数据结构第五章树与二叉树测试代码

看山远兮

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2022-04-21

4.3.1二叉树的遍历

function.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//作者 王道训练营 龙哥
typedef char BiElemType;
typedef struct BiTNode{
	BiElemType c;//c就是书籍上的data
	struct BiTNode *lchild;
	struct BiTNode *rchild;
}BiTNode,*BiTree;

typedef struct tag{
	BiTree p;//树的某一个结点的地址值
	struct tag *pnext;
}tag_t,*ptag_t;

//栈的相关数据结构
#define MaxSize 50
typedef BiTree ElemType;
typedef struct{
	ElemType data[MaxSize];
	int top;
}SqStack;
void InitStack(SqStack &S);
bool StackEmpty(SqStack &S);
bool Push(SqStack &S,ElemType x);
bool Pop(SqStack &S,ElemType &x);
bool GetTop(SqStack &S,ElemType &x);
//队列的相关数据结构
typedef struct LinkNode{
	ElemType data;
	struct LinkNode *next;
}LinkNode;
typedef struct{
	LinkNode *front,*rear;
}LinkQueue;
void InitQueue(LinkQueue &Q);
bool IsEmpty(LinkQueue Q);
void EnQueue(LinkQueue &Q,ElemType x);
bool DeQueue(LinkQueue &Q,ElemType &x);

stack.cpp

#include "function.h"


void InitStack(SqStack &S)
{
	S.top=-1;
}

bool StackEmpty(SqStack &S)
{
	if(S.top==-1)
		return true;
	else
		return false;
}
//入栈
bool Push(SqStack &S,ElemType x)
{
	if(S.top==MaxSize-1)
	{
		return false;
	}
	S.data[++S.top]=x;
	return true;
}
//出栈
bool Pop(SqStack &S,ElemType &x)
{
	if(-1==S.top)
		return false;
	x=S.data[S.top--];
	return true;
}
//读取栈顶元素
bool GetTop(SqStack &S,ElemType &x)
{
	if(-1==S.top)
		return false;
	x=S.data[S.top];
	return true;
}

queue.cpp

#include "function.h"
//代头结点的队列
void InitQueue(LinkQueue &Q)
{
	Q.front=Q.rear=(LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
	Q.front->next=NULL;
}

bool IsEmpty(LinkQueue Q)
{
	if(Q.front==Q.rear)
		return true;
	else
		return false;
}

void EnQueue(LinkQueue &Q,ElemType x)
{
	LinkNode *s=(LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));
	s->data=x;s->next=NULL;
	Q.rear->next=s;
	Q.rear=s;
}

bool DeQueue(LinkQueue &Q,ElemType &x)
{
	if(Q.front==Q.rear) return false;
	LinkNode *p=Q.front->next;//头结点什么都没存，所以头结点的下一个节点才有数据
	x=p->data;
	Q.front->next=p->next;
	if(Q.rear==p)
		Q.rear=Q.front;
	free(p);
	return true;
}

main.cpp

#include "function.h"

//递归实现
//abdhiejcfg
void preOrder(BiTree p)
{
	if(p!=NULL)
	{
		putchar(p->c);//等价于visit函数
		preOrder(p->lchild);
		preOrder(p->rchild);
	}
}
//中序遍历  hdibjeafcg
void InOrder(BiTree p)
{
	if(p!=NULL)
	{
		InOrder(p->lchild);
		putchar(p->c);
		InOrder(p->rchild);
	}
}
//hidjebfgca
void PostOrder(BiTree p)
{
	if(p!=NULL)
	{
		PostOrder(p->lchild);
		PostOrder(p->rchild);
		putchar(p->c);
	}
}
//中序遍历非递归，非递归执行效率更高，考的概率很低
void InOrder2(BiTree T)
{
	SqStack S;
	InitStack(S);BiTree p=T;
	while(p||!StackEmpty(S))//逻辑或||
	{
		if(p)
		{
			Push(S,p);
			p=p->lchild;
		}else{
			Pop(S,p);putchar(p->c);
			p=p->rchild;
		}
	}
}
//层次遍历,广度优先遍历
void LevelOrder(BiTree T)
{
	LinkQueue Q;
	InitQueue(Q);
	BiTree p;
	EnQueue(Q,T);//树根入队
	while(!IsEmpty(Q))
	{
		DeQueue(Q,p);
		putchar(p->c);
		if(p->lchild!=NULL)
			EnQueue(Q,p->lchild);
		if(p->rchild!=NULL)
			EnQueue(Q,p->rchild);
	}
}
//《王道C督学营》课程
//二叉树的建树（层次建树），前序、中序、后序遍历、中序非递归遍历、层次遍历
int main()
{
	BiTree pnew;
	int i,j,pos;
	char c;
	BiTree tree=NULL;//树根
	ptag_t phead=NULL,ptail=NULL,listpnew,pcur;//phead就是队列头，ptail就是队列尾
	//abcdefghij
	while(scanf("%c",&c)!=EOF)
	{
		if(c=='\n')
		{
			break;
		}
		pnew=(BiTree)calloc(1,sizeof(BiTNode));//calloc申请空间并对空间进行初始化，赋值为0
		pnew->c=c;//数据放进去
		listpnew=(ptag_t)calloc(1,sizeof(tag_t));//给队列结点申请空间
		listpnew->p=pnew;
		if(NULL==tree)
		{
			tree=pnew;//树的根
			phead=listpnew;//队列头
			ptail=listpnew;//队列尾
			pcur=listpnew;
			continue;
		}else{
			ptail->pnext=listpnew;//新结点放入链表，通过尾插法
			ptail=listpnew;//ptail指向队列尾部
		}//pcur始终指向要插入的结点的位置
		if(NULL==pcur->p->lchild)//如何把新结点放入树
		{
			pcur->p->lchild=pnew;//把新结点放到要插入结点的左边
		}else if(NULL==pcur->p->rchild)
		{
			pcur->p->rchild=pnew;//把新结点放到要插入结点的右边
			pcur=pcur->pnext;//左右都放了结点后，pcur指向队列的下一个
		}
	}
	printf("--------前序遍历----------\n");
	preOrder(tree);
	printf("\n--------中序遍历------------\n");
	InOrder(tree);
	printf("\n--------后序遍历------------\n");
	PostOrder(tree);
	printf("\n--------中序遍历非递归------\n");//重要性低
	InOrder2(tree); 
	printf("\n--------层次遍历-----------\n");
	LevelOrder(tree);
	printf("\n");
	system("pause");
}

4.3.2线索二叉树

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//作者 王道训练营 龙哥
typedef char ElemType;
typedef struct ThreadNode{
	ElemType data;
	struct ThreadNode *lchild,*rchild;
	int ltag,rtag;
}ThreadNode,*ThreadTree;
//手工建线索树，总计5个结点
void BulidThreadTree(ThreadTree &T)
{
	ThreadTree arr[5];
	int i;
	for(i=0;i<5;i++)
	{
		arr[i]=(ThreadTree)malloc(sizeof(ThreadNode));
		memset(arr[i],0,sizeof(ThreadNode));
		arr[i]->data='A'+i;
	}
	arr[0]->lchild=arr[1];
	arr[0]->rchild=arr[2];
	arr[1]->rchild=arr[3];
	arr[2]->lchild=arr[4];
	T=arr[0];
}
void InThread(ThreadTree &p,ThreadTree &pre)
{
	if(p!=NULL){
		InThread(p->lchild,pre);
		if(p->lchild==NULL){//左边为NULL
			p->lchild=pre;
			p->ltag=1;
		}
		if(pre!=NULL&&pre->rchild==NULL){
			//pre节点右孩子为NULL，就让其指向后继节点
			pre->rchild=p;
			pre->rtag=1;
		}
		pre=p;
		InThread(p->rchild,pre);
	}
}
void CreateInThread(ThreadTree T)
{
	ThreadTree pre=NULL;
	if(T!=NULL){
		InThread(T,pre);
		pre->rchild=NULL;
		pre->rtag=1;
	}
}
//中序序列下的第一个结点
ThreadNode *Firstnode(ThreadNode *p)
{
	while(p->ltag==0)
		p=p->lchild;
	return p;
}
//p在中序序列下的后继结点
//《王道C督学营》课程，考研没考过大题，主要是实际没应用场景
int main()
{
	ThreadTree T;
	ThreadTree p;
	BulidThreadTree(T);
	CreateInThread(T);//构建线索二叉树
	p=Firstnode(T);
	printf("最左下结点值为 %c\n",p->data);
	system("pause");
}

4.5二叉排序列

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


typedef int KeyType;
typedef struct BSTNode{
	KeyType key;
	struct BSTNode *lchild,*rchild;
}BSTNode,*BiTree;
//54,20,66,40,28,79,58
int BST_Insert(BiTree &T,KeyType k)
{
	if(NULL==T)
	{	//为新节点申请空间
		T=(BiTree)malloc(sizeof(BSTNode));
		T->key=k;
		T->lchild=T->rchild=NULL;
		return 1;//代表插入成功
	}
	else if(k==T->key)
		return 0;//发现相同元素，就不插入
	else if(k<T->key)
		return BST_Insert(T->lchild,k);
	else
		return BST_Insert(T->rchild,k);
}
//创建二叉排序树
void Creat_BST(BiTree &T,KeyType str[],int n)
{
	T=NULL;
	int i=0;
	while(i<n)
	{
		BST_Insert(T,str[i]);
		i++;
	}
}
//递归算法简单，但执行效率较低，实现留给大家编写
BSTNode *BST_Search(BiTree T,KeyType key,BiTree &p)
{
	p=NULL;
	while(T!=NULL&&key!=T->key)
	{
		p=T;
		if(key<T->key) T=T->lchild;//比当前节点小，就左边找
		else T=T->rchild;//比当前节点大，右边去
	}
	return T;
}
//这个书上没有二叉排序树
void DeleteNode(BiTree &root,KeyType x){
    if(root == NULL){
        return;
    }
    if(root->key>x){
        DeleteNode(root->lchild,x);
    }else if(root->key<x){
        DeleteNode(root->rchild,x);
    }else{ //查找到了删除节点
        if(root->lchild == NULL){ //左子树为空
           BiTree tempNode = root;
           root = root->rchild;
           free(tempNode);
        }else if(root->rchild == NULL){ //右子树为空
           BiTree tempNode = root;//临时指针
           root = root->lchild;
           free(tempNode);
        }else{  //左右子树都不为空
            //一般的删除策略是左子树的最大数据 或 右子树的最小数据 代替要删除的节点(这里采用查找左子树最大数据来代替)
            BiTree tempNode = root->lchild;
            if(tempNode->rchild!=NULL){
                tempNode = tempNode->rchild;
            }
            root->key = tempNode->key;
            DeleteNode(root->lchild,tempNode->key);
        }
    }
}

void InOrder(BiTree T)
{
	if(T!=NULL)
	{
		InOrder(T->lchild);
		printf("%3d",T->key);
		InOrder(T->rchild);
	}
}
//《王道C督学营》课程
//二叉排序树的创建，中序遍历，查找，删除
int main()
{
	BiTree T;
	BiTree parent;//存储父亲结点的地址值
	BiTree search;
	KeyType str[]={54,20,66,40,28,79,58};//将要进入二叉排序树的元素值
	Creat_BST(T,str,7);
	InOrder(T);
	printf("\n");
	search=BST_Search(T,40,parent);
	if(search)
	{
		printf("找到对应结点，值=%d\n",search->key);
	}else{
		printf("未找到对应结点\n");
	}
	DeleteNode(T,66);
	InOrder(T);
	printf("\n");
	system("pause");
}

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