree(&(*T)->rchild);//构造右子树    
        }
    }

    3.二叉树的遍历(递归方式,非递归方式见下篇:树(二叉树)的建立和遍历算法(二)):

    主要有三种方法:

    /递归方式前序遍历二叉树
    void PreOrderTraverse(BiTree T, int level)
    {
        if (T == NULL)
            return;
    /*此处表示对遍历的树结点进行的操作,根据你自己的要求进行操作,这里只是输出了结点的数据*/ //operation1(T->data); operation2(T->data, level); //输出了层数 PreOrderTraverse(T->lchild, level + 1); PreOrderTraverse(T->rchild, level + 1); } //递归方式中序遍历二叉树 void InOrderTraverse(BiTree T,int level) { if(T==NULL) return; InOrderTraverse(T->lchild,level+1); //operation1(T->data); operation2(T->data, level); //输出了层数 InOrderTraverse(T->rchild,level+1); } //递归方式后序遍历二叉树 void PostOrderTraverse(BiTree T,int level) { if(T==NULL) return; PostOrderTraverse(T->lchild,level+1); PostOrderTraverse(T->rchild,level+1); //operation1(T->data); operation2(T->data, level); //输出了层数 }

    4.完整代码:

    #include<iostream>
    #include<stdlib.h>
    using namespace std;
    
    typedef char ElemType;
    
    //二叉树的二叉链表结构,也就是二叉树的存储结构,1个数据域,2个指针域(分别指向左右孩子)
    
    typedef  struct BiTNode
    {
        ElemType data;
        struct BiTNode *lchild, *rchild;
    }BiTNode, *BiTree;
    
    //二叉树的建立,按前序遍历的方式建立二叉树,当然也可以以中序或后序的方式建立二叉树
    void CreateBiTree(BiTree *T)
    {
        ElemType ch;
        cin >> ch;
        if (ch == '#')
            *T = NULL;  //保证是叶结点
        else
        {
            *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
            //if (!*T)
                //exit(OVERFLOW); //内存分配失败则退出。
            (*T)->data = ch;//生成结点
            CreateBiTree(&(*T)->lchild);//构造左子树
            CreateBiTree(&(*T)->rchild);//构造右子树    
        }
    }
    //表示对遍历到的结点数据进行的处理操作,此处操作是将树结点前序遍历输出
    void operation1(ElemType ch)
    {
        cout << ch << " ";
    }
    //此处在输出的基础上,并输出层数
    void operation2(ElemType ch, int level)
    {
           cout << ch << "在第" << level << "" << endl;
    }
    
    
    //递归方式前序遍历二叉树
    void PreOrderTraverse(BiTree T, int level)
    {
        if (T == NULL)
            return;
    /*此处表示对遍历的树结点进行的操作,根据你自己的要求进行操作,这里只是输出了结点的数据*/
        //operation1(T->data);
        operation2(T->data, level); //输出了层数
    
        PreOrderTraverse(T->lchild, level + 1);
        PreOrderTraverse(T->rchild, level + 1);
    }
    
    //递归方式中序遍历二叉树
    
    void InOrderTraverse(BiTree T,int level)
    {
    if(T==NULL)
    return;
    InOrderTraverse(T->lchild,level+1);
    
    //operation1(T->data);
    operation2(T->data, level); //输出了层数
    
    InOrderTraverse(T->rchild,level+1);
    }
    
    //递归方式后序遍历二叉树
    
    void PostOrderTraverse(BiTree T,int level)
    {
    if(T==NULL)
    return;
    PostOrderTraverse(T->lchild,level+1);
    PostOrderTraverse(T->rchild,level+1);
    
    //operation1(T->data);
    operation2(T->data, level); //输出了层数
    }
    
    
    int main()
    {
        int level = 1; //表示层数
        BiTree T = NULL;
        cout << "请以前序遍历的方式输入扩展二叉树:"; //类似输入AB#D##C##
        CreateBiTree(&T);// 建立二叉树,没有树,怎么遍历
    
        cout << "递归前序遍历输出为:" << endl;
        PreOrderTraverse(T, level);//进行前序遍历,其中operation1()和operation2()函数表示对遍历的结点数据进行的处理操作
        cout << endl;
    
        cout << "递归中序遍历输出为:" << endl;
        InOrderTraverse(T, level);
        cout << endl;
    
        cout << "递归后序遍历输出为:" << endl;
        PostOrderTraverse(T, level);
        cout << endl;
    
        return 0;
    }

    注意:这里有几个知识点补充下:

    (1)建立二叉树时,这里是以前序遍历的方式,输入的是扩展二叉树,也就是要告诉计算机什么是叶结点,否则将一直递归,当输入“#”时,指针指向NULL,说明是叶结点。

    如图为扩展二叉树:(前序遍历为:ABDG##H###CE#I##F##)

    (2)operation1( )函数只是对各个结点的输出;

            operation2( )函数不仅输出了各个结点,同时输出了结点所在的层数。(调试时可以只先运行一个)

    5.运行结果

    只是运行了operation2( )函数,有层数输出:

    或者运行只运行operation1( )函数

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