数据结构——链式二叉树

news2024/11/21 2:23:18

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目录

链式二叉树的实现 

链式二叉树的结构创建

链式二叉树节点的创建

链式二叉树的创建

链式二叉树的前序遍历

链式二叉树的中序遍历

链式二叉树的后序遍历

链式二叉树的节点个数

链式二叉树叶子节点个数

链式二叉树的高度

链式二叉树的k层节点个数

链式二叉树中寻找某个值

链式二叉树的层序遍历

链式二叉树的销毁

源码：

链式二叉树的实现 

链式二叉树的结构创建

typedef int BTDataType;
typedef struct BinarytreeNode
{
    struct BinarytreeNode* left;
    struct BinarytreeNode* right;
    BTDataType data;
}BTNode;

链式二叉树节点的创建

BTNode* BuyNodde(BTDataType x)
{
    BTNode* newnode=(BTNode*)malloc(sizeof(BTNode));
    if(newnode==NULL)
    {
        perror("malloc fail");
        return  NULL;
    }
    newnode->data=x;
    newnode->left=NULL;
    newnode->right=NULL;
    return newnode;
}

链式二叉树的创建

这里的二叉树是[1,2,4,3,null,5,6]

 

BTNode* CreatBinaryTree(void)
{
    BTNode* node1=BuyNodde(1);
    BTNode* node2=BuyNodde(2);
    BTNode* node3=BuyNodde(3);
    BTNode* node4=BuyNodde(4);
    BTNode* node5=BuyNodde(5);
    BTNode* node6=BuyNodde(6);
    
    node1->left=node2;
    node1->right=node4;
    node2->left=node3;
    node4->left=node5;
    node4->right=node6;
    
    return node1;
}

链式二叉树的前序遍历

void PrevOrder(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
    {
        printf("N ");
        return;
    }
    printf("%d ",root->data);
    PrevOrder(root->left);
    PrevOrder(root->right);
}

链式二叉树的中序遍历

void InOrder(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
    {
        printf("N ");
        return;
    }
    PrevOrder(root->left);
    printf("%d ",root->data);
    PrevOrder(root->right);
}

链式二叉树的后序遍历

void PostOrder(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
    {
        printf("N ");
        return;
    }
    PostOrder(root->left);
    PostOrder(root->right);

链式二叉树的节点个数

int BinaryTreeSize(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    return BinaryTreeSize(root->left)+BinaryTreeSize(root->right)+1;
}

链式二叉树叶子节点个数

int BinaryTreeleafSize(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    if(root->left==NULL&&root->right==NULL)
        return 1;
    return BinaryTreeleafSize(root->left)+BinaryTreeSize(root->right);
}

链式二叉树的高度

int BinaryTreeHeight(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    int ret1=BinaryTreeSize(root->left);
    int ret2=BinaryTreeSize(root->right);
    return ret1>ret2?ret1+1:ret2+1;
}

链式二叉树的k层节点个数

int KLevelBinaryTreeSize(BTNode* root,int k)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    if(k==1)
        return 1;
    return KLevelBinaryTreeSize(root->left,k-1)+KLevelBinaryTreeSize(root->right,k-1);
}

链式二叉树中寻找某个值

BTNode* BinaryTreeFind(BTNode* root,int x)
{
    if(root==NULL)
        return NULL;
    if(root->data==x)
        return root;
    BTNode* ret1=BinaryTreeFind(root->left, x);
    if(ret1)
        return ret1;
    BTNode* ret2=BinaryTreeFind(root->right, x);
    if(ret2)
        return ret2;
    return NULL;
}

链式二叉树的层序遍历

链式二叉树的层序遍历需要借助队列的性质，所以需要使用队列的源码

void LevelOreder(BTNode* root)
{
    Queue q;
    QueueInit(&q);
    if(root)
        QueuePush(&q, root);
    while(!QueueEmpty(&q))
    {
        BTNode* front=QueueFront(&q);
        QueuePop(&q);
        printf("%d ",front->data);
        if(front->left)
            QueuePush(&q, front->left);
        if(front->right)
            QueuePush(&q, front->right);
    }
    printf("\n");
}

链式二叉树的销毁

void DestroyBinaryTree(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return;
    DestroyBinaryTree(root->left);
    DestroyBinaryTree(root->right);
    free(root);
}

源码：

#ifndef Queue_h
#define Queue_h

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

#endif /* Queue_h */

typedef struct BinarytreeNode* QDataType;
typedef struct QueueNode
{
    struct QueueNode* next;
    QDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
    QNode* phead;
    QNode* ptail;
    int size;
}Queue;

//队列的初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//队列的销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//进队列（尾插）
void QueuePush(Queue* pq,QDataType x);
//出队列（头删）
void QueuePop(Queue* pq);
//队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//队尾数据（伏笔）
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//返回队列的数据个数
int QueueSize(Queue* pq);
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);



void QueueInit(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    pq->phead=NULL;
    pq->ptail=NULL;
    pq->size=0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    QNode* cur=pq->phead;
    while(cur)
    {
        QNode* next=cur->next;
        free(cur);
        cur=next;
    }
    pq->phead=pq->ptail=NULL;
    pq->size=0;
}
void QueuePush(Queue* pq,QDataType x)
{
    assert(pq);
    QNode* newnode=(QNode*)malloc(sizeof(QNode));
    if(newnode==NULL)
    {
        perror("malloc fail\n");
        return;
    }
    newnode->data=x;
    newnode->next=NULL;
    if(pq->phead==NULL)//当链表为空的时候
    {
        assert(!pq->ptail);//当链表为空的时候,pq->ptail也是空
        pq->phead=newnode;
        pq->ptail=newnode;
    }
    //链表不为空的时候进队列插入数据（尾插）
    else
    {
        pq->ptail->next=newnode;
        pq->ptail=newnode;
    }
    pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(!QueueEmpty(pq));//判断队列是否为空，断言为真程序继续
    //一个节点的时候
    //if(pq->phead->next==NULL)
    if(pq->phead==pq->ptail)
    {
        free(pq->phead);
        pq->phead=NULL;
        pq->ptail=NULL;
    }
    //多个节点的时候
    else
    {
        //相当于头删
        QNode* next=pq->phead->next;
        free(pq->phead);
        pq->phead=next;
    }
    pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(!QueueEmpty(pq));//判断队列是否为空，断言为真程序继续
    return pq->phead->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(!QueueEmpty(pq));
    return pq->ptail->data;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    return pq->phead==NULL;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    return pq->size;
}


typedef int BTDataType;
typedef struct BinarytreeNode
{
    struct BinarytreeNode* left;
    struct BinarytreeNode* right;
    BTDataType data;
}BTNode;
BTNode* BuyNodde(BTDataType x)
{
    BTNode* newnode=(BTNode*)malloc(sizeof(BTNode));
    if(newnode==NULL)
    {
        perror("malloc fail");
        return  NULL;
    }
    newnode->data=x;
    newnode->left=NULL;
    newnode->right=NULL;
    return newnode;
}
BTNode* CreatBinaryTree(void)
{
    BTNode* node1=BuyNodde(1);
    BTNode* node2=BuyNodde(2);
    BTNode* node3=BuyNodde(3);
    BTNode* node4=BuyNodde(4);
    BTNode* node5=BuyNodde(5);
    BTNode* node6=BuyNodde(6);
    
    node1->left=node2;
    node1->right=node4;
    node2->left=node3;
    node4->left=node5;
    node4->right=node6;
    
    return node1;
}
//前序遍历
void PrevOrder(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
    {
        printf("N ");
        return;
    }
    printf("%d ",root->data);
    PrevOrder(root->left);
    PrevOrder(root->right);
}
//中序遍历
void InOrder(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
    {
        printf("N ");
        return;
    }
    PrevOrder(root->left);
    printf("%d ",root->data);
    PrevOrder(root->right);
}
//后序遍历
void PostOrder(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
    {
        printf("N ");
        return;
    }
    PostOrder(root->left);
    PostOrder(root->right);
    printf("%d ",root->data);
}

//求二叉树的个数
int BinaryTreeSize(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    return BinaryTreeSize(root->left)+BinaryTreeSize(root->right)+1;
}

//求二叉树的叶子节点

int BinaryTreeleafSize(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    if(root->left==NULL&&root->right==NULL)
        return 1;
    return BinaryTreeleafSize(root->left)+BinaryTreeSize(root->right);
}

//求二叉树的高度

int BinaryTreeHeight(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    int ret1=BinaryTreeSize(root->left);
    int ret2=BinaryTreeSize(root->right);
    return ret1>ret2?ret1+1:ret2+1;
}

//求树的k层节点
int KLevelBinaryTreeSize(BTNode* root,int k)
{
    if(root==NULL)
        return 0;
    if(k==1)
        return 1;
    return KLevelBinaryTreeSize(root->left,k-1)+KLevelBinaryTreeSize(root->right,k-1);
}

//树中节点的寻找，找到返回这个节点
BTNode* BinaryTreeFind(BTNode* root,int x)
{
    if(root==NULL)
        return NULL;
    if(root->data==x)
        return root;
    BTNode* ret1=BinaryTreeFind(root->left, x);
    if(ret1)
        return ret1;
    BTNode* ret2=BinaryTreeFind(root->right, x);
    if(ret2)
        return ret2;
    return NULL;
}
//层序遍历
void LevelOreder(BTNode* root)
{
    Queue q;
    QueueInit(&q);
    if(root)
        QueuePush(&q, root);
    while(!QueueEmpty(&q))
    {
        BTNode* front=QueueFront(&q);
        QueuePop(&q);
        printf("%d ",front->data);
        if(front->left)
            QueuePush(&q, front->left);
        if(front->right)
            QueuePush(&q, front->right);
    }
    printf("\n");
}

//二叉树的销毁
void DestroyBinaryTree(BTNode* root)
{
    if(root==NULL)
        return;
    DestroyBinaryTree(root->left);
    DestroyBinaryTree(root->right);
    free(root);
}
int main()
{
    //创建链式二叉树
    BTNode* root=NULL;
    root=CreatBinaryTree();
    
    printf("前序遍历：");
    PrevOrder(root);
    printf("\n");
    
    printf("中序遍历：");
    InOrder(root);
    printf("\n");
    
    printf("后序遍历：");
    PostOrder(root);
    printf("\n");
    
    printf("树的节点个数：%d\n",BinaryTreeSize(root));
    
    printf("树的叶子节点的个数：%d\n",BinaryTreeleafSize(root));
    
    printf("树的高度为：%d\n",BinaryTreeHeight(root));
    
    printf("树的第三层的节点个数：%d\n",KLevelBinaryTreeSize(root, 3));
    
    printf("树中的数值5：%d\n",BinaryTreeFind(root, 5)->data);
    
    printf("层序遍历：\n");
    LevelOreder(root);
    
    return 0;
}

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