数据结构二叉树的遍历代码 树的遍历?

树是由结点或顶点和边组成的(可能是非线性的)且不存在着任何环的一种数据结构。没有结点的树称为空(null或empty)树。一棵非空的树包括一个根结点,还(很可能)有多个附加结点,所有结点构成一个多级分层结构。

其基本思想是尽最大程度辐射能够覆盖的节点,并对其进行访问。 

上图就是一个二叉树的层序遍历,每个节点左侧的序号代表该节点的输出顺序。可是,二叉树同一层次的节点之间是没有直接关联的,如何实现这种层序遍历呢?这里同样需要借助一个数据结构来辅助工作,这个数据结构就是队列。

1. 根节点1进入队列。

2. 节点1出队,输出节点1,并得到节点1的左孩子节点2、右孩子节点3。让节点2和节点3入队。 

3. 节点2出队,输出节点2,并得到节点2的左孩子节点4、右孩子节点5。让节点4和节点5入队。

4. 节点3出队,输出节点3,并得到节点3的右孩子节点6。让节点6入队。

5. 节点4出队,输出节点4,由于节点4没有孩子节点,所以没有新节点入队。

6. 节点5出队,输出节点5,由于节点5同样没有孩子节点,所以没有新节点入队。

7.节点6出队,输出节点6,节点6没有孩子节点,没有新节点入队。

 “树”是一种重要的数据结构,本文浅谈二叉树的遍历问题,采用C语言描述。

1)定义:有且仅有一个根结点,除根节点外,每个结点只有一个父结点,最多含有两个子节点,子节点有左右之分。

        在链式存储结构中,与线性链表类似,二叉树的每个结点采用结构体表示,结构体包含三个域:数据域、左指针、右指针。

        “遍历”是二叉树各种操作的基础。二叉树是一种非线性结构,其遍历不像线性链表那样容易,无法通过简单的循环实现。

二叉树是一种树形结构,遍历就是要让树中的所有节点被且仅被访问一次,即按一定规律排列成一个线性队列。二叉(子)树是一种递归定义的结构,包含三个部分:根结点(N)、左子树(L)、右子树(R)。根据这三个部分的访问次序对二叉树的遍历进行分类,总共有6种遍历方案:NLR、LNR、LRN、NRL、RNL和LNR。研究二叉树的遍历就是研究这6种具体的遍历方案,显然根据简单的对称性,左子树和右子树的遍历可互换,即NLR与NRL、LNR与RNL、LRN与RLN,分别相类似,因而只需研究NLR、LNR和LRN三种即可,分别称为“先序遍历”、“中序遍历”和“后序遍历”。

        在递归方式中,栈是由操作系统维护的,用户不必关心栈的细节操作,用户只需关心“访问顺序”即可。因而,采用递归方式实现二叉树的遍历比较容易理解,算法简单,容易实现。

大家知道,函数在调用时,会自动进行栈的push,调用返回时,则会自动进行栈的pop。函数递归调用无非是对一个栈进行返回的push与pop,既然递归方式可以实现二叉树的遍历,那么借用“栈”采用非递归方式,也能实现遍历。但是,这时的栈操作(push、pop等)是由用户进行的,因而实现起来会复杂一些,而且也不容易理解,但有助于我们对树结构的遍历有一个深刻、清晰的理解。

        首先考虑非递归先序遍历(NLR)。在遍历某一个二叉(子)树时,以一当前指针记录当前要处理的二叉(左子)树,以一个栈保存当前树之后处理的右子树。首先访问当前树的根结点数据,接下来应该依次遍历其左子树和右子树,然而程序的控制流只能处理其一,所以考虑将右子树的根保存在栈里面,当前指针则指向需先处理的左子树,为下次循环做准备;若当前指针指向的树为空,说明当前树为空树,不需要做任何处理,直接弹出栈顶的子树,为下次循环做准备。相应的C语言代码如下:

        对于非递归中序遍历,若当前树不为空树,则访问其根结点之前应先访问其左子树,因而先将当前根节点入栈,然后考虑其左子树,不断将非空的根节点入栈,直到左子树为一空树;当左子树为空时,不需要做任何处理,弹出并访问栈顶结点,然后指向其右子树,为下次循环做准备。

最后谈谈非递归后序遍历。由于在访问当前树的根结点时,应先访问其左、右子树,因而先将根结点入栈,接着将右子树也入栈,然后考虑左子树,重复这一过程直到某一左子树为空;如果当前考虑的子树为空,若栈顶不为空,说明第二栈顶对应的树的右子树未处理,则弹出栈顶,下次循环处理,并将一空指针入栈以表示其另一子树已做处理;若栈顶也为空树,说明第二栈顶对应的树的左右子树或者为空,或者均已做处理,直接访问第二栈顶的结点,访问完结点后,若栈仍为非空,说明整棵树尚未遍历完,则弹出栈顶,并入栈一空指针表示第二栈顶的子树之一已被处理。

        谈完二叉树的遍历之后,再来谈谈二叉树的创建,这里所说的创建是指从控制台依次(先/中/后序)输入二叉树的各个结点元素(此处为字符),用“空格”表示空树。

对于空树,函数直接返回即可;对于非空树,先读取字符并赋值给当前根结点,然后创建左子树,最后创建右子树。因此,要先知道当前要创建的树是否为空,才能做相应处理,“先序”遍历方式很好地符合了这一点。但是中序或后序就不一样了,更重要的是,中序或后序方式输入的字符序列无法唯一确定一个二叉树。我还没有找到中序/后序实现二叉树的创建(控制台输入)的类似简单的方法,希望各位同仁网友不吝赐教哈!

对于visit函数指针,可以这样简单的理解。visit是一个指针变量,它指向一个函数,这个函数的返回类型是int,这个函数的形参只有一个,也是int。那么怎么样表示这样一个指针才能让编译器知道visit是一个函数指针呢(即指向一个函数)?C标准给我们定了一个形式,就是 int (*visit) (int); 前一个int 表示返回类型,后一个int表示函数形参类型。 说到这里,我想起了之前我对此的一个误解。我之前以为这个被指向的函数肯定是这样的:int visit(int);visit就是函数名。其实不是这样的,这个被指向的函数可以是这样的,int hanshu(int)。 另外,这个函数指针也不一定非得叫visit,也可以定义为 int (*v)(int),v照样指向返回类型是int,形参类型是int的一个函数。 这是我当初看到visit的一些误区,我发现把这些误区弄清楚了,我就搞清楚了visit到底是什么了,希望对你有帮助。

二叉树的遍历:是指从根结点出发,按照某种次序依次访问二叉树中的所有结点,使得每个结点被访问一次且仅被访问一次。

访问其实是要根据实际的需要来确定具体做什么,比如对每个结点进行相关计算,输出打印等。它算作是一个抽象操作。

二叉树的遍历次序不同于线性结构,最多也就是从头到尾、循环和双向等简单的遍历方式。树的结点之间不存在唯一的前驱和后继关系,在访问一个结点后,下一个被访问的结点面临着不同的选择。

二叉树的遍历方式可以有很多,如果我们限制从左到右的顺序,就主要分为四种:

若二叉树为空,则空操作返回,否则先访问根结点,然后前序遍历左子树,再前序遍历右子树。如下图遍历顺序为:ABDGHCEIF。

若二叉树为空,则空操作返回,否则从根结点开始(注意并不是先访问根结点),中序遍历根结点左子树,然后访问根结点,最后中序遍历右子树,如下图遍历顺序为:GDHBAEICF。

若二叉树为空,则空操作返回,否则从左到右先叶子后结点的方式遍历访问左右子树,最后是访问根结点,如下图遍历顺序为:GHDBIEFCA。

若二叉树为空,则空操作返回,否则从树的第一层开始,也就是从根结点开始访问,从上而下逐层遍历,在同一层中,按从左到右的顺序对结点逐个访问,如下图遍历顺序为:ABCDEFGHI。

程序代码:这里的代码是C写的,换算成java一样,只是写法不一样,逻辑一样。所以接下来的代码,请看逻辑

实例:分析【前序遍历算法】代码执行逻辑:

实例:分析【中序遍历算法】代码执行逻辑:

实例:分析【后续遍历算法】代码执行逻辑:

我们提到的四种遍历方式,其实都是在把树种的结点编程某种意义上的线性序列,这样给程序执行带来了好处。

层序遍历很好理解,就是逐层遍历,每层从左到右逐个遍历;前序、中序、后序遍历最根本的区别就是双亲结点的访问时机:前序是先访问双亲结点,然后左孩子,最后右孩子;中序是左孩子,双亲,右孩子;后序是左孩子、右孩子最后双亲结点。

树的定义就使用了递归这一方式,当然,对树的遍历也是使用递归(注意递归算法一定要有结束递归的标志),关于二叉树遍历的算法,就不再详细描述了。

有一种题目是为了考察你对二叉树遍历的掌握程度,会这样出题:已知一棵二叉树的前序遍历顺序是ABCDEF,中序遍历顺序是CBAEDF,请问这棵树的后序遍历是什么?

对于这样的题目,如果真正了解各种遍历规则,其实是不难的。

三种遍历都是从根结点开始,前序遍历是先打印再递归左和右,所有前序遍历序列为ABCDEF,第一个字母A就是根结点;再由中序遍历序列CBAEDF,可以只带C和B是A的左子树上的结点,E、D、F是A的右子树上的结点,我们可以得到以下这样的图:

然后再看前序序列中的C和B,先B再C,所以B应该是A的左孩子,C就只能说B的孩子了,至于C是B的左还是右孩子,再看中序序列CBAEDF,C在B之前打印,说明C是B的左孩子,如图:

再看前序中的E、D、F,他们的顺序是ABCDEF,意味着D是A的右孩子,E和F是D的子孙(注意,他们中有一个不一定是孩子,还可能是孙子)。再看中序序列是CBAEDF,E在D的左侧,F在右侧,所以E是D的左孩子,F是D的右孩子,如图:

为了避免推导失误,我们最好自己再按此树推导一遍前序和中序遍历序列。根据二叉树结构图,轻松得到后序遍历为CBEFDA。

这里我们可以得到两个二叉树遍历的性质:

  1. 已知前序遍历序列和中序遍历序列,可以唯一确定一棵二叉树;
  2. 已知后序遍历序列和中序遍历序列,可以唯一确定一棵二叉树;

注意:已知前序和后序遍历,是不能确定一棵二叉树的。

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