以二叉链表作为二叉树的存储结构,编写以下算法:
(1)统计二叉树的叶结点个数。
[题目分析]如果二叉树为空,返回0,如果二叉树不为空且左右子树为空,返回1,如果二叉树不为空,且左右子树不同时为空,返回左子树中叶子节点个数加上右子树中叶子节点个数。
[算法描述]
int LeafNodeCount(BiTree T) { if(T==NULL) return 0; //如果是空树,则叶子结点个数为0 else if(T->lchild==NULL&&T->rchild==NULL) return 1; //判断结点是否是叶子结点(左孩子右孩子都为空),若是则返回1 else return LeafNodeCount(T->lchild)+LeafNodeCount(T->rchild); }
(2)判别两棵树是否相等。
[题目分析]先判断当前节点是否相等(需要处理为空、是否都为空、是否相等),如果当前节点不相等,直接返回两棵树不相等;如果当前节点相等,那么就递归的判断他们的左右孩子是否相等。
[算法描述]
int compareTree(TreeNode* tree1, TreeNode* tree2) //用分治的方法做,比较当前根,然后比较左子树和右子树 {bool tree1IsNull = (tree1==NULL); bool tree2IsNull = (tree2==NULL); if(tree1IsNull != tree2IsNull) { return 1; } if(tree1IsNull && tree2IsNull) {//如果两个都是NULL,则相等 return 0; }//如果根节点不相等,直接返回不相等,否则的话,看看他们孩子相等不相等 if(tree1->c != tree2->c) { return 1; } return (compareTree(tree1->left,tree2->left)&compareTree(tree1->right,tree2->right)) (compareTree(tree1->left,tree2->right)&compareTree(tree1->right,tree2->left)); }//算法结束
(3)交换二叉树每个结点的左孩子和右孩子。
[题目分析]如果某结点左右子树为空,返回,否则交换该结点左右孩子,然后递归交换左右子树。
[算法描述]
void ChangeLR(BiTree &T) { BiTree temp; if(T->lchild==NULL&&T->rchild==NULL) return; else { temp = T->lchild; T->lchild = T->rchild; T->rchild = temp; }//交换左右孩子 ChangeLR(T->lchild); //递归交换左子树 ChangeLR(T->rchild); //递归交换右子树 } (4)设计二叉树的双序遍历算法(双序遍历是指对于二叉树的每一个结点来说,先访问这个结点,再按双序遍历它的左子树,然后再一次访问这个结点,接下来按双序遍历它的右子树)。 [题目分析]若树为空,返回;若某结点为叶子结点,则仅输出该结点;否则先输出该结点,递归遍历其左子树,再输出该结点,递归遍历其右子树。 [算法描述] void DoubleTraverse(BiTree T) { if(T == NULL) return; else if(T->lchild==NULL&&T->rchild==NULL) cout<<T->data; //叶子结点输出 else { cout<<T->data; DoubleTraverse(T->lchild); //递归遍历左子树 cout<<T->data; DoubleTraverse(T->rchild); //递归遍历右子树 } }
(5)计算二叉树最大的宽度(二叉树的最大宽度是指二叉树所有层中结点个数的最大值)。
[题目分析] 求二叉树高度的算法见上题。求最大宽度可采用层次遍历的方法,记下各层结点数,每层遍历完毕,若结点数大于原先最大宽度,则修改最大宽度。
[算法描述]
int Width(BiTree bt)//求二叉树bt的最大宽度 {if (bt==null) return (0); //空二叉树宽度为0 else {BiTree Q[];//Q是队列,元素为二叉树结点指针,容量足够大 front=1;rear=1;last=1; //front队头指针,rear队尾指针,last同层最右结点在队列中的位置 temp=0; maxw=0; //temp记局部宽度, maxw记最大宽度 Q[rear]=bt; //根结点入队列 while(front<=last) {p=Q[front++]; temp++; //同层元素数加1 if (p->lchild!=null) Q[++rear]=p->lchild; //左子女入队 if (p->rchild!=null) Q[++rear]=p->rchild; //右子女入队 if (front>last) //一层结束, {last=rear; if(temp>maxw) maxw=temp; //last指向下层最右元素, 更新当前最大宽度 temp=0; }//if }//while return (maxw); }//结束width
(6)用按层次顺序遍历二叉树的方法,统计树中具有度为1的结点数目。
[题目分析]
若某个结点左子树空右子树非空或者右子树空左子树非空,则该结点为度为1的结点
[算法描述]
int Level(BiTree bt) //层次遍历二叉树,并统计度为1的结点的个数 {int num=0; //num统计度为1的结点的个数 if(bt){QueueInit(Q); QueueIn(Q,bt);//Q是以二叉树结点指针为元素的队列 while(!QueueEmpty(Q)) {p=QueueOut(Q); cout<<p->data; //出队,访问结点 if(p->lchild && !p->rchild ||!p->lchild && p->rchild)num++; //度为1的结点 if(p->lchild) QueueIn(Q,p->lchild); //非空左子女入队 if(p->rchild) QueueIn(Q,p->rchild); //非空右子女入队 } // while(!QueueEmpty(Q)) }//if(bt) return(num); }//返回度为1的结点的个数
(7)求任意二叉树中第一条最长的路径长度,并输出此路径上各结点的值。
[题目分析]因为后序遍历栈中保留当前结点的祖先的信息,用一变量保存栈的最高栈顶指针,每当退栈时,栈顶指针高于保存最高栈顶指针的值时,则将该栈倒入辅助栈中,辅助栈始终保存最长路径长度上的结点,直至后序遍历完毕,则辅助栈中内容即为所求。
[算法描述]
void LongestPath(BiTree bt)//求二叉树中的第一条最长路径长度 {BiTree p=bt,l[],s[]; //l, s是栈,元素是二叉树结点指针,l中保留当前最长路径中的结点 int i,top=0,tag[],longest=0; while(p || top>0) {while(p) {s[++top]=p;tag[top]=0; p=p->Lc;} //沿左分枝向下 if(tag[top]==1) //当前结点的右分枝已遍历 {if(!s[top]->Lc && !s[top]->Rc) //只有到叶子结点时,才查看路径长度 if(top>longest) {for(i=1;i<=top;i++) l[i]=s[i]; longest=top; top--;} //保留当前最长路径到l栈,记住最高栈顶指针,退栈 } else if(top>0) {tag[top]=1; p=s[top].Rc;} //沿右子分枝向下 }//while(p!=null||top>0) }//结束LongestPath
(8)输出二叉树中从每个叶子结点到根结点的路径。
[题目分析]采用先序遍历的递归方法,当找到叶子结点*b时,由于*b叶子结点尚未添加到path中,因此在输出路径时还需输出b->data值。
[算法描述]
void AllPath(BTNode *b,ElemType path[],int pathlen) {int i; if (b!=NULL) {if (b->lchild==NULL && b->rchild==NULL) //*b为叶子结点 {cout << " " << b->data << "到根结点路径:" << b->data; for (i=pathlen-1;i>=0;i--) cout << endl; } else {path[pathlen]=b->data; //将当前结点放入路径中 pathlen++; //路径长度增1 AllPath(b->lchild,path,pathlen); //递归扫描左子树 AllPath(b->rchild,path,pathlen); //递归扫描右子树 pathlen--; //恢复环境 } }// if (b!=NULL) }//算法结束