数据结构与算法 ——二叉树的非递归遍历

二叉树的非递归遍历

一、概念

基础概念:二叉树的非递归遍历是通过栈来实现的,通过使用栈保存节点信息,实现非递归的遍历二叉树。

二、代码及过程

/**
*
*二叉树非递归实现
*
***/

#define maxSize 100
#define increment 50

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

// 二叉树的定义
typedef struct treeNode{
	char val;
	struct treeNode *left,*right;
}treeNode,*tree;

// 栈的定义
typedef struct stack{
	tree *base,*top;
	int nowSize;
}stack;

// 队列的定义
typedef struct queue{
	tree *base,*front,*rear;
}queue;

/******************* 二叉树  函数声明 ********************/
void createTree(tree &T);	// 创建二叉树
void perOrder(tree T);		// 先序遍历二叉树
void inOrder(tree T);		// 中序遍历二叉树
void postOrder(tree T);		// 后序遍历二叉树
void levelOrder(tree T);	// 层次遍历二叉树
/******************* 二叉树  函数声明 ********************/



/******************* 栈  函数声明 ********************/
void initStack(stack &s);			// 初始化栈
void push(stack &s,tree T);			// 入栈
void pop(stack &s,tree &T);			// 出栈
int ifStack(stack s);				// 判断是否为空栈,为空返回1,不空返回0
void getTopElement(stack s,tree &T);// 获取栈顶元素
/******************* 栈  函数声明 ********************/



/******************* 队列  函数声明 ********************/
void initQueue(queue &q);			// 初始化队列
void enQueue(queue &q,tree T);		// 入队
void outQueue(queue &q,tree &T);	// 出队
int ifQueue(queue q);				// 判断是否为空队列,为空返回1,不空返回0
/******************* 队列  函数声明 ********************/



void main(){
	// 创建二叉树
	tree T;
	createTree(T);
	
	// 非递归先序遍历二叉树
	printf("\n非递归先序遍历二叉树:\n");
	perOrder(T);
	// 非递归中序遍历二叉树
	printf("\n非递归中序遍历二叉树:\n");
	inOrder(T);
	// 非递归后序遍历二叉树
	printf("\n非递归后序遍历二叉树:\n");
	postOrder(T);
	// 非递归层次遍历二叉树
	printf("\n非递归层次遍历二叉树:\n");
	levelOrder(T);
	printf("\n");
}


/******************* 二叉树  函数实现 ********************/
// 创建二叉树
void createTree(tree &T){
	char data;
	printf("请按先序创建二叉树(*表示空节点):");
	scanf("%s",&data);

	// 当前为空节点
	if(data == '*'){
		T = NULL;
	}else{
		// 不为空节点,递归创建二叉树
		T = (treeNode *)malloc(sizeof(treeNode));
		T->val = data;
		createTree(T->left);
		createTree(T->right);
	}
	
}

// 先序遍历二叉树
void perOrder(tree T){
	stack s;
	initStack(s);
	tree temp = T;

	while(temp != NULL || ifStack(s) != 1){
		if(temp != NULL){
			printf("%3c",temp->val);
			push(s,temp);
			temp = temp->left;
		}else{
			pop(s,temp);
			temp = temp->right;
		}
	}
}

// 中序遍历二叉树
void inOrder(tree T){
	stack s;
	initStack(s);
	tree temp = T;

	while(temp != NULL || ifStack(s) != 1){
		if(temp != NULL){
			push(s,temp);
			temp = temp->left;
		}else{
			pop(s,temp);
			printf("%3c",temp->val);
			temp = temp->right;
		}
	}
}

// 后序遍历二叉树
void postOrder(tree T){
	stack s;
	initStack(s);
	tree temp = T,pre = NULL;

	push(s,temp);	// 将根节点入栈
	while(ifStack(s) != 1){
		getTopElement(s,temp);	// 获取栈顶元素
		if(temp->left == NULL && temp->right == NULL || (pre != NULL &&(pre == temp->left || pre == temp->right))){
			// 左右孩子都为空 或者 左右孩子已经输出(pre指针指向左孩子or右孩子,代表已经输出)。 则输出根节点
			printf("%3c",temp->val);
			pop(s,temp);
			pre = temp;
		}else{
			if(temp->right != NULL){
				push(s,temp->right);
			}
			if(temp->left != NULL){
				push(s,temp->left);
			}
		}
	}
}

// 层次遍历二叉树
void levelOrder(tree T){
	queue q;
	initQueue(q);
	tree temp = T;

	enQueue(q,temp); // 根节点入队
	while(ifQueue(q) != 1){
		outQueue(q,temp);
		printf("%3c",temp->val);

		if(temp->left != NULL){
			enQueue(q,temp->left);
		}
		if(temp->right != NULL){
			enQueue(q,temp->right);
		}
	}
}
/******************* 二叉树  函数实现 ********************/




/******************* 栈  函数实现 ********************/
// 初始化栈
void initStack(stack &s){
	s.base = (tree *)malloc(maxSize * sizeof(tree));
	if(!s.base){
		printf("栈空间分配失败!");
		return;
	}
	s.top = s.base;
	s.nowSize = maxSize;
}

// 入栈
void push(stack &s,tree T){
	// 判断当前栈空间是否已满
	if(s.top - s.base >= s.nowSize){
		s.base = (tree *)realloc(s.base,(s.nowSize + increment)*sizeof(tree));
		if(!s.base){
			printf("栈增量空间分配失败!");
		return;
		}
		s.nowSize += increment;
		s.top = s.base + s.nowSize;
	}
	*s.top++ = T;
}

// 出栈
void pop(stack &s,tree &T){
	if(s.top == s.base){
		printf("当前为空栈!");
		return;
	}

	T = *(--s.top);
}

// 判断是否为空栈,为空返回1,不空返回0
int ifStack(stack s){
	if(s.top == s.base){
		return 1;
	}
	return 0;
}

// 获取栈顶元素
void getTopElement(stack s,tree &T){
	if(s.top == s.base){
		printf("当前为空栈!");
		return;
	}
	T = *(s.top-1);
}
/******************* 栈  函数实现 ********************/




/******************* 队列  函数实现 ********************/
// 初始化队列
void initQueue(queue &q){
	q.base = (tree *)malloc(maxSize * sizeof(tree));
	if(!q.base){
		printf("队列内存空间分配失败!");
		return;
	}
	q.front = q.rear = q.base;
}

// 入队
void enQueue(queue &q,tree T){
	*q.rear++ = T;
}	

// 出队
void outQueue(queue &q,tree &T){
	if(q.rear == q.front){
		printf("当前为空队列!");
		return;
	}
	T = *q.front++;
}	

// 判断是否为空队列,为空返回1,不空返回0
int ifQueue(queue q){
	if(q.rear == q.front){
		return 1;
	}
	return 0;
}
/******************* 队列  函数实现 ********************/


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