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二叉树(Binary Tree)相关算法的实现(一)
2015-07-20 18:03:12 】 浏览:2705
Tags:Binary Tree 相关 算法 实现
写在前面:
二叉树是比较简单的一种数据结构,理解并熟练掌握其相关算法对于复杂数据结构的学习大有裨益
一.二叉树的创建
[不喜欢理论的点我跳过>>]
所谓的创建二叉树,其实就是让计算机去存储这个特殊的数据结构(特殊在哪里?特殊在它是我们自定义的)
首先,计算机内部存储都是线性的,而我们的树形结构是一种层级的,计算机显然无法理解,计算机能够接受的原始数据类型并不能满足我们的需求
所以,只好自定义一种数据结构来表示层级关系
实际上是要定义结构 + 操作,结构是为操作服务的,举个例子,我们要模拟买票的过程,现有的数据结构无法满足我们的需求(不要提数组...),我们需要的操作可能是:
1.获取站在买票队伍最前面的人
2.把买好票的人踢出队伍
3.第一个人买完票后,他后面的所有人都要“自觉”地向前移动
明确了这三个操作,再根据操作来定义结构,最后我们得到了队列(数组/链表 + 对应的函数)
二叉树也是这样,计算机看到的只是结构 + 操作,结构是Node集合(二叉链表),操作是创建、遍历、查找等等函数
结点:
struct bt
{
char data;
struct bt *left;
struct bt *right;
};
结点就是一个桶,两只手(桶里装数据,两只手伸出去抓左右两个孩子)
操作:
//createBT();
//printBT();
//deleteNode(Node node);
//...
-------上面是对二叉树的理解,下面是创建二叉树具体实现-------
二叉树的创建过程其实就是遍历过程(此处指递归方式),我们知道二叉树的任何一种遍历方式都可以把树形结构线性化(简单的说就是一组遍历结果可以唯一的表示一颗二叉树),因此可以根据遍历结果来还原一颗二叉树
先序遍历递归建树的具体思路:
1.读入当前根结点的数据
2.如果是空格,则将当前根置为空,否则申请一个新结点,存入数据
3.用当前根结点的左指针和右指针进行递归调用,创建左右子树
语言描述可能不太好懂,代码如下:
struct bt
{
char data;
struct bt *left;
struct bt *right;
};
void createBT(struct bt ** root)
{
char c;
c=getchar();
if(c == ' ')*root=NULL;//若为空格则置空
else
{
*root=(struct bt *)malloc(sizeof(struct bt));//申请新结点
(*root)->data=c;//存入数据
createBT(&((*root)->left));//建立当前结点的左子树
createBT(&((*root)->right));//建立当前结点的右子树
}
}
例如,如果我们要建立一个二叉树a(b, c),只要输入它的先序遍历结果ab××c××即可(×表示空格),其余两种建树方式于此类似,不再详述,至于非递归的建树方法参见下面的非递归遍历,非常相似
二.遍历
遍历在实现方式上有递归与非递归两种方式,所谓的非递归其实是由递归转化而来的(手动维护一个栈),开销(内存/时间)上可能非递归的更好一些,毕竟操作系统的栈中维护的信息更多,现场的保存与恢复开销都要更大一些
在遍历顺序上有3种方式:
1.先序遍历(根-左-右)
2.中序遍历(左-根-右)
3.后序遍历(左-右-根)
举个例子,二叉树a(b, c(d, e))的三种遍历结果分别是:
1.abcde
2.badce
3.bdeca
-------下面看看后序遍历的递归与非递归实现,其余的与之类似-------
后序遍历递归:
void postOrder(struct bt * root)
{
if(root == NULL)return;
else
{
postOrder(root->left);
postOrder(root->right);
putchar(root->data);
}
}
后序遍历非递归:
void postOrder(struct st* root)
{
struct st* stack[100];//声明结点栈
int top=-1;//栈顶索引
struct bt* p=root;//当前结点(present)
struct bt* q=NULL;//上一次处理的结点
while(p!=NULL||top!=-1)
{
for(;p!=NULL;p=p->left)stack[++top]=p;//遍历左子树
if(top!=-1)
{
p=stack[top];
if(p->right==NULL||p->right==q)//无右孩子,或右孩子已经遍历过
{
putchar(p->data);//输出根结点
q=p;
p=stack[top];
top--;
p=NULL;
}
else p=p->right;//遍历右子树
}
}
}
为了描述地更清晰,上面直接实现了栈的操作,当然,更规范的做法是将栈作为一个独立的数据结构封装起来,在我们的函数中调用栈提供的操作函数来进行相关操作
三.输出叶结点
检索特定结点的一系列操作都是建立在遍历的基础上的,输出叶结点就是一个例子,叶结点满足的条件是左右孩子都为空,我们只要在遍历中添加这样的判断条件就可以了
//此处采用先序遍历
void printLeaves(struct bt* root)
{
if(root == NULL)return;
else
{
if(root->left == NULL&&root->right == NULL)putchar(root->data);
else
{
printLeaves(root->left);
printLeaves(root->right);
}
}
}
于此类似的操作有,输出二叉树中满
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