带你手撕链式二叉树—【C语言】

简介: 带你手撕链式二叉树—【C语言】

前言:

普通二叉树的增删查改没有意义?那我们为什么要先学习普通二叉树呢?

给出以下两点理由:

1.为后面学习更加复杂的二叉树打基础。(搜索二叉树、ALV树、红黑树、B树系列—多叉平衡搜索树)

2.有很多二叉树的OJ算法题目都是出在普通二叉树的基础上


让我们开始数据结构链式二叉树之旅吧!!!


1. 链式二叉树的遍历

1.1 前序、中序以及后序遍历概念


按照规则,二叉树的遍历有:前序/中序/后序的递归结构遍历


1. 前序遍历(Preorder Traversal 亦称先序遍历)——访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之前。     访问顺序—— 根 —> 左子树—>右子树


2. 中序遍历(Inorder Traversal)——访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之中(间)。


           访问顺序—— 左子树—>根 —>右子树


3. 后序遍历(Postorder Traversal)——访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之后。


            访问顺序—— 左子树—>右子树—>根


举例




1.2 前序、中序以及后序遍历代码实现

1.2.1创建二叉树节点

typedef int BTDataType;
typedef struct BinaryTreeNode
{
  struct BinaryTreeNode* left; //左子树
  struct BinaryTreeNode* right;//右子树
  BTDataType data;//数据
}BTNode;


1.2.2 手动搓出一颗二叉树

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int BTDataType;
typedef struct BinaryTreeNode
{
  struct BinaryTreeNode* left;
  struct BinaryTreeNode* right;
  BTDataType data;
}BTNode;
BTNode* BuyNode(BTDataType x)
{
  BTNode* node = (BTNode*)malloc(sizeof(BTNode));
  assert(node);
  node->data = x;
  node->left = NULL;
  node->right = NULL;
  return node;
}
BTNode* CreatBinaryTree()  //搓树
{
  BTNode* node1 = BuyNode(1);
  BTNode* node2 = BuyNode(2);
  BTNode* node3 = BuyNode(3);
  BTNode* node4 = BuyNode(4);
  BTNode* node5 = BuyNode(5);
  BTNode* node6 = BuyNode(6);
  node1->left = node2;
  node1->right = node4;
  node2->left = node3;
  node4->left = node5;
  node4->right = node6;
  return node1;
}
void PreOrder(BTNode* root) //前序遍历
{
  if (root == NULL)
  {
    printf("# ");
    return;
  }
  printf("%d ", root->data);
  PreOrder(root->left);
  PreOrder(root->right);
}
void InOrder(BTNode* root)//中序遍历
{
  if (root == NULL)
  {
    printf("# ");
    return;
  }
  InOrder(root->left);
  printf("%d ", root->data);
  InOrder(root->right);
}
void PostOrder(BTNode* root)//后序遍历
{
  if (root == NULL) {
    printf("# ");
    return;
  }
  PostOrder(root->left);
  PostOrder(root->right);
  printf("%d ", root->data);
}
int main()
{
  BTNode* root = CreatBinaryTree();
  PreOrder(root);//前序遍历
  printf("\n");
  InOrder(root);//中序遍历
  printf("\n");
  PostOrder(root);//后序遍历
  printf("\n");
  return 0;
}

1.2.3 代码结果


1.2.4 递归展开图

(学习二叉树的链式结构,一定要学会画递归展开图)

注意:访问到空树的时候,return的时候不是结束递归,是返回到函数被调用的地方

下面是前序遍历的左子树的递归展开图(右子树原理同理) 》》》


2. 求二叉树节点的个数

2.1 全局count的方式(不推荐)

在写代码的过程中要尽量少使用全局变量,这里也是一样的,采用全局变量会有下面的问题:

我们在调用两次的情况下,count会加倍

代码实现

int count = 0;
void TreeSize1(BTNode* root)
{
  if (root == NULL)
  {
    return;
  }
  ++count;
  TreeSize1(root->left);
  TreeSize1(root->right);
}



2.2 采用分治的思路

将一颗二叉树分解为3个部分——根节点、左子树、右子树

代码实现:

int TreeSize2(BTNode* root)
{
  return root == NULL ? 0 :
    TreeSize2(root->left) + TreeSize2(root->right) + 1;
}

递归展开图

注意:这里的二叉树和上面的不一样(但是计算方式的大致一样的)

蓝色的数字是递归的次序

红色的数字1,表示返回节点的个数——最后是左子树返回3、右子树返回3、+1,一共是7个节点(可以看出,+1都是递归返回的时候加)


3. 求二叉树叶子节点的个数


思路分析

什么是叶子节点呢  ——> 左右孩子都是空的节点      像上面的二叉树节点个数就是3


怎么控制呢 ——> 1. 二叉树是空树的


                            2. 二叉树就一个根节点(也就是左右子树为空)


                            3. 到了第三点,那就直接递归到空,递归到空,就进入第二点,返回1



代码实现

int TreeLeafSize(BTNode* root)
{
  if (root == NULL)
    return 0;
  if (root->left== NULL && root->right == NULL)
    return 1;
  return TreeLeafSize(root->left) + TreeLeafSize(root->right);
}


4. 求二叉树第k层的节点数量



思路分析

方法:转换成最小规模的子问题


思路:求第k层的节点,转换成左子树的第k-1层+右子树的第k-1层


每递归一次,k都会-1,当k=1时,就会返回1(也可以看出k不可能减到0)


注意点1:这里的k不能写成k--的形式,递归左子树的时候就k--的话,会改变k,到递归右子树的时候就会出问题


注意点2:重要的事情说三遍!!!  return是返回函数被调用的地方,不是结束整个递归


代码实现

int TreeKLevel(BTNode* root, int k)
{
  assert(k >= 1);
  if (root == NULL)
    return 0;
  if (k == 1)
    return 1;
  return TreeKLevel(root->left, k - 1)
    + TreeKLevel(root->right, k - 1);
}


递归展开图(部分)

  链式二叉树的知识点比较多,小余在这里分成两部分来写,感兴趣的可以等我的下一期哦!!!

如果觉得文章不错,期待你的一键三连哦,你个鼓励是我创作的动力之源,让我们一起加油,顶峰相见!!!

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