【数据结构】二叉树——链式结构(上)

简介: 【数据结构】二叉树——链式结构(上)

一、前置声明

二叉树是: 1. 空树 2. 非空:根节点,根节点的左子树、根节点的右子树组成的。

二叉树定义是递归式的,因此后序基本操作中基本都是按照该概念实现的。

普通二叉树的增删查改是没有价值的,如果是为了单纯的存储数据,不如使用线性表。

二、二叉树的遍历

遍历方法:前序遍历、中序遍历、后序遍历和层序遍历

(1)先序遍历(也叫作先根遍历):(根、左子树、右子树)上图:首先遍历1(根),然后遍历1的左子树2,接着遍历2的左子树3,然后比遍历3的左子树NULL,然后3的右子树NULL;然后遍历2的右子树NULL;在接着遍历1的右子树4,然后遍历4的左子树5,再然后遍历5的左子树NULL,然后5的右子树NULL;接着遍历4的右子树6,最后遍历6的左子树NULL,然后6的右子树。即1->2->3->NULL->NULL->NULL->4->5->NULL->NULL->6->NULL->NULL  【颜色依次是根、左子树、右子树】

(2)中序遍历(中根遍历):(左子树、根节点、右子树)即:对于3来说,NULL->3->NULL,对于2来说NULL->3->NULL->2->NULL;对于1来说,NULL->3->NULL->2->NULL->1->NULL->5->NULL->4->NULL->6->NULL   【想访问1,就要先访问1的左子树2,想访问2,就要先访问2的左子树3,想访问3,就要先访问3的左子树NULL】

(3)后序遍历(后根遍历):(左子树、右子树、根子树):即:NULL->NULL->3->NULL->2->NULL->NULL->5->NULL->NULL>6->4->1

(4)层序遍历(一层一层的)(不需要递归):即:1->2->4->3->5->6

2.1 前序、中序以及后序遍历

 二叉树遍历 (Traversal) 是按照某种特定的规则,依次对二叉 树中的节点进行相应的操作,并且每个节点只操作一次。

前序/中序/后序的递归结构遍历:

1.前序遍历 (Preorder Traversal 亦称先序遍历 )—— 访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之前。

2. 中序遍历 (Inorder Traversal)—— 访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之中(间)。

3. 后序遍历 (Postorder Traversal)—— 访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之后。

前序遍历结果: 1 2 3 4 5 6

中序遍历结果: 3 2 1 5 4 6

后序遍历结果: 3 2 5 6 4 1

代码:

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <assert.h>
4. 
5. typedef int BTDataType;
6. 
7. typedef struct BinaryTreeNode
8. {
9.  struct BinaryTreeNode* left;
10.   struct BinaryTreeNode* right;
11.   BTDataType data;
12. }BTNode;
13. 
14. BTNode* BuyBTNode(BTDataType x)
15. {
16.   BTNode* node = (BTNode*)malloc(sizeof(BTNode));
17.   if (node == NULL)
18.   {
19.     printf("malloc fail\n");
20.     exit(-1);
21.   }
22.   node->left = node->right = NULL;
23.   node->data = x;
24.   return node;
25. }
26. 
27. BTNode* CreatBinaryTree()
28. {
29.   BTNode* node1 = BuyBTNode(1);
30.   BTNode* node2 = BuyBTNode(2);
31.   BTNode* node3 = BuyBTNode(3);
32.   BTNode* node4 = BuyBTNode(4);
33.   BTNode* node5 = BuyBTNode(5);
34.   BTNode* node6 = BuyBTNode(6);
35. 
36.   node1->left = node2;
37.   node1->right = node4;
38.   node2->left = node3;
39.   node4->left = node5;
40.   node4->right = node6;
41.   return node1;
42. }
43. //根 左 右
44. void PrevOrder(BTNode* root)
45. {
46.   if (root == NULL)
47.   {
48.     return;
49.   }
50.   printf("%d ", root->data);
51.   PrevOrder(root->left);
52.   PrevOrder(root->right);
53. }
54. 
55. void InOrder(BTNode* root)
56. {
57.   if (root == NULL)
58.   {
59.     return;
60.   }
61.   InOrder(root->left);
62.   printf("%d ", root->data);
63.   InOrder(root->right);
64. }
65. 
66. void PostOrder(BTNode* root)
67. {
68.   if (root == NULL)
69.   {
70.     return;
71.   }
72.   PostOrder(root->left);
73.   PostOrder(root->right);
74.   printf("%d ", root->data);
75. }
76. 
77. int main()
78. {
79.   BTNode* tree = CreatBinaryTree();
80.   PrevOrder(tree);//前
81.   printf("\n");
82.   InOrder(tree);//中序
83.   printf("\n");
84.   PostOrder(tree);//后序
85.   printf("\n");
86.   return 0;
87. }

2.2 层序遍历

   除了先序遍历、中序遍历、后序遍历外,还可以对二叉树进行层序遍历。自上而下,自左至右逐层访问树的结点的过程就是层序遍历。

1. void LevelOrder(BTNode* root)
2. {
3.  Queue q;
4.  QueueInit(&q);
5.  //首先把根进入到队列里面,
6.  if (root != NULL)
7.  {
8.    QueuePush(&q, root);
9.  }
10.   //判断队列是否为空,
11.   while (!QueueEmpty(&q))
12.   {
13.     BTNode* front = QueueFront(&q);
14.     QueuePop(&q);
15.     printf("%d ", front->data);
16.     //出数据的同时,伴随着进数据
17.     if (front->left)
18.     {
19.       QueuePush(&q, front->left);
20.     }
21.     if (front->right)
22.     {
23.       QueuePush(&q, front->right);
24.     }
25.   }
26.   printf("\n");
27.   QueueDestory(&q);
28. }

思想:(1)先把根入队列,借助队列先入先出的性质(2)节点出的时候,把下一层非空的节点进入到队列里面。一边进,一边出。

深度优先遍历(DFS):前序遍历、中序遍历、后序遍历;

广度优先遍历(BFS):层序遍历

前置声明:如果想使用一个结构体,但是这个结构体在后面定义,就可以使用前置声明(和函数声明一样)struct BinaryTreeNode;

三、节点个数以及高度

3.1 节点个数

思想:遍历+计数

代码1:

1. //前序遍历
2. int count = 0;
3. void BTreeSize(BTNode* root)
4. {
5.  if (root == NULL)
6.  {
7.    return;
8.  }
9.  count++;
10.   BTreeSize(root->left);
11.   BTreeSize(root->right);
12. }
1. int main()
2. {
3.     BTNode* tree = CreatBinaryTree();
4.     count = 0;
5.  BTreeSize(tree);
6.  printf("Size = %d", count);
7.  printf("\n");
8.  count = 0;
9.  BTreeSize(tree);
10.   printf("Size = %d", count);
11. }

我们比较容易想到的思路是,把遍历二叉树的printf改成 count++;但是,我们要在每一个栈帧里都创建一个count吗?所以我们可以定义一个全局变量count(代码1),但是这个会有多路线程安全问题。所以最佳的方法是增加一个指针。(代码2)

代码2:

1. void BTreeSize(BTNode* root,int* pcount)
2. {
3.  if (root == NULL)
4.  {
5.    return;
6.  }
7.  (*pcount)++;
8.  BTreeSize(root->left, pcount);
9.  BTreeSize(root->right, pcount);
10. }
1. int main()
2. {
3.  BTNode* tree = CreatBinaryTree();
4.  int count = 0;
5.  BTreeSize(tree, &count);
6.  printf("Size = %d", count);
7.  return 0;
8. }

代码3:

1. int BTreeSize(BTNode* root)
2. {
3.  return root == NULL ? 0 : (BTreeSize(root->left) + BTreeSize(root->right) + 1);
4. }

分治:把复杂的问题,分成更小规模的子问题,子问题再分成更小规模的问题,直到子问题不可再分割,直接能出结果

思路:子问题(1)空树,最小规模子问题,节点个数返回0,(2)非空,左子树节点个数+右子树节点个数+1【自己】【代码3】

即:如果想知道,这个节点的树多少个节点,首先必须知道左子树和右子树的节点个数,然后再加上自己。当这个节点是NULL的时候,返回0即可。

相关文章
|
26天前
|
存储 搜索推荐 算法
【数据结构】树型结构详解 + 堆的实现(c语言)(附源码)
本文介绍了树和二叉树的基本概念及结构,重点讲解了堆这一重要的数据结构。堆是一种特殊的完全二叉树,常用于实现优先队列和高效的排序算法(如堆排序)。文章详细描述了堆的性质、存储方式及其实现方法,包括插入、删除和取堆顶数据等操作的具体实现。通过这些内容,读者可以全面了解堆的原理和应用。
63 16
|
26天前
|
C语言
【数据结构】二叉树(c语言)(附源码)
本文介绍了如何使用链式结构实现二叉树的基本功能,包括前序、中序、后序和层序遍历,统计节点个数和树的高度,查找节点,判断是否为完全二叉树,以及销毁二叉树。通过手动创建一棵二叉树,详细讲解了每个功能的实现方法和代码示例,帮助读者深入理解递归和数据结构的应用。
87 8
|
2月前
|
存储 算法 关系型数据库
数据结构与算法学习二一:多路查找树、二叉树与B树、2-3树、B+树、B*树。(本章为了解基本知识即可,不做代码学习)
这篇文章主要介绍了多路查找树的基本概念,包括二叉树的局限性、多叉树的优化、B树及其变体(如2-3树、B+树、B*树)的特点和应用,旨在帮助读者理解这些数据结构在文件系统和数据库系统中的重要性和效率。
24 0
数据结构与算法学习二一:多路查找树、二叉树与B树、2-3树、B+树、B*树。(本章为了解基本知识即可,不做代码学习)
|
2月前
|
存储 算法 搜索推荐
数据结构与算法学习十七:顺序储存二叉树、线索化二叉树
这篇文章主要介绍了顺序存储二叉树和线索化二叉树的概念、特点、实现方式以及应用场景。
27 0
数据结构与算法学习十七:顺序储存二叉树、线索化二叉树
|
2月前
|
Java
【用Java学习数据结构系列】震惊,二叉树原来是要这么学习的(二)
【用Java学习数据结构系列】震惊,二叉树原来是要这么学习的(二)
28 1
|
2月前
|
算法 Java C语言
【用Java学习数据结构系列】震惊,二叉树原来是要这么学习的(一)
【用Java学习数据结构系列】震惊,二叉树原来是要这么学习的(一)
25 1
|
2月前
|
存储
【数据结构】二叉树链式结构——感受递归的暴力美学
【数据结构】二叉树链式结构——感受递归的暴力美学
|
2月前
|
存储 算法
探索数据结构:分支的世界之二叉树与堆
探索数据结构:分支的世界之二叉树与堆
|
2月前
探索顺序结构:栈的实现方式
探索顺序结构:栈的实现方式
|
2月前
|
存储 算法
数据结构与算法学习十六:树的知识、二叉树、二叉树的遍历(前序、中序、后序、层次)、二叉树的查找(前序、中序、后序、层次)、二叉树的删除
这篇文章主要介绍了树和二叉树的基础知识,包括树的存储方式、二叉树的定义、遍历方法(前序、中序、后序、层次遍历),以及二叉树的查找和删除操作。
28 0