举例讲解C语言程序中对二叉树数据结构的各种遍历方式

2025-05-29 0 102

二叉树遍历的基本思想

二叉树遍历本质上其实就是入栈出栈的问题,递归算法简单且容易理解,但是效率始终是个问题。非递归算法可以清楚的知道每步实现的细节,但是乍一看不想递归算法那么好理解,各有各的好处吧。接下来根据下图讲讲树的遍历

举例讲解C语言程序中对二叉树数据结构的各种遍历方式

1、先序遍历:先序遍历是先输出根节点,再输出左子树,最后输出右子树。上图的先序遍历结果就是:ABCDEF

2、中序遍历:中序遍历是先输出左子树,再输出根节点,最后输出右子树。上图的中序遍历结果就是:CBDAEF

3、后序遍历:后序遍历是先输出左子树,再输出右子树,最后输出根节点。上图的后序遍历结果就是:CDBFEA

其中,后序遍历的非递归算法是最复杂的,我用了一个标识符isOut来表明是否需要弹出打印。因为只有当节点的左右子树都打印后该节点 才能弹出栈打印,所以标识isOut为1时打印,isOut初始值为0,这主要是为了处理非叶子节点。由后序遍历的原理决定,左右子树都被打印该节点才能打印,所以该节点肯定会被访问2次,第一次的时候不要打印,第二次打印完右子树的时候打印。叶子节点打印完后将isOut置为1。(纯粹是自己想的,应该还有逻辑更简单的算法)

实例
构造和遍历

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#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

typedef struct _NODE//节点结构

{

struct _NODE* leftChild;

int value;

struct _NODE* rightChild;

} NODE, *PNODE;

PNODE createNode(int value){//创建一个新节点

PNODE n = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));

n->value = value;

n->leftChild = NULL;

n->rightChild = NULL;

return n;

}

PNODE insertLeftChild(PNODE parent, int value){//在指定节点上插入左节点

return (parent->leftChild = createNode(value));

}

PNODE insertRightChild(PNODE parent, int value){//在指定节点上插入左节点

return (parent->rightChild = createNode(value));

}

void createBTree(PNODE root, int i){//向树中插入一些元素

if (i == 0)

{

return;

}

else{

PNODE l = insertLeftChild(root, i * 10 + 1);

PNODE r = insertRightChild(root, i * 10 + 2);

createBTree(l, --i);

createBTree(r, i);

}

}

void printDLR(PNODE root){//先序遍历:对每一刻子树都是根->左->右的顺序

if (root == NULL)

{

return;

}

printf("%-4d", root->value);

printDLR(root->leftChild);

printDLR(root->rightChild);

}

void printLDR(PNODE root){//中序遍历:

if (root == NULL)

{

return;

}

printLDR(root->leftChild);

printf("%-4d", root->value);

printLDR(root->rightChild);

}

void printLRD(PNODE root){//后序遍历

if (root == NULL)

{

return;

}

printLRD(root->leftChild);

printLRD(root->rightChild);

printf("%-4d", root->value);

}

void main(){

PNODE root = createNode(0);//创建根节点

createBTree(root, 3);

printf("先序遍历: ");

printDLR(root);//遍历

printf("\\n中序遍历: ");

printLDR(root);

printf("\\n后序遍历: ");

printLRD(root);

printf("\\n");

}

举例讲解C语言程序中对二叉树数据结构的各种遍历方式

执行结果:

举例讲解C语言程序中对二叉树数据结构的各种遍历方式

先序遍历

举例讲解C语言程序中对二叉树数据结构的各种遍历方式

中序遍历

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后序遍历

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C++中可以使用类模板,从而使节点值的类型可以不止限定在整型:

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#include <iostream.h>

template <class T> class Node//节点类模板

{

public:

Node(T value):value(value)//构造方法

{

leftChild = 0;

rightChild = 0;

}

Node* insertLeftChild(T value);//插入左孩子,返回新节点指针

Node* insertRightChild(T vallue);//插入右孩子

void deleteLeftChild();//删左孩子

void deleteRightChild();//删右孩子

void showDLR();//先序遍历

void showLDR();//中序遍历

void showLRD();//后序遍历

protected:

T value;//节点值

Node* leftChild;//左孩子指针

Node* rightChild;//右孩子指针

private:

};

template <class T> Node<T>* Node<T>::insertLeftChild(T value){//插入左孩子

return (this->leftChild = new Node(value));

}

template <class T> Node<T>* Node<T>::insertRightChild(T value){//插入右孩子

return (this->rightChild = new Node(value));

}

template <class T> void Node<T>::deleteLeftChild(){//删除左孩子

delete this->leftChild;

this->leftChild = 0;

}

template <class T> void Node<T>::deleteRightChild(){//删除右孩子

delete this->rightChild;

this->rightChild = 0;

}

template <class T> void Node<T>::showDLR(){//先序遍历

cout<<this->value<<" ";

if (leftChild)

{

leftChild->showDLR();

}

if (rightChild)

{

rightChild->showDLR();

}

}

template <class T> void Node<T>::showLDR(){//中序遍历

if (leftChild)

{

leftChild->showLDR();

}

cout<<this->value<<" ";

if (rightChild)

{

rightChild->showLDR();

}

}

template <class T> void Node<T>::showLRD(){//后序遍历

if (leftChild)

{

leftChild->showLRD();

}

if (rightChild)

{

rightChild->showLRD();

}

cout<<this->value<<" ";

}

template <class T> void createSomeNodes(Node<T>* root, int i, T base){//构建一个二叉树

if (i == 0)

{

return;

}

Node<T>* l = root->insertLeftChild(i + base);

Node<T>* r = root->insertRightChild(i + base);

createSomeNodes(l, --i, base);

createSomeNodes(r, i, base);

}

template <class T> void showTest(Node<T>* root){//显示各种遍历方式结果

cout<<"先序遍历: ";

root->showDLR();

cout<<endl<<"中序遍历: ";

root->showLDR();

cout<<endl<<"后序遍历: ";

root->showLRD();

cout<<endl;

}

void main(){

Node<int> *root1 = new Node<int>(0);

createSomeNodes(root1, 3, 0);

cout<<"整型:"<<endl;

showTest(root1);

Node<char> *root2 = new Node<char>('a');

createSomeNodes(root2, 3, 'a');

cout<<"字符型:"<<endl;

showTest(root2);

Node<float> *root3 = new Node<float>(0.1f);

createSomeNodes(root3, 3, 0.1f);

cout<<"浮点型:"<<endl;

showTest(root3);

}

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