C++练习题5

创建一颗二叉树（如利用扩展二叉树的前序遍历序列: a b c # # d # # e # # 生成二叉树,  并给出析构函数），实现二叉树的前序，中序，后序，层序的递归遍历操作。

头文件 BiTree.h

#ifndef BITREE_H_INCLUDED
#define BITREE_H_INCLUDED
#include "CirQueue.h"

//定义二叉树结点
using namespace std;
template <typename T>
struct BiNode
{
    T data;  // 结点数据
    BiNode<T> *lchild, *rchild;  // 左子结点和右子结点的指针
};

template<typename T>
class BiTree
{
public:
    BiTree()
    {
        root = Creat();  // 构造函数，调用的时候初始化根节点
    }
    ~BiTree() { Release(root); };  // 析构函数，释放二叉树内存

    void PreOrder(BiNode<T>* bt);  // 前序遍历
    void InOrder(BiNode<T>* bt);  // 中序遍历
    void PostOrder(BiNode<T>* bt);  // 后序遍历
    void LevelOrder();  // 层序遍历
    BiNode<T>* GetRoot() { return root; }  // 获取根节点

private:
    BiNode<T>* root;  // 指向根节点的头指针
    BiNode<T>* Creat();  // 构造函数调用，用来创建二叉树
    void Release(BiNode<T>* bt);  // 用来给析构函数调用的，因为析构函数里面不能输入参数
};

template<typename T>
BiNode<T>* BiTree<T>::Creat()
{
    // 前序遍历
    BiNode<T>* bt;
    char ch;
    cin >> ch;
    if (ch == '#') bt = nullptr;  // 当输入为#时，表示该结点为空
    else
    {
        bt = new BiNode<T>;
        bt->data = ch;
        bt->lchild = Creat();  // 递归建立左子树
        bt->rchild = Creat();  // 递归建立右子树
    }
    return bt;
}

template<typename T>
void BiTree<T>::Release(BiNode<T>* bt)
{
    if (bt == nullptr) return;
    else {
        Release(bt->lchild);  // 释放左子树
        Release(bt->rchild);  // 释放右子树
        delete bt;  // 删除当前结点
    }
    cout << "完成析构函数空间释放";
}

template<typename T>
void BiTree<T>::PreOrder(BiNode<T>* bt)
{
    if (bt == nullptr) return;
    else {
        cout << bt->data << " ";
        PreOrder(bt->lchild);  // 递归遍历左子树
        PreOrder(bt->rchild);  // 递归遍历右子树
    }
}

template<typename T>
void BiTree<T>::InOrder(BiNode<T>* bt)
{
    if (bt == nullptr) return;
    else {
        InOrder(bt->lchild);  // 递归遍历左子树
        cout << bt->data << " ";
        InOrder(bt->rchild);  // 递归遍历右子树
    }
}

template<typename T>
void BiTree<T>::PostOrder(BiNode<T>* bt)
{
    if (bt == nullptr) return
    else {
        PostOrder(bt->lchild);  // 递归遍历左子树
        PostOrder(bt->rchild);  // 递归遍历右子树
        cout << bt->data << " ";
    }
}

template<typename T>
void BiTree<T>::LevelOrder()
{
    if (root == nullptr) return;  // 如果根节点为空，直接返回
    BiNode<T>* q = nullptr;
    CirQueue<BiNode<T>*> CQ;  // 利用之前作业写的头文件循环队列
    CQ.EnQueue(root);  // 将根节点入队
    while (!CQ.Empty())  // 当队列不为空时，继续执行
    {
        q = CQ.DeQueue();  // 出队一个结点
        cout << q->data << " ";  // 输出当前结点的数据
        if (q->lchild != nullptr) CQ.EnQueue(q->lchild);  // 如果左子结点非空，将左子结点入队
        if (q->rchild != nullptr) CQ.EnQueue(q->rchild);  // 如果右子结点非空，将右子结点入队
    }
}

#endif // BITREE_H_INCLUDED

头文件Cirqueue.h

#ifndef CIRQUEUE_H_INCLUDED
#define CIRQUEUE_H_INCLUDED
using namespace std;
const int MaxSize=100;//长度

template <typename T>
struct CirQueue
{
    CirQueue();//构造函数
    void EnQueue(T x);//入队操作
    T DeQueue();//出队操作，将队头元素请出队列
    T GetHead();//取队头元素，不删除
    bool Empty();//判空
    void PrintQueue();//打印出来
private:
    T data[MaxSize];
    int front,rear;//队列中头和尾的下标
};

template <typename T>
CirQueue<T>::CirQueue()
{
    rear=front=MaxSize-1;//尾是真的尾（有元素），头是前一个，头指向这里是没有元素的
    //所以整个循环队列满的时候，还是留了一个位置，即头指向的位置
}

template <typename T>
void CirQueue<T>::EnQueue(T x)
{
    if((rear+1)%MaxSize==front) throw std::runtime_error("溢出");//当尾元素后一个是头元素时，说明队满了，插不进了
    rear=((rear+1)%MaxSize);
    data[rear]=x;
}

template <typename T>
T CirQueue<T>::DeQueue()
{
    if(rear==front) throw std::runtime_error("下溢");//当尾等于头时，说明说明全空了
    front =(front+1)%MaxSize;
    return data[front];
}

template <typename T>
T CirQueue<T>::GetHead()
{
    return data[(front+1)%MaxSize];
}

template <typename T>
bool CirQueue<T>::Empty()
{
    if(rear==front) return true;
    else return false;
}

template <typename T>
void CirQueue<T>::PrintQueue()
{
    int length =(rear+1)%MaxSize-(front+1)%MaxSize;
    int a=front;
    for(int i=0;i<length;i++)
    {
        cout<<data[(a+1)%MaxSize]<<" ";
        a=(a+1)%MaxSize;
    }
    cout<<endl;
}



#endif // CIRQUEUE_H_INCLUDED

源文件main.cpp

#include<iostream>
#include <string>
#include "Bitree.h"
int main()
{
    BiTree<char> b;
    cout<<"前序:";
    b.PreOrder(b.GetRoot());
    cout<<"中序：";
    b.InOrder(b.GetRoot());
    cout<<"后序：";
    b.PostOrder(b.GetRoot());
    cout<<"层次遍历：";
    b.LevelOrder();

    return 0;
}