数据结构PTA习题:习题4.3 是否二叉搜索树 (25分)

习题4.3 是否二叉搜索树 (25分)

本题要求实现函数,判断给定二叉树是否二叉搜索树。
函数接口定义:

bool IsBST ( BinTree T );

其中BinTree结构定义如下:

typedef struct TNode *Position;
typedef Position BinTree;
struct TNode{
    ElementType Data;
    BinTree Left;
    BinTree Right;
};

函数IsBST须判断给定的T是否二叉搜索树,即满足如下定义的二叉树:
定义:一个二叉搜索树是一棵二叉树,它可以为空。如果不为空,它将满足以下性质:

  • 非空左子树的所有键值小于其根结点的键值。
  • 非空右子树的所有键值大于其根结点的键值。
  • 左、右子树都是二叉搜索树。

如果T是二叉搜索树,则函数返回true,否则返回false。

裁判测试程序样例:

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

typedef enum { false, true } bool;
typedef int ElementType;
typedef struct TNode *Position;
typedef Position BinTree;
struct TNode{
    ElementType Data;
    BinTree Left;
    BinTree Right;
};

BinTree BuildTree(); /* 由裁判实现,细节不表 */
bool IsBST ( BinTree T );

int main()
{
    BinTree T;

    T = BuildTree();
    if ( IsBST(T) ) printf("Yes\n");
    else printf("No\n");

    return 0;
}
/* 你的代码将被嵌在这里 */

输入样例1:如下图
在这里插入图片描述
输出样例1:

Yes

输入样例2:如下图
在这里插入图片描述
输出样例2:

No

C语言程序实现:(续上)

bool IsBST(BinTree T)
{
 BinTree leftmax, rightmin;
 if (T == NULL) { return true; }
 else
 {
  //左右子树均存在
  if (T->Left != NULL && T->Right != NULL)
  {
   //父结点数据不介于左右孩子结点数据之间,返回false
   if (T->Data <= T->Left->Data || T->Data >= T->Right->Data)
   {
    return false;
   }
   //父结点数据介于左右孩子结点数据之间
   //需满足左右子树是二叉搜索树,且左子树中最大结点小于父结点,右子树最小结点大于父结点,才能返回true
   else
   {
    //找到左子树最大结点
    leftmax = T->Left;
    while (leftmax->Right != NULL)
    {
     leftmax = leftmax->Right;
    }
    //找到右子树最小结点
    rightmin = T->Right;
    while (rightmin->Left != NULL)
    {
     rightmin = rightmin->Left;
    }
    return ((leftmax->Data < T->Data) && (rightmin->Data > T->Data) && IsBST(T->Left) && IsBST(T->Right));
   }
  }
  //右子树为空,左子树不空
  else if (T->Left != NULL)
  {
   //父结点不大于左孩子,返回false
   if (T->Data <= T->Left->Data)
   {
    return false;
   }
   //父节点大于左孩子
   //需满足左子树是二叉搜索树,且左子树中最大结点小于父结点,才能返回true
   else
   {
    //找到左子树最大结点
    leftmax = T->Left;
    while (leftmax->Right != NULL)
    {
     leftmax = leftmax->Right;
    }
    return ((leftmax->Data < T->Data) && IsBST(T->Left) && IsBST(T->Right));
   }
  }
  //左子树为空,右子树不空
  else if (T->Right != NULL)
  {
   //父结点不小于右孩子,返回false
   if (T->Data >= T->Right->Data)
   {
    return false;
   }
   //父结点小于右孩子
   //需满足右子树是二叉搜索树,且右子树中最小结点大于父结点,才能返回true
   else
   {
    //找到右子树最小结点
    rightmin = T->Right;
    while (rightmin->Left != NULL)
    {
     rightmin = rightmin->Left;
    }
    return ((rightmin->Data > T->Data) && IsBST(T->Left) && IsBST(T->Right));
   }
  }
  //左右子树均为空,返回true
  else { return true; }
 }
}
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