线索二叉树——找前驱、后继

news2025/1/26 15:48:58

前言


一个二叉树被线索化之后,一个节点的前驱或后继会存在两种情况,
1、tag=1,有明确的线索化前驱或后继,
2、tag=0,只存在左右孩子,但是没用明确的线索化前驱后继,需要分析

//线索二叉树结点定义
typedef struct ThreadNode{
    int data;
    struct ThreadNode *lchild,*rchild;
    int ltag,rtag;
}ThreadNode,*ThreadBiTree;

1.1、中序线索二叉树找其中序后继

将该二叉树进行中序线索化:

如果想获取任意一个节点p的后继,分析情况如下:

 ​​​​​​​

 我们将一个二叉树最小化模型:

结点p在L 和R位其实求其前驱或后继,都是可以通过其 lchild和rchild指针直接获取的,

因为它是叶子结点,在进行线索化的时候,已经规定,

1、若 p无右孩子,p->rtag=1,让p的 rchild 指针指向它的 后继

2、若 p无右孩子,p->ltag=1,让p的 lchild 指针指向它的 前驱

因此,我们实际分析的场景是p作为非叶子结点出现的场景:

p的中序后继走势:

 左、p、右

左、p、(左、根、右)

左、p、((左、根、右) 、根、右)

。。。

也就是说,它的后继趋势是,在p结点的右子树上,不断的向左找,

所以得出一个结论:

p的中序后继=p的右子树最左结点

代码如下:

//中序线索二叉树找后继
//找到以p为根的子树中,第一个被中序遍历的的结点,
ThreadNode * FirstNode(ThreadNode *p){
    while(p->ltag==0){
        p=p->lchild; //一路向左,但最左节点不一定是叶子结点,具体看下图
        return p;
    }
}

//在中序线索二叉树中找到结点p的后继结点
ThreadNode *NextNode(ThreadNode *p){
    if(p->rtag==0){
      return  FirstNode(p); //找到其右子树的最左结点
    }else
        return p->rchild;
}

代码中提到的,最左结点不一定是叶子结点的情况:

 可以利用中序线索二叉树,查找后继的方法,来对其进行遍历。

线索化之后,遍历的空间复杂度也随之降低,原本中序遍历是通过递归,递归的一次调用,就要压入方法栈一次。但是现在方法栈中只需要压入一个函数即可。


void visit_TBNode(ThreadNode p){
    std::cout<<"Node -- "<<p.data<<endl;
}


void InOrder_ThreadBiTree(ThreadBiTree &root){
    for(ThreadNode * p= FirstNode(root);root!=NULL; NextNode(p)){
        visit_TBNode(*p);
    }
}

1.2、中序线索二叉树找其中序前驱

分析过程同上:

P->ltag=1,p->lchild直接指向它的中序前驱,

重点分析p->ltag =0,即p存在左子树的情况:

左、P、右

(左、根、右)、P、右

((左、根、右)、根、右)、P、右

。。。

结论

p的前驱=左子树的最右结点

代码如下:

ThreadNode * LastNode(ThreadNode *p){
    while(p->rtag==0){
        p=p->rchild;
        return p;
    }
}

//在中序线索二叉树中找到结点p的前驱结点
ThreadNode *PreNode(ThreadNode *p){
    if(p->ltag==0){
        return LastNode(p); //找到其右子树的最左结点
    }else
        return p->rchild;
}

//中序逆序遍历(先定位到以root为根的中序线索树的最后一个节点,然后不断找前驱)
void Rev_InOrder_ThreadBiTree(ThreadBiTree &root){
    for(ThreadNode * p= LastNode(root);root!=NULL; PreNode(p)){
        visit_TBNode(*p);
    }
}

 

2.1、先序线索二叉树求结点后继

分析:

若要求前序遍历结果中 结点p的前序后继,分析如下:
1、p->rtag=1,则无右孩子,p的前序后继  p->rchild

2、若p->rtag=0 ,p存在右孩子:进一步分析
      情况1:若p存在左子树,p的后继为它的左孩子结点
      情况2:若p没有左子树,则p的后继为它的右孩子结点

前序遍历顺序:

根、左、右

p、左、右

无论左右子树怎么扩展,最终发现:

1、如果有左子树:(紫色的是遍历路径)

p、左、右

p、(r、左、右)、右

p 、(r、(r、左、右)、右)、右

。。。。

**PS:  r 是p左孩子结点,在p的左子树中,它作为根结点出现

 存在左子树时,p结点的前驱一定是它的左孩子结点;

 

1、如果没有左子树:(紫色的是遍历路径)

p、右

p、(r、左、右)

p 、(r、(r、左、右)、右)

。。。。

**PS:  r 是p的右孩子结点,在p的右子树中,它作为根结点出现

 存在左子树时,p结点的前驱一定是它的右孩子结点;

/**
 * 先序线索二叉树找后继
 *
 * 若要求前序遍历结果中 结点p的前序后继,分析如下:
 * 1、p->rtag=1,则无右孩子,p的前序后继  p->rchild
 * 2、若p->rtag=0 ,p存在右孩子:进一步分析
 *      情况1:若p存在左子树,p的后继为它的左孩子结点
 *      情况2:若p没有左子树,则p的后继为它的右孩子结点
 */

//求结点p的前序线索后继
ThreadNode *NextNode_PreOrder(ThreadNode *p) {
    if (p->rtag == 0) { //有右子树
       return p->lchild != NULL ? p->lchild : p->rchild;
    } else
        return p->rchild;
}

//由于先序遍历的第一个节点必然是根结点,可以进行如下的先序遍历
void PreOrder_ThreadBiTree_traverse(ThreadBiTree &root) {
    for (ThreadNode *p = root; p != NULL; NextNode_PreOrder(p)) {
        visit_TBNode(*p);
    }
}

2.2、先序线索二叉树求结点前驱

若要求前序遍历结果中 结点p的前序线索前驱,分析如下:
 1、p->ltag=1,结点p的先序线索前驱为 p->lchild
 2、若p->ltag=0,此时是无法得到一个节点的 先序线索前驱的,因为不管怎么样,都是根、左、右的顺序遍历,p点的左右子树都在其后出现
 只能通过从 这棵树的根节点用递归的方式,遍历全树,得到p前驱的结果,或者使用三叉链表,在二叉树的结构体定义中加入一个parent 指针,指向自己的父节点。

3.1  后序线索二叉树求结点的前驱

/**
 * 后序线索二叉树  求结点的前驱
 *
 * 分析:
 * 1、p->ltag=1, 前驱为 p->lchild
 * 2、p->ltag=0,
 *  若 p有右孩子 , 前驱为右孩子结点
 *  若p没用右孩子,前驱为左孩子
 */

ThreadNode *PreNode_LastOrder(ThreadNode* p){
    if(p->ltag==0){
        return p->rchild!=NULL?p->rchild:p->lchild;
    }else
        return p->lchild;
}

//后序线索遍历的逆序  (后序遍历,根结点一定是最后出现的结点)
void Rev_LastOrder_ThreadBiTree_traverse(ThreadBiTree &root) {
    for(ThreadNode *p =root;p!=NULL; PreNode_LastOrder(p)){
        visit_TBNode(*p);
    }
}

3.2  后序线索二叉树求结点的后继

参考2.2

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