• 数据结构35:二叉树前序遍历、中序遍历和后序遍历


    递归算法底层的实现使用的是栈存储结构,所以可以直接使用栈写出相应的非递归算法。

    先序遍历的非递归算法

    从树的根结点出发,遍历左孩子的同时,先将每个结点的右孩子压栈。当遇到结点没有左孩子的时候,取栈顶的右孩子。重复以上过程。

    实现代码函数:
    // 先序遍历非递归算法
    void PreOrderTraverse(BiTree Tree)
    {   BiTNode
    *a[20];  // 定义一个顺序栈   BiTNode *p;   // 临时指针   push(a, Tree);   // 根结点进栈   while (top != -1)
      {     p
    =getTop(a);  // 取栈顶元素     pop();  // 弹栈     while (p)
        {       displayElem(p);  
    // 调用结点的操作函数       // 如果该结点有右孩子,右孩子进栈       if (p->rchild)
          {         push(a, p
    ->rchild);       }       p = p->lchild;  // 一直指向根结点最后一个左孩子     }   } }

    中序遍历的非递归算法

    从根结点开始,遍历左孩子同时压栈,当遍历结束,说明当前遍历的结点没有左孩子,从栈中取出来调用操作函数,然后访问该结点的右孩子,继续以上重复性的操作。

    实现代码函数:
    //中序遍历非递归算法
    void InOrderTraverse1(BiTree Tree)
    {   BiTNode
    *a[20];   // 定义一个顺序栈   BiTNode *p;     // 临时指针   push(a, Tree);   //根结点进栈   while (top != -1)
      {
        // top != -1说明栈内不为空,程序继续运行     while ((p = getTop(a)) &&p)
        {
          // 取栈顶元素,且不能为NULL       push(a, p->lchild);  //将该结点的左孩子进栈,如果没有左孩子,NULL进栈     }     pop();  //跳出循环,栈顶元素肯定为NULL,将NULL弹栈     if (top != -1)
        {       p
    = getTop(a);  //取栈顶元素       pop();  //栈顶元素弹栈       displayElem(p);       push(a, p->rchild);  //将p指向的结点的右孩子进栈     }   } }

    补:中序遍历非递归算法的另一种实现

    中序遍历过程中,只需将每个结点的左子树压栈即可,右子树不需要压栈。当结点的左子树遍历完成后,只需要以栈顶结点的右孩子为根结点,继续循环遍历即可。

    实现代码:
    void InOrderTraverse2(BiTree Tree)
    {   BiTNode
    *a[20];  // 定义一个顺序栈   BiTNode *p;  // 临时指针   p = Tree;   // 当p为NULL或者栈为空时,表明树遍历完成   while (p || top != -1)
      {     
    // 如果p不为NULL,将其压栈并遍历其左子树     if (p)
        {       push(a, p);       p
    = p->lchild;     }     else   // 如果p=NULL,表明左子树遍历完成,需要遍历上一层节点的右子树
        {       p = getTop(a);       pop();       displayElem(p);       p = p->rchild;     }   } }

    后序遍历的非递归算法

    后序遍历是在遍历完当前结点的左右孩子之后,才调用操作函数,所以需要在操作结点进栈时,为每个结点配备一个标志位。当遍历该结点的左孩子时,设置当前结点的标志位为 0,进栈;当要遍历该结点的右孩子时,设置当前结点的标志位为 1,进栈。

    这样,当遍历完成,该结点弹栈时,查看该结点的标志位的值:如果是 0,表示该结点的右孩子还没有遍历;反之如果是 1,说明该结点的左右孩子都遍历完成,可以调用操作函数。

    实现代码函数:
    // 后序遍历函数
    void PostOrderTraverse(BiTree Tree)
    {   SNode a[
    20];  // 定义一个顺序栈   BiTNode *p;   // 临时指针   int tag;   SNode sdata;   p = Tree;   while (p || top != -1)
      {     
    while (p)
        {       
    // 为该结点入栈做准备       sdata.p = p;       sdata.tag = 0;  // 由于遍历是左孩子,设置标志位为0       postpush(a, sdata);  // 压栈       p = p->lchild;  // 以该结点为根结点,遍历左孩子     }     sdata = a[top];   // 取栈顶元素     pop();         // 栈顶元素弹栈     p = sdata.p;     tag = sdata.tag;     // 如果tag == 0,说明该结点还没有遍历它的右孩子     if (tag == 0)
        {       sdata.p
    = p;       sdata.tag = 1;       postpush(a, sdata);  //更改该结点的标志位,重新压栈       p = p->rchild;  //以该结点的右孩子为根结点,重复循环     }     else // 如果取出来的栈顶元素tag == 1,说明此节点左右子树都遍历完了,可以调用操作函数了
        {       displayElem(p);       p = NULL;     }   } }

    非递归算法的完整实现

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #define TElemType int
    int top = -1;  //top变量时刻表示栈顶元素所在位置 //构造结点的结构体 typedef struct BiTNode
    {   TElemType data;  
    //数据域   struct BiTNode *lchild, *rchild;  //左右孩子指针 }BiTNode, *BiTree;
    //初始化树的函数 void CreateBiTree(BiTree *T)
    {   
    *T = (BiTNode*)malloc(sizeof(BiTNode));   (*T)->data = 1;   (*T)->lchild = (BiTNode*)malloc(sizeof(BiTNode));   (*T)->rchild = (BiTNode*)malloc(sizeof(BiTNode));   (*T)->lchild->data = 2;   (*T)->lchild->lchild = (BiTNode*)malloc(sizeof(BiTNode));   (*T)->lchild->rchild = (BiTNode*)malloc(sizeof(BiTNode));   (*T)->lchild->rchild->data = 5;   (*T)->lchild->rchild->lchild = NULL;   (*T)->lchild->rchild->rchild = NULL;   (*T)->rchild->data = 3;   (*T)->rchild->lchild = (BiTNode*)malloc(sizeof(BiTNode));   (*T)->rchild->lchild->data = 6;   (*T)->rchild->lchild->lchild = NULL;   (*T)->rchild->lchild->rchild = NULL;   (*T)->rchild->rchild = (BiTNode*)malloc(sizeof(BiTNode));   (*T)->rchild->rchild->data = 7;   (*T)->rchild->rchild->lchild = NULL;   (*T)->rchild->rchild->rchild = NULL;   (*T)->lchild->lchild->data = 4;   (*T)->lchild->lchild->lchild = NULL;   (*T)->lchild->lchild->rchild = NULL; }
    // 前序和中序遍历使用的进栈函数 void push(BiTNode **a, BiTNode *elem)
    {   a[
    ++top] = elem; }
    // 弹栈函数 void pop()
    {   
    if (top==-1)
      {     
    return ;   }   top--; }
    // 模拟操作结点元素的函数,输出结点本身的数值 void displayElem(BiTNode *elem)
    {   printf(
    "%d ", elem->data); }
    // 拿到栈顶元素 BiTNode *getTop(BiTNode **a)
    {   
    return a[top]; }
    // 先序遍历非递归算法 void PreOrderTraverse(BiTree Tree)
    {   BiTNode
    *a[20];  // 定义一个顺序栈   BiTNode *p;     // 临时指针   push(a, Tree);   // 根结点进栈   while (top != -1)
      {     p
    = getTop(a); // 取栈顶元素     pop();      // 弹栈     while (p)
        {       displayElem(p);  
    // 调用结点的操作函数       // 如果该结点有右孩子,右孩子进栈       if (p->rchild)
          {         push(a ,p
    ->rchild);       }       p = p->lchild;  // 一直指向根结点最后一个左孩子     }   } }
    // 中序遍历非递归算法 void InOrderTraverse1(BiTree Tree)
    {   BiTNode
    * a[20];  // 定义一个顺序栈   BiTNode * p;    // 临时指针   push(a, Tree);   // 根结点进栈   while (top != -1)
      {
        // top != -1 说明栈内不为空,程序继续运行     while ((p = getTop(a)) && p)
        {
          //取栈顶元素,且不能为NULL       push(a, p->lchild);  //将该结点的左孩子进栈,如果没有左孩子,NULL进栈     }     pop();  //跳出循环,栈顶元素肯定为NULL,将NULL弹栈     if (top != -1)
        {       p
    = getTop(a);  //取栈顶元素       pop();  //栈顶元素弹栈       displayElem(p);       push(a, p->rchild);  //将p指向的结点的右孩子进栈     }   } }
    //中序遍历实现的另一种方法 void InOrderTraverse2(BiTree Tree)
    {   BiTNode
    *a[20];  //定义一个顺序栈   BiTNode *p;     //临时指针   p = Tree;   //当p为NULL或者栈为空时,表明树遍历完成   while (p || top != -1)
      {     
    //如果p不为NULL,将其压栈并遍历其左子树     if (p)
        {       push(a, p);       p
    = p->lchild;     }     else // 如果p == NULL,表明左子树遍历完成,需要遍历上一层节点的右子树
        {       p = getTop(a);       pop();       displayElem(p);       p = p->rchild;     }   } }
    //后序遍历非递归算法 typedef struct SNode
    {   BiTree p;   
    int tag; }SNode;
    //后序遍历使用的进栈函数 void postpush(SNode *a, SNode sdata)
    {   a[
    ++top] = sdata; }
    //后序遍历函数 void PostOrderTraverse(BiTree Tree)
    {   SNode a[
    20];  //定义一个顺序栈   BiTNode *p;   //临时指针   int tag;   SNode sdata;   p = Tree;   while (p || top != -1)
      {     
    while (p)
        {       
    //为该结点入栈做准备       sdata.p = p;       sdata.tag = 0;     //由于遍历是左孩子,设置标志位为0       postpush(a, sdata);  //压栈       p = p->lchild;  //以该结点为根结点,遍历左孩子     }     sdata = a[top];  //取栈顶元素     pop();  //栈顶元素弹栈     p = sdata.p;     tag = sdata.tag;     //如果tag == 0,说明该结点还没有遍历它的右孩子     if (tag == 0)
        {       sdata.p
    = p;       sdata.tag = 1;       postpush(a, sdata);  //更改该结点的标志位,重新压栈       p = p->rchild;     //以该结点的右孩子为根结点,重复循环     }     else  // 如果取出来的栈顶元素tag==1,说明此结点左右子树都遍历完了,可以调用操作函数了
        {       displayElem(p);       p = NULL;     }   } }
    int main()
    {   BiTree Tree;   CreateBiTree(
    &Tree);   printf("前序遍历: ");   PreOrderTraverse(Tree);   printf(" 中序遍历算法1: ");   InOrderTraverse1(Tree);   printf(" 中序遍历算法2: ");   InOrderTraverse2(Tree);   printf(" 后序遍历: ");   PostOrderTraverse(Tree); }
    运行结果 前序遍历:
    1 2 4 5 3 6 7 中序遍历算法1: 4 2 5 1 6 3 7 中序遍历算法2: 4 2 5 1 6 3 7 后序遍历: 4 5 2 6 7 3 1
  • 相关阅读:
    简洁的JS代码片段
    1020. 飞地的数量
    Celery分布式任务队列
    C# 之 OpenFileDialog的使用
    Toad for SQL Server 优化记录
    go windows 后台运行
    Pytorch源代码完全解析S1
    Mybatis Plus动态代理源码分析
    Python常用脚本
    CocosCreator基于jenkins自动构建
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/ciyeer/p/9044435.html
Copyright © 2020-2023  润新知