數據結構C語言實現系列——二叉樹

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#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define STACK_MAX_SIZE 30

#define QUEUE_MAX_SIZE 30

#ifndef elemType

typedef char elemType;

#endif

/************************************************************************/

/* 以下是關于二叉樹操作的11個簡單算法 */

/************************************************************************/

strUCt BTreeNode{

elemType data;

struct BTreeNode *left;

struct BTreeNode *right;

};

/* 1.初始化二叉樹 */

void initBTree(struct BTreeNode* *bt)

{

*bt = NULL;

return;

}

/* 2.建立二叉樹(根據a所指向的二叉樹廣義表字符串建立) */

void createBTree(struct BTreeNode* *bt, char *a)

{

struct BTreeNode *p;

struct BTreeNode *s[STACK_MAX_SIZE];/* 定義s數組爲存儲根結點指針的棧使用 */

int top = -1; /* 定義top作爲s棧的棧頂指針,初值爲-1,表示空棧 */

int k; /* 用k作爲處理結點的左子樹和右子樹,k = 1處理左子樹,k = 2處理右子樹 */

int i = 0; /* 用i掃描數組a中存儲的二叉樹廣義表字符串,初值爲0 */

*bt = NULL; /* 把樹根指針置爲空,即從空樹開始建立二叉樹 */

/* 每循環一次處理一個字符,直到掃描到字符串結束符\0爲止 */

while(a[i] != '\0'){

switch(a[i]){

case ' ':

break; /* 對空格不作任何處理 */

case '(':

if(top == STACK_MAX_SIZE - 1){

printf("棧空間太小!\n");

exit(1);

}

top++;

s[top] = p;

k = 1;

break;

case ')':

if(top == -1){

printf("二叉樹廣義表字符串錯誤!\n");

exit(1);

}

top--;

break;

case ',':

k = 2;

break;

default:

p = malloc(sizeof(struct BTreeNode));

p->data = a[i];

p->left = p->right = NULL;

if(*bt == NULL){

*bt = p;

}else{

if( k == 1){

s[top]->left = p;

}else{

s[top]->right = p;

}

}

}

i++; /* 爲掃描下一個字符修改i值 */

}

return;

}

/* 3.檢查二叉樹是否爲空,爲空則返回1,否則返回0 */

int emptyBTree(struct BTreeNode *bt)

{

if(bt == NULL){

return 1;

}else{

return 0;

}

}

/* 4.求二叉樹深度 */

int BTreeDepth(struct BTreeNode *bt)

{

if(bt == NULL){

return 0; /* 對于空樹,返回0結束遞歸 */

}else{

int dep1 = BTreeDepth(bt->left); /* 計算左子樹的深度 */

int dep2 = BTreeDepth(bt->right); /* 計算右子樹的深度 */

if(dep1 > dep2){

return dep1 + 1;

}else{

return dep2 + 1;

}

}

}

/* 5.從二叉樹中查找值爲x的結點,若存在則返回元素存儲位置,否則返回空值 */

elemType *findBTree(struct BTreeNode *bt, elemType x)

{

if(bt == NULL){

return NULL;

}else{

if(bt->data == x){

return &(bt->data);

}else{ /* 分別向左右子樹遞歸查找 */

elemType *p;

if(p = findBTree(bt->left, x)){

return p;

}

if(p = findBTree(bt->right, x)){

return p;

}

return NULL;

}

}

}

/* 6.輸出二叉樹(前序遍曆) */

void printBTree(struct BTreeNode *bt)

{

/* 樹爲空時結束遞歸,否則執行如下操作 */

if(bt != NULL){

printf("%c", bt->data); /* 輸出根結點的值 */

if(bt->left != NULL bt->right != NULL){

printf("(");

printBTree(bt->left);

if(bt->right != NULL){

printf(",");

}

printBTree(bt->right);

printf(")");

}

}

return;

}

/* 7.清除二叉樹,使之變爲一棵空樹 */

void clearBTree(struct BTreeNode* *bt)

{

if(*bt != NULL){

clearBTree(&((*bt)->left));

clearBTree(&((*bt)->right));

free(*bt);

*bt = NULL;

}

return;

}

/* 8.前序遍曆 */

void preOrder(struct BTreeNode *bt)

{

if(bt != NULL){

printf("%c ", bt->data); /* 訪問根結點 */

preOrder(bt->left); /* 前序遍曆左子樹 */

preOrder(bt->right); /* 前序遍曆右子樹 */

}

return;

}

/* 9.前序遍曆 */

void inOrder(struct BTreeNode *bt)

{

if(bt != NULL){

inOrder(bt->left); /* 中序遍曆左子樹 */

printf("%c ", bt->data); /* 訪問根結點 */

inOrder(bt->right); /* 中序遍曆右子樹 */

}

return;

}

/* 10.後序遍曆 */

void postOrder(struct BTreeNode *bt)

{

if(bt != NULL){

postOrder(bt->left); /* 後序遍曆左子樹 */

postOrder(bt->right); /* 後序遍曆右子樹 */

printf("%c ", bt->data); /* 訪問根結點 */

}

return;

}

/* 11.按層遍曆 */

void levelOrder(struct BTreeNode *bt)

{

struct BTreeNode *p;

struct BTreeNode *q[QUEUE_MAX_SIZE];

int front = 0, rear = 0;

/* 將樹根指針進隊 */

if(bt != NULL){

rear = (rear + 1) % QUEUE_MAX_SIZE;

q[rear] = bt;

}

while(front != rear){ /* 隊列非空 */

front = (front + 1) % QUEUE_MAX_SIZE; /* 使隊首指針指向隊首元素 */

p = q[front];

printf("%c ", p->data);

/* 若結點存在左孩子,則左孩子結點指針進隊 */

if(p->left != NULL){

rear = (rear + 1) % QUEUE_MAX_SIZE;

q[rear] = p->left;

}

/* 若結點存在右孩子,則右孩子結點指針進隊 */

if(p->right != NULL){

rear = (rear + 1) % QUEUE_MAX_SIZE;

q[rear] = p->right;

}

}

return;

}

/************************************************************************/

/*

int main(int argc, char *argv[])

{

struct BTreeNode *bt; /* 指向二叉樹根結點的指針 */

char *b; /* 用于存入二叉樹廣義表的字符串 */

elemType x, *px;

initBTree(&bt);

printf("輸入二叉樹廣義表的字符串:\n");

/* scanf("%s", b); */

b = "a(b(c), d(e(f, g), h(, i)))";

createBTree(&bt, b);

if(bt != NULL)

printf(" %c ", bt->data);

printf("以廣義表的形式輸出:\n");

printBTree(bt); /* 以廣義表的形式輸出二叉樹 */

printf("\n");

printf("前序:"); /* 前序遍曆 */

preOrder(bt);

printf("\n");

printf("中序:"); /* 中序遍曆 */

inOrder(bt);

printf("\n");

printf("後序:"); /* 後序遍曆 */

postOrder(bt);

printf("\n");

printf("按層:"); /* 按層遍曆 */

levelOrder(bt);

printf("\n");

/* 從二叉樹中查找一個元素結點 */

printf("輸入一個待查找的字符:\n");

scanf(" %c", &x); /* 格式串中的空格跳過空白字符 */

px = findBTree(bt, x);

if(px){

printf("查找成功:%c\n", *px);

}else{

printf("查找失敗!\n");

}

printf("二叉樹的深度爲:");

printf("%d\n", BTreeDepth(bt));

clearBTree(&bt);

return 0;

}

*/

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