C语言数据结构(16)--二叉树的层序遍历代码实现

简介: 本文目录1. 背景2. 思路3. 代码实现

1. 背景

在上一篇中,我们利用递归很轻易的就实现了二叉树的前序、中序、后续遍历,但是层序遍历仅仅利用递归貌似是解决不了的。

image.png


在如上图的树中,我们如何先从上至下,然后从左至右的按层次进行遍历,即A-B-C-D-E-F-G这样的顺序呢。


2. 思路

每次在访问下一层次节点之前,应该将上一级节点输出,而上一级节点无疑从层次上先于下一级,我们联想到先进先出的队列模型,我们可以利用一个队列,在递归访问二叉树下一层次之前,将本层次的节点放入队列,这样就实现了输出时,也是按层次先后输出的。


之前有一版本写错了,层序遍历应该递归访问队列,每次输出一个层级,而不是递归二叉树。

感谢才情a指出问题,他的博客附上表示敬意

2020.2.25修正一版


3. 代码实现

#include<stdio.h>
#define QUEUE_LENGTH 100 //队列最大元素个数
/*
* 二叉树的层序遍历演示DEMO
* 作者:熊猫大大
* 时间:2019-12-15
*/
//二叉树结构体
typedef struct {
  char data;//数据区域(为了保存ABCD,直接用char当做数据域,便于和文章中的插图对应,稳!)
  struct BinaryTreeNode* left;//左子节点
  struct BinaryTreeNode* right;//右子节点
}BinaryTreeNode;
//为树的当前节点添加左子节点
int addLeftChild(BinaryTreeNode* curNode, char leftData)
{
  //分配新节点
  BinaryTreeNode* leftNode = (BinaryTreeNode*)malloc(sizeof(BinaryTreeNode));
  //为新节点挂载数据
  leftNode->data = leftData;
  //新节点暂时无子节点
  leftNode->left = NULL;
  leftNode->right = NULL;
  //将新节点挂到当前节点下
  curNode->left = leftNode;
  return 1;
}
//为树的当前节点添加右子节点
int addRightChild(BinaryTreeNode* curNode, char rightData)
{
  //分配新节点
  BinaryTreeNode* rightNode = (BinaryTreeNode*)malloc(sizeof(BinaryTreeNode));
  //为新节点挂载数据
  rightNode->data = rightData;
  //新节点暂时无子节点
  rightNode->left = NULL;
  rightNode->right = NULL;
  //将新节点挂到当前节点下
  curNode->right = rightNode;
  return 1;
}
// 队列结构体
struct Queue
{
  BinaryTreeNode element[QUEUE_LENGTH];//队列元素应该是节点指针
  int head;//头部位置
  int tail;//尾部位置
};
//入队
int queueIn(struct Queue* p, BinaryTreeNode *node)
{
  //满了
  if (p->tail>QUEUE_LENGTH - 1)
  {
    return 0;//入队失败
  }
  p->element[p->tail] = *node;
  p->tail++;
  return 1;
}
//出队
int queueOut(struct Queue* p, BinaryTreeNode *node)
{
  if (p->head == p->tail)
    return 0;//出队失败
  *node = p->element[p->head++];
  return 1;
}
// 层序遍历
void leverOrder(struct Queue* queue)
{
  struct Queue newQueue;
  newQueue.head = 0;
  newQueue.tail = 0;
  //上一级出队
  BinaryTreeNode *result=(BinaryTreeNode*)malloc(sizeof(BinaryTreeNode));;
  while (queueOut(queue, result) == 1) {
    printf("%c", result->data);
    //将子节点先加入队列,后续再遍历更深的层次
    if (result->left != NULL) {
      queueIn(&newQueue, result->left);
    }
    if (result->right != NULL) {
      queueIn(&newQueue, result->right);
    }
  }
  leverOrder(&newQueue);
}
//----------------------------------------------------------------------------------------------------测试入口区域
int main()
{
  //初始化队列
  struct Queue queue;
  queue.head = 0;
  queue.tail = 0;
  //设定根节点
  BinaryTreeNode root;
  //根节点A
  root.data = 'A';
  addLeftChild(&root, 'B');
  addRightChild(&root, 'C');
  //为B节点增加子节点
  addLeftChild(root.left, 'D');
  addRightChild(root.left, 'E');
  //为C节点增加子节点
  addLeftChild(root.right, 'F');
  addRightChild(root.right, 'G');
  //为D节点增加子节点
  BinaryTreeNode *b = root.left;
  addLeftChild(b->left, 'H');
  addRightChild(b->left, 'I');
  //为E节点增加子节点
  addRightChild(b->right, 'K');
  //为F节点增加子节点
  BinaryTreeNode *c = root.right;
  addLeftChild(c->left, 'L');
  addRightChild(c->left, 'M');
  printf("\n层序遍历:");
  //根节点第一个进入队列
  queueIn(&queue, &root);
  leverOrder(&queue);
  return 1;
}
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