二叉树遍历——递归链式(C语言实现)(上)

简介: 二叉树遍历——递归链式(C语言实现)

前,中,后序遍历

首先我们定义一个结构体,链式储存,那么肯定有一个左孩子和右孩子,自身也要储存值。

typedef char BTDataType;//重命名,方便更改类型
typedef struct BinaryTreeNode
{
  BTDataType _data;//自身储存值
  struct BinaryTreeNode* _left;//左孩子
  struct BinaryTreeNode* _right;//右孩子
}BTNode;

先创建如下的二叉树:

如果二叉树是这种情况,前中后怎么进行遍历呢?

前序遍历:

前序是先访问根节点,再访问左子树,最后访问右子树。(这里要注意,B是A的左子树,C是A的右子树,D是B的左子树,以此类推)

遍历都是从根节点进入的,那么我们第一个访问的肯定是A,然后访问的是结点B,正常来说又要访问结点的C了,但是B结点也有子孙,所以要先访问B的所有子孙才能访问C的子孙。

递归到D结点之后,D就是根节点,两边的空指针就是左右孩子,先进入左孩子,因为是空指针,所以返回到D,再进行右孩子的访问,右孩子也是个空指针,那么也返回到D,D的所有子孙都访问完之后返回B, 然后又要访问B的右边的子孙(也是右树)。

那么顺序就是:A->B->D->NULL->NULL-> E->G->NULL->NULL->NULL->C->F->H->NULL->NULL->I->NULL->NULL->NULL

代码实现:

void BinaryTreePrevOrder(BTNode* root)//最初传入的就是祖先结点A
{
  if (root == NULL)//如果遇到空结点就返回
  {
    printf("NULL ");
    return;
  }
  printf("%c ", root->_data);//打印每个结点中的内容,也等于访问该节点
  BinaryTreePrevOrder(root->_left);//进入左
  BinaryTreePrevOrder(root->_right);//进入右
}

先写一个函数来测试一下这段函数有没有作用:

void test1()
{
  BTNode n1;
  BTNode n2;
  BTNode n3;
  BTNode n4;
  BTNode n5;
  BTNode n6;
  BTNode n7;
  BTNode n8;
  BTNode n9;
  n1._data = 'A';
  n1._left = &n2;
  n1._right = &n3;
  n2._data = 'B';
  n2._left = &n4;
  n2._right =&n5;
  n3._data = 'C';
  n3._left = &n6;
  n3._right = NULL;
  n4._data = 'D';
  n4._left = NULL;
  n4._right = NULL;
  n5._data = 'E';
  n5._left = &n7;
  n5._right = NULL;
  n6._data = 'F';
  n6._left = &n8;
  n6._right = &n9;
  n7._data = 'G';
  n7._left = NULL;
  n7._right = NULL;
  n8._data = 'H';
  n8._left = NULL;
  n8._right = NULL;
  n9._data = 'I';
  n9._left = NULL;
  n9._right = NULL;
  BinaryTreePrevOrder(&n1);
}
int main()
{
  test1();
  return 0;
}

结果没错。

刚调用这个函数的时候传入的就是祖先节点,不为空就直接打印,然后进入左子树,和右子树,不为空就打印,是空就返回,返回的时候就在原来调用函数的位置,这里最重要的就是顺序。

中序遍历

中序遍历是,先访问左子树,再访问根,最后访问右子树。

知道前序遍历就好办了,那么这里调整一下递归的顺序就好了。

void BinaryTreeInOrder(BTNode* root)//左 根 右
{
  if (root == NULL)
  {
    printf("NULL ");
    return;
  }
  BinaryTreeInOrder(root->_left);
  printf("%c ", root->_data);
  BinaryTreeInOrder(root->_right);
}

递归到D结点的时候再进入D的左子树,发现是空指针返回,然后返回到D的位置在访问D,最后再进行D右子树的访问。

因为一开始并没有进行打印的操作,所以在进入D左边的空指针之前就没有打印途中的A B D,这就是顺序的重要性。

后序遍历

后序遍历是:先访问左,在访问右,在访问根。

这里只要把打印的事情放到最后就好了。

void BinaryTreePostOrder(BTNode* root)//左 右 根
{
  if (root == NULL)
  {
    printf("NULL ");
    return;
  }
  BinaryTreePostOrder(root->_left);//还是先从左开始访问,一直到底
  BinaryTreePostOrder(root->_right);
  printf("%c ", root->_data);
}

递归到D的位置的时候,先进入D的左树,发现是空指针就返回,返回之后是在D的位置,这里一定不要打印,再进入D的右树,发现是空指针然后返回,这样D的左子树和右子树都访问完成了,最后在进行D的访问。

结点个数与叶子个数

结点个数

计算节点个数可以定义一个全局的静态变量,但是缺点很明显,每次计算完都要重新值置为零,很麻烦。

我们可以利用函数的返回值和递归解决这个问题,核心思路是这样的:

例:

总数应该是祖先结点A+左子树+右子树,左子树里面还有左子树+右子树,右子树里面还有左子树和右子树,就和上面的遍历差不多的逻辑。

int BinaryTreeSize(BTNode* root)
{
  if (root == NULL)
  {
    return 0;//如果到了空指针就返回0
  }
  return BinaryTreeSize(root->_left) + 
    BinaryTreeSize(root->_right) + 1;//没到空指针就记住这个结点,并且知道找到空指针为止
}

如果找到不是空的结点就用+1记住该节点,遇到空结点就返回0。

这样就不会出现静态全局变量需要重置的问题了。

叶子数量

计算叶子的数量,就要找叶子节点的特点,叶子的特点是孩子节点都是空。

例:

B,D结点的两个孩子都是空,所以是叶子节点,那么代码实现只需要判断一下就可以了。

int BinaryTreeLeafSize(BTNode* root)
{
  if (root == NULL)
  {
    return 0;
  }
  if (root->_left == NULL && root->_right == NULL)
  {
    return 1;//如果孩子都为空就返回1,说明这个结点是叶子节点
  }
  return BinaryTreeLeafSize(root->_left) + BinaryTreeLeafSize(root->_right);//调用左子树和右子树
}

求第k层的结点个数与树的高度

求k层的节点个数

例:

想访问这棵树的第三层,那么这层就等于左子树和右子树的第二层,也就等于k-1,那么直到k等于1,说明这里就是我们要访问的结点。

遇到空就返回0,遇到该层结点就返回1,比如说这棵树,A->B->NULL返回0到B的位置,B->D,到达该层数,返回1到B,然后到A的右子树进行访问。

int BinaryTreeLevelKSize(BTNode* root, int k)
{
  assert(k > 0);//不能是负数
  if (root == NULL)
  {
    return 0;
  }
  if (k == 1)
  {
    return 1;
  }
  return BinaryTreeLevelKSize(root->_left, k - 1) + BinaryTreeLevelKSize(root->_right, k - 1);
}

树的高度

例:

思路是,找A的左子树和右子树,最后比一比谁的更长,A的左子树最长的是D,长度为2,右子树最长的是C,长度为1,所以这棵树的高度为2。

int TreeHeight(BTNode* root)
{
  if (root == NULL)
  {
    return 0;
  }
  int x = TreeHeight(root->_left);
  int y = TreeHeight(root->_right);
  return x > y ? x + 1: y + 1;//+1是记录非空结点
}

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