二叉树前中后序遍历的递归与非递归方法

遍历二叉树:按照某条搜索路径访问树中的每个节点,使每个节点均被访问且只被访问一次。遍历的实质是对二叉树进行线性化的过程 ,即遍历的结果将非线性结构的节点变为线性序列。

限定遍历的顺序先左后右,用L表示左子树,R表示右子树,D表示根,则二叉树的遍历方式分前序遍历DLR,中序遍历LDR,后序遍历LRD三种。

PS:根节点的位置决定遍历是什么顺序。先遍历根节点即前序遍历,最后遍历根节点即为后序遍历
三种遍历方式代码如下(递归方式):

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;

typedef char ElemType;

//二叉树的二叉链表结构,也就是二叉树的存储结构,1个数据域,2个指针域(左右孩子)

typedef  struct BiTNode
{
    ElemType data;
    struct BiTNode *lchild, *rchild;
}BiTNode, *BiTree;

//二叉树的建立
void CreateBiTree(BiTree *T)
{
    ElemType ch;
    *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
    (*T)->data = ch;//生成结点
    CreateBiTree(&(*T)->lchild);//构造左子树
    CreateBiTree(&(*T)->rchild);//构造右子树    
}

//递归方式前序遍历二叉树
void PreOrderTraverse(BiTree T)
{
    if (T == NULL)
    { 
    	cout<<T->data;//访问根节点 
	    PreOrderTraverse(T->lchild);//前序遍历左子树 
	    PreOrderTraverse(T->rchild);//前序遍历右子树 
	    } 
}

//递归方式中序遍历二叉树
void InOrderTraverse(BiTree T)
{
	if(T==NULL)
	{ 
		InOrderTraverse(T->lchild);//中序遍历左子树 
		cout<<T->data;//访问根节点 
		InOrderTraverse(T->rchild);//中序遍历右子树 
		} 
}

//递归方式后序遍历二叉树
void PostOrderTraverse(BiTree T)
{
	if(T==NULL)
	{ 
		PostOrderTraverse(T->lchild);//后序遍历左子树 
		PostOrderTraverse(T->rchild);//后序遍历右子树 
		cout<<T->data;//访问根节点 
		} 
}

int main()
{
    BiTree T = NULL;
    cout << "请输入二叉树:"; //类似输入AB#D##C##
    CreateBiTree(&T);// 建立二叉树

    cout << "递归前序遍历输出为:" << endl;
    PreOrderTraverse(T);

    cout << "递归中序遍历输出为:" << endl;
    InOrderTraverse(T);

    cout << "递归后序遍历输出为:" << endl;
    PostOrderTraverse(T);

    return 0;
}

若要添加输出层数等信息,可在PreOrderTraverse(T)函数, InOrderTraverse(T)函数和PostOrderTraverse(T)函数中自行添加语句实现
例:遍历二叉树时同时输出节点的层数(以下代码转载自https://www.cnblogs.com/liuamin/p/6269950.html)

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;

typedef char ElemType;

//二叉树的二叉链表结构,也就是二叉树的存储结构,1个数据域,2个指针域(左右孩子)

typedef  struct BiTNode
{
    ElemType data;
    struct BiTNode *lchild, *rchild;
}BiTNode, *BiTree;

//二叉树的建立
void CreateBiTree(BiTree *T)
{
    ElemType ch;
    cin >> ch;
    if (ch == '#')
        *T = NULL;  //保证是叶结点
    else
    {
        *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
        //if (!*T)
            //exit(OVERFLOW); //内存分配失败则退出。
        (*T)->data = ch;//生成结点
        CreateBiTree(&(*T)->lchild);//构造左子树
        CreateBiTree(&(*T)->rchild);//构造右子树    
    }
}
//表示对遍历到的结点数据进行的处理操作,此处操作是将树结点前序遍历输出
void operation1(ElemType ch)
{
    cout << "	"<<ch << " ";
}
//在输出的基础上,并输出层数
void operation2(ElemType ch, int level)
{
       cout <<"	" <<ch << "在第" << level << "层" << endl;
}

//递归方式前序遍历二叉树
void PreOrderTraverse(BiTree T, int level)
{
    if (T == NULL)
        return;
/*对遍历的树结点进行的操作*/
    //operation1(T->data);
    operation2(T->data, level); //输出了层数

    PreOrderTraverse(T->lchild, level + 1);
    PreOrderTraverse(T->rchild, level + 1);
}

//递归方式中序遍历二叉树
void InOrderTraverse(BiTree T,int level)
{
if(T==NULL)
return;
InOrderTraverse(T->lchild,level+1);

operation1(T->data);
//operation2(T->data, level); //输出了层数

InOrderTraverse(T->rchild,level+1);
}

//递归方式后序遍历二叉树
void PostOrderTraverse(BiTree T,int level)
{
if(T==NULL)
return;
PostOrderTraverse(T->lchild,level+1);
PostOrderTraverse(T->rchild,level+1);

operation1(T->data);
//operation2(T->data, level); //输出了层数
}

int main()
{
    int level = 1; //表示层数
    BiTree T = NULL;
    cout << "	请以前序遍历的方式输入扩展二叉树:"; //类似输入AB#D##C##
    CreateBiTree(&T);// 建立二叉树

    cout << "	递归前序遍历输出为:" << endl;
    PreOrderTraverse(T, level);//进行前序遍历,operation1()和operation2()函数表示对遍历的结点数据进行的操作
    cout << endl;

    cout << "	递归中序遍历输出为:" << endl;
    InOrderTraverse(T, level);
    cout << endl;

    cout << "	递归后序遍历输出为:" << endl;
    PostOrderTraverse(T, level);
    cout << endl;

    return 0;
}

operation1( )函数运行结果如下
在这里插入图片描述

operation2( )函数运行结果如下
在这里插入图片描述
三种遍历方式(非递归方式):

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;

typedef char ElemType;

//二叉树的二叉链表结构,也就是二叉树的存储结构,1个数据域,2个指针域(分别指向左右孩子)

typedef  struct BiTNode
{
    ElemType data;
    struct BiTNode *lchild, *rchild;
}BiTNode, *BiTree;

//二叉树的建立,按前序遍历的方式建立二叉树,当然也可以以中序或后序的方式建立二叉树
void CreateBiTree(BiTree *T)
{
    ElemType ch;
    cin >> ch;
    if (ch == '#')
        *T = NULL;  //保证是叶结点
    else
    {
        *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
        //if (!*T)
            //exit(OVERFLOW); //内存分配失败则退出。
        (*T)->data = ch;//生成结点
        CreateBiTree(&(*T)->lchild);//构造左子树
        CreateBiTree(&(*T)->rchild);//构造右子树    
    }
}

//表示对遍历到的结点数据进行的处理操作,此处操作是将树结点前序遍历输出
void operation1(ElemType ch)
{
    cout << "	"<<ch << " ";
}
//此处在输出的基础上,并输出层数
void operation2(ElemType ch, int level)
{
       cout << "	"<<ch << "在第" << level << "层" << "  ";
}


//递归方式前序遍历二叉树
void PreOrderTraverse(BiTree T, int level)
{
    if (T == NULL)
        return;
/*此处表示对遍历的树结点进行的操作,根据你自己的要求进行操作,这里只是输出了结点的数据*/
    operation1(T->data);
    //operation2(T->data, level); //输出了层数

    PreOrderTraverse(T->lchild, level + 1);
    PreOrderTraverse(T->rchild, level + 1);
}

//递归方式中序遍历二叉树

void InOrderTraverse(BiTree T,int level)
{
if(T==NULL)
return;
InOrderTraverse(T->lchild,level+1);

operation1(T->data);
//operation2(T->data, level); //输出了层数

InOrderTraverse(T->rchild,level+1);
}

//递归方式后序遍历二叉树

void PostOrderTraverse(BiTree T,int level)
{
if(T==NULL)
return;
PostOrderTraverse(T->lchild,level+1);
PostOrderTraverse(T->rchild,level+1);

operation1(T->data);
//operation2(T->data, level); //输出了层数
}

//非递归方式前序遍历
/* 思路:将T入栈,遍历左子树;遍历完左子树返回时,栈顶元素应为T,出栈,再先序遍历T的右子树。*/
void PreOrder(BiTree T){
    stack<BiTree> stack;
    //p是遍历指针  
    BiTree p = T;
    //p不为空或者栈不空时循环
    while (p || !stack.empty())
{
        if (p != NULL)
                 {
            //存入栈中  
            stack.push(p);
            //对树中的结点进行操作
            operation1(p->data);
             //遍历左子树  
            p = p->lchild;
         }
        else
                {
                 //退栈  
            p = stack.top();
            stack.pop();
            //访问右子树  
            p = p->rchild;
        }
    } 
}
//非递归中序遍历
void InOrder(BiTree T)
{
    stack<BiTree> stack;
    //p是遍历指针  
    BiTree p = T;
    //p不为空或者栈不空时循环  
    while (p || !stack.empty())
       {
        if (p != NULL)
                  {
            //存入栈中  
            stack.push(p);
            //遍历左子树  
            p = p->lchild;
         }
        else
                {
            //退栈
            p = stack.top();
            operation1(p->data); //对树中的结点进行操作
            stack.pop();
            //访问右子树  
            p = p->rchild;
        }
    } 
}
//非递归后序遍历
typedef struct BiTNodePost{
    BiTree biTree;
    char tag;
}BiTNodePost, *BiTreePost;

void PostOrder(BiTree T)
{
    stack<BiTreePost> stack;
    //p是遍历指针  
    BiTree p = T;
    BiTreePost BT;
    //栈不空或者p不空时循环  
    while (p != NULL || !stack.empty())
        {
        //遍历左子树  
        while (p != NULL)
               {
            BT = (BiTreePost)malloc(sizeof(BiTNodePost));
            BT->biTree = p;
            //访问过左子树  
            BT->tag = 'L';
            stack.push(BT);
            p = p->lchild;
        }
        //左右子树访问完毕访问根节点  
        while (!stack.empty() && (stack.top())->tag == 'R')
                {
            BT = stack.top();
            //退栈  
            stack.pop();
            BT->biTree;
            cout<<"	"<<BT->biTree->data<<" ";
        }
        //遍历右子树  
        if (!stack.empty())
                {
            BT = stack.top();
            //访问过右子树  
            BT->tag = 'R';
            p = BT->biTree;
            p = p->rchild;
        }
    }
}
//层次遍历  
void LevelOrder(BiTree T)
{
    BiTree p = T; 
    queue<BiTree> queue;
    //根节点入队  
    queue.push(p);
    //队列不空循环  
    while (!queue.empty())
       {
        //对头元素出队  
        p = queue.front();
        //访问p指向的结点  
        operation1(p->data);
        //退出队列  
        queue.pop();
        //左孩子不为空,将左孩子入队  
        if (p->lchild != NULL)
                {
            queue.push(p->lchild);
        }
        //右孩子不空,将右孩子入队  
        if (p->rchild != NULL)
                {
            queue.push(p->rchild);
        }
    }
}
int main()
{
    int level = 1; //表层数
    BiTree T = NULL;
    cout << "	请以前序遍历的方式输入扩展二叉树:"; //类似输入AB#D##C##
    CreateBiTree(&T);// 建立二叉树,没有树,怎么遍历
    cout << "	递归前序遍历输出为:" << endl;
    PreOrderTraverse(T, level);//进行前序遍历,其中operation1()和operation2()函数表示对遍历的结点数据进行的处理操作
    cout << endl;
    cout << "	递归中序遍历输出为:" << endl;
    InOrderTraverse(T, level);
    cout << endl;
    cout << "	递归后序遍历输出为:" << endl;
    PostOrderTraverse(T, level);
    cout << endl;
        cout<<"	非递归前序遍历输出为:"<<endl;
        PreOrder(T);
        cout<<endl;
        cout<<"	非递归中序遍历输出为:"<<endl;
        InOrder(T);
        cout<<endl;
        cout<<"	非递归后序遍历输出为:"<<endl;
        PostOrder(T);
        cout<<endl;
        cout<<"	层序遍历输出为:"<<endl;
        LevelOrder(T);
        cout<<endl;
    return 0;
}

operation1()函数运行结果为
在这里插入图片描述
operation2()函数运行结果为
在这里插入图片描述

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