【C/C++ 数据结构】-就这一篇博客让你玩爆二叉树的各种遍历问题!!!

news2024/11/15 6:57:55

作者:学Java的冬瓜
冬瓜的主页:☀冬瓜的主页🌙
专栏:【C/C++ 数据结构与算法】
分享:被苦难淬炼过的人,内心真诚。——都靓评宋濂
主要内容:二叉树的递归前序遍历、中序遍历、后序遍历、层序遍历。以及非递归的前序、中序、后序、层序遍历。线索二叉树的创建和线索化和中序遍历。

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文章目录

  • 一、前序创建二叉树
  • 二、二叉树递归遍历
    • 1、前序递归遍历
    • 2、中序递归遍历
    • 3、后序递归遍历
    • 4、层序遍历递归
  • 三、二叉树非递归遍历
    • 1、前序遍历非递归
    • 2、中序遍历非递归
    • 3、后序遍历非递归
    • 4、层序遍历非递归
  • 四、线索二叉树创建、线索化、遍历
    • 1、前序创建线索二叉树
    • 2、中序线索化线索二叉树
    • 3、线索二叉树中序遍历
  • 五、完整代码
    • 1、Traversal.h
    • 2、Queue_Stack.c
    • 3、orderTraversal.c
  • 六、成果演示
    • 1、创建二叉树
      • 1.1、递归层序遍历
      • 1.2、非递归前序遍历
      • 1.3、非递归后序遍历
    • 2、创建并线索化线索二叉树
      • 2.1、线索二叉树中序遍历
  • 七、总结
    • 1、二叉树的创建、遍历
      • 1.1、关于前序创建二叉树:
      • 1.2、关于递归遍历:
      • 1.3、关于非递归遍历:
    • 2、线索二叉树创建、线索化、遍历
      • 1.1、关于线索二叉树创建:
      • 1.2、关于线索二叉树的线索化:
      • 1.3、关于线索二叉树中序遍历:

一、前序创建二叉树

// 前序创建二叉树
TreeNode* createTree(char* str, int* pi) {
	if (str[*pi] == '#') {
		(*pi)++;
		return NULL;
	}

	TreeNode* root = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));
	if (root == NULL) {
		exit(-1);
	}
	root->val = str[(*pi)++];

	root->left = createTree(str, pi);
	root->right = createTree(str, pi);

	return root;
}

二、二叉树递归遍历

1、前序递归遍历

// 前序遍历递归
void prevOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	printf("%c ", root->val);
	prevOrder(root->left);
	prevOrder(root->right);
}

2、中序递归遍历

// 中序遍历递归
void inOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	inOrder(root->left);
	printf("%c ", root->val);
	inOrder(root->right);
}

3、后序递归遍历

// 后序遍历递归
void postOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	postOrder(root->left);
	postOrder(root->right);
	printf("%c ", root->val);
}

4、层序遍历递归

// 层次遍历递归
// 函数1
// 打印层序遍历的每一层(递归实现打印)
void printGivenLevel(TreeNode* root, int level) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	if (level == 1) {
		printf("%c ", root->val);
	}
	else {
		printGivenLevel(root->left, level - 1);
		printGivenLevel(root->right, level - 1);
	}

}
// 函数2
// 求整棵树的高度
int hight(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return 0;
	}
	int lhight = hight(root->left);
	int rhight = hight(root->right);
	return lhight > rhight ? lhight + 1 : rhight + 1;
}
// 函数3
// 层序遍历
void levelOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	int h = hight(root);
	for (int i = 1; i <= h; i++) {
		printGivenLevel(root, i);
	}
}

三、二叉树非递归遍历

1、前序遍历非递归

//前序遍历非递归
void prevOrderTraversal(TreeNode* root) {
	// 1、空树
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	// 2、创建并初始化栈
	Stack st;
	StackInit(&st);
	// 3、设置一个访问指针,把根节点给它
	TreeNode* cur = root;

	// 4、操作
	while (cur !=NULL || !StackEmpty(&st)) {
		if (cur != NULL) {
			printf("%c ", cur->val);
			StackPush(&st, cur);
			cur = cur->left;
		}
		else{
			cur = StackPop(&st);
			cur = cur->right;
		}
	}
	// 销毁栈
	StackDestroy(&st);
}

2、中序遍历非递归

//中序遍历非递归
void inOrderTraversal(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	Stack st;
	StackInit(&st);
	TreeNode* cur = root;
	while (cur != NULL || !StackEmpty(&st)) {
		if (cur != NULL) {
			StackPush(&st, cur);
			cur = cur->left;
		}
		else {
			cur = StackPop(&st);
			printf("%c ", cur->val);
			cur = cur->right;
		}
	}
	StackDestroy(&st);
}

3、后序遍历非递归

//后序遍历非递归
void postOrderTraversal(TreeNode* root) {
	// 0、创建栈等准备工作
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	Stack st;
	StackInit(&st);
	TreeNode* cur = root;

	// 前一个访问的节点
	TreeNode* prev = NULL;

	while (cur || !StackEmpty(&st)) {
		// 1、访问左节点直到遇到空
		if (cur != NULL) {
			StackPush(&st, cur);
			cur = cur->left;
		}
		else {
			// 2、此时cur=NULL,取出栈顶元素
			TreeNode* top = StackTop(&st);
			// 3、若弹出的当前栈顶元素右边为NULL或者已经被访问,
			//    则说明该子树的左右均访问完,打印该子树的根节点
			if (top->right == NULL || top->right == prev) {
				printf("%c ", top->val);
				StackPop(&st);

				// 把栈顶节点赋值给当前节点cur
				cur = top;
				// 将当前节点设置为下一次的前一个访问节点
				prev = top;
				// cur置空,标志以当前节点为根节点的树已经被访问
				cur = NULL;
			}
			else {
				cur = top->right;
			}
		}
	}
	StackDestroy(&st);
}

4、层序遍历非递归

// 层次遍历非递归
void levelOrderTraversal(TreeNode* root) {
	// 空树
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	// 树非空
	Queue qu;
	// 1、初始化队列
	QueueInit(&qu);
	// 2、把根节点入队
	QueuePush(&qu, root);
	// 3、队列不空,则把当前节点队头弹出,打印
	//再把这个节点的左右子树的非空根,入队列
	while (!QueueEmpty(&qu)) {
		TreeNode* out = QueuePop(&qu);
		printf("%c ", out->val);

		if (out->left != NULL) {
			QueuePush(&qu, out->left);
		}
		if (out->right != NULL) {
			QueuePush(&qu, out->right);
		}
	}
	// 5、销毁队列
	QueueDestroy(&qu);
}

四、线索二叉树创建、线索化、遍历

注意:这里的线索二叉树我用了带头的方式。
二叉树的线索链表有个头节点head,
这个head的lchild指向二叉树的根节点,head的rchild指向中序遍历时访问的最后一个节点(除掉这个根节点的最后一个)
同时,二叉树中序遍历的第一个节点的lchild和最后一个节点的rchild都指向head

1、前序创建线索二叉树

// 前序创建线索二叉树
ThreadNode* createThreadTree(char* str, int* pi) {
	if (str[*pi] == '#') {
		(*pi)++;
		return NULL;
	}

	ThreadNode* root = (ThreadNode*)malloc(sizeof(ThreadNode));
	if (root == NULL) {
		exit(-1);
	}
	root->val = str[(*pi)++];
	root->ltag = Link;
	root->rtag = Link;

	root->lchild = createThreadTree(str, pi);
	root->rchild = createThreadTree(str, pi);

	return root;
}

2、中序线索化线索二叉树

// 中序线索化二叉树
// 函数1
void inThreading(ThreadNode** root, ThreadNode** pre) {
	if ((*root) == NULL) {   
		return;
	}
	
	inThreading((&(*root)->lchild), pre);  // 左子树线索化
	if ((*root)->lchild == NULL) {  // 前继线索
		(*root)->ltag = Thread;
		(*root)->lchild = (*pre);
	}
	if ((*pre)->rchild == NULL) {  // 后继线索
		(*pre)->rtag = Thread;
		(*pre)->rchild = (*root);
	}
	(*pre) = (*root);    // 保存pre指向root的前驱
	inThreading((&(*root)->rchild), pre);  // 右子树线索化
}
// 函数2
// 二叉树的线索链表有个头节点head,
//  这个head的lchild指向二叉树的根节点,head的rchild指向中序遍历时访问的最后一个节点(除掉这个根节点的最后一个)
//  同时,二叉树中序遍历的第一个节点的lchild和最后一个节点的rchild都指向head
void inOrderThread(ThreadNode** head, ThreadNode** root) {
	// 创建头节点
	(*head) = (ThreadNode*)malloc(sizeof(ThreadNode));
	if ((*head) == NULL) {
		exit(-1);
	}
	(*head)->ltag = Link; //表示lchild为指针
	(*head)->rtag = Thread; //表示rchild为线索
	(*head)->rchild = (*head);   //右线索回指

	if ((*root) == NULL) {
		(*head)->lchild = (*head); // 若二叉树为空,则左线索回指
	}
	else {
		(*head)->lchild = (*root);
		ThreadNode* pre = (*head);
		inThreading(root,&pre);

		pre->rchild = (*head);
		pre->rtag = Thread;   // 最后一个节点线索化
		(*head)->rchild = pre;
	}
}

3、线索二叉树中序遍历

// 线索二叉树中序遍历
void inOrderThreadTraversal(ThreadNode* head) {
	ThreadNode* cur = head->lchild;
	while (cur != head) {
		while (cur->ltag == Link) {
			cur = cur->lchild;
		}
		printf("%c ", cur->val);
		while (cur->rtag == Thread && cur->rchild != head) {
			cur = cur->rchild;
			printf("%c ", cur->val);
		}
		cur = cur->rchild;
	}
}

五、完整代码

1、Traversal.h

#pragma once


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

// 树的节点部分
typedef char TreeDataType;
typedef struct BinaryTreeNode {
	TreeDataType val;
	struct BinaryTreeNode* left;
	struct BinaryTreeNode* right;
}TreeNode;


// 线索树的节点部分

typedef enum PointerTag { 
	Link, Thread 
}PointerTag;  //Link=0,代表指针;Thread=1,代表线索
typedef struct ThreadNode {
	TreeDataType val;
	struct ThreadNode* lchild, * rchild;
	PointerTag ltag, rtag;
}ThreadNode;



// 队列部分
typedef TreeNode QDataType;
//链表的节点
typedef struct QNode
{
	QDataType data;
	struct QNode* next;
}QNode;
//存储head和tail两个指针,用来连接链表
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;
//队列初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队尾入队(尾插)
QNode* QueuePush(Queue* pq, TreeNode* x);
//队头出队(头删)
QNode* QueuePop(Queue* pq);
//获取队列有效数据的个数
int QueueSize(Queue* pq);
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);



// 栈的部分
typedef TreeNode* STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* data;
	int top;
	int capacity;
}Stack;
//初始化栈
void StackInit(Stack* ps);
//销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);
//压栈
STDataType StackPush(Stack* ps, STDataType x);
//出栈
STDataType StackPop(Stack* ps);
//获取栈顶数据
STDataType StackTop(Stack* ps);
//判断栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps);

2、Queue_Stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include "Traversal.h"

//关于队列函数
//队列初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
}
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	while (cur != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;

		free(cur);
		cur = next;
	}

	pq->head = pq->tail = NULL;
}
//队尾入队(尾插)
QNode* QueuePush(Queue* pq, TreeNode x)
{
	assert(pq);

	//注意1:创建新节点
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	//1、空间申请失败
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	//2、空间申请成功
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;


	//注意2:连接链表
	//3、处理队列链表头节点
	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	//4、处理其它节点
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	return newnode;
}
//队头出队(头删)
QNode* QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//注意1:若队列中没有数据了,就不能出队了,会中止程序
	assert(pq->head);


	//重点:注意2:要把只有一个节点单独提出来,否则tail始终指向最后一个节点,它变成野指针
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		QNode* ret = pq->head;
		pq->head = pq->tail = NULL;
		return ret;
	}
	else
	{
		//注意3:free()前,记录第一个节点的下一个节点
		QNode* next = pq->head->next;

		QNode* ret = pq->head;
		pq->head = next;
		return ret;
	}
}
// 获取队列有效数据的个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	int size = 0;
	QNode* cur = pq->head;

	while (cur != NULL)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}

	return size;
}
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	return pq->head == NULL;
}



// 关于栈部分函数
//初始化栈
void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	//注意:动态申请数组空间
	STDataType* tmp = (STDataType*)malloc(4 * sizeof(STDataType));
	//1、申请失败
	if (tmp == NULL)
	{
		printf("realloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	//2、申请成功
	else
	{
		ps->data = tmp;
		ps->capacity = 4;
		ps->top = 0;
	}
}
//销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->data);
	ps->data = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
//压栈/入栈
STDataType StackPush(Stack* ps, STDataType x)
{
	//1、断言,确保ps不等于NULL。
	assert(ps);

	//2、判断空间是否已满,满了就先增容
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->data, 2 * ps->capacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		else
		{
			ps->data = tmp;
			ps->capacity *= 2;
		}
	}

	//3、尾插
	ps->data[ps->top] = x;
	ps->top++;
	return x;
}
//出栈
STDataType StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//注意:确保top不越界,栈空时,直接终止程序报错
	assert(ps->top > 0);

	ps->top--;
	return ps->data[ps->top];
}
//获取栈顶数据
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//注意:若栈中没有数据了,ps->top=0,没有下面这步断言,会导致数组越界
	assert(ps->top > 0);

	return ps->data[ps->top - 1];
}
//判断栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
}

3、orderTraversal.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include "Traversal.h"

void menu() {
	printf("**********************************************************************\n");
	printf("************   1.前序创建二叉树                      *****************\n");
	printf("************   递归:                                 *****************\n");
	printf("************   2.前序遍历递归     3.中序遍历递归     *****************\n");
	printf("************   4.后序遍历递归     5.层序遍历递归     *****************\n");
	printf("************   非递归:                               *****************\n");
	printf("************   6.前序遍历非递归   7.中序遍历非递归   *****************\n");
	printf("************   8.后序遍历非递归   9.层序遍历非递归   *****************\n");
	printf("**********************************************************************\n");
	printf("************   10.前序创建线索二叉树并中序线索化     *****************\n");
	printf("************   11.线索二叉树中序遍历                 *****************\n");
	printf("**********************************************************************\n");
	printf("************   0.退出                                *****************\n");
	printf("**********************************************************************\n");

	

}



// 前序遍历递归
void prevOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	printf("%c ", root->val);
	prevOrder(root->left);
	prevOrder(root->right);
}
// 中序遍历递归
void inOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	inOrder(root->left);
	printf("%c ", root->val);
	inOrder(root->right);
}
// 后序遍历递归
void postOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	postOrder(root->left);
	postOrder(root->right);
	printf("%c ", root->val);
}

// 层次遍历递归
// 函数1
// 打印层序遍历的每一层(递归实现打印)
void printGivenLevel(TreeNode* root, int level) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	if (level == 1) {
		printf("%c ", root->val);
	}
	else {
		printGivenLevel(root->left, level - 1);
		printGivenLevel(root->right, level - 1);
	}

}
// 函数2
// 求整棵树的高度
int hight(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return 0;
	}
	int lhight = hight(root->left);
	int rhight = hight(root->right);
	return lhight > rhight ? lhight + 1 : rhight + 1;
}
// 函数3
// 层序遍历
void levelOrder(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	int h = hight(root);
	for (int i = 1; i <= h; i++) {
		printGivenLevel(root, i);
	}
}





//前序遍历非递归
void prevOrderTraversal(TreeNode* root) {
	// 1、空树
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	// 2、创建并初始化栈
	Stack st;
	StackInit(&st);
	// 3、设置一个访问指针,把根节点给它
	TreeNode* cur = root;

	// 4、操作
	while (cur !=NULL || !StackEmpty(&st)) {
		if (cur != NULL) {
			printf("%c ", cur->val);
			StackPush(&st, cur);
			cur = cur->left;
		}
		else{
			cur = StackPop(&st);
			cur = cur->right;
		}
	}
	// 销毁栈
	StackDestroy(&st);
}
//中序遍历非递归
void inOrderTraversal(TreeNode* root) {
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	Stack st;
	StackInit(&st);
	TreeNode* cur = root;
	while (cur != NULL || !StackEmpty(&st)) {
		if (cur != NULL) {
			StackPush(&st, cur);
			cur = cur->left;
		}
		else {
			cur = StackPop(&st);
			printf("%c ", cur->val);
			cur = cur->right;
		}
	}
	StackDestroy(&st);
}
//后序遍历非递归
void postOrderTraversal(TreeNode* root) {
	// 0、创建栈等准备工作
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	Stack st;
	StackInit(&st);
	TreeNode* cur = root;

	// 前一个访问的节点
	TreeNode* prev = NULL;

	while (cur || !StackEmpty(&st)) {
		// 1、访问左节点直到遇到空
		if (cur != NULL) {
			StackPush(&st, cur);
			cur = cur->left;
		}
		else {
			// 2、此时cur=NULL,取出栈顶元素
			TreeNode* top = StackTop(&st);
			// 3、若弹出的当前栈顶元素右边为NULL或者已经被访问,
			//    则说明该子树的左右均访问完,打印该子树的根节点
			if (top->right == NULL || top->right == prev) {
				printf("%c ", top->val);
				StackPop(&st);

				// 把栈顶节点赋值给当前节点cur
				cur = top;
				// 将当前节点设置为下一次的前一个访问节点
				prev = top;
				// cur置空,标志以当前节点为根节点的树已经被访问
				cur = NULL;
			}
			else {
				cur = top->right;
			}
		}
	}
	StackDestroy(&st);
}

// 层次遍历非递归
void levelOrderTraversal(TreeNode* root) {
	// 空树
	if (root == NULL) {
		return;
	}
	// 树非空
	Queue qu;
	// 1、初始化队列
	QueueInit(&qu);
	// 2、把根节点入队
	QueuePush(&qu, root);
	// 3、队列不空,则把当前节点队头弹出,打印
	//再把这个节点的左右子树的非空根,入队列
	while (!QueueEmpty(&qu)) {
		TreeNode* out = QueuePop(&qu);
		printf("%c ", out->val);

		if (out->left != NULL) {
			QueuePush(&qu, out->left);
		}
		if (out->right != NULL) {
			QueuePush(&qu, out->right);
		}
	}
	// 5、销毁队列
	QueueDestroy(&qu);
}



// ABD##E##CF##G##
// 前序创建二叉树
TreeNode* createTree(char* str, int* pi) {
	if (str[*pi] == '#') {
		(*pi)++;
		return NULL;
	}

	TreeNode* root = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));
	if (root == NULL) {
		exit(-1);
	}
	root->val = str[(*pi)++];

	root->left = createTree(str, pi);
	root->right = createTree(str, pi);

	return root;
}


// 前序创建线索二叉树
ThreadNode* createThreadTree(char* str, int* pi) {
	if (str[*pi] == '#') {
		(*pi)++;
		return NULL;
	}

	ThreadNode* root = (ThreadNode*)malloc(sizeof(ThreadNode));
	if (root == NULL) {
		exit(-1);
	}
	root->val = str[(*pi)++];
	root->ltag = Link;
	root->rtag = Link;

	root->lchild = createThreadTree(str, pi);
	root->rchild = createThreadTree(str, pi);

	return root;
}

// 中序线索化二叉树
// 函数1
void inThreading(ThreadNode** root, ThreadNode** pre) {
	if ((*root) == NULL) {   // 不能这样截至递归,会造成叶子节点后继无法线索化
		return;
	}
	
	inThreading((&(*root)->lchild), pre);  // 左子树线索化
	if ((*root)->lchild == NULL) {  // 前继线索
		(*root)->ltag = Thread;
		(*root)->lchild = (*pre);
	}
	if ((*pre)->rchild == NULL) {  // 后继线索
		(*pre)->rtag = Thread;
		(*pre)->rchild = (*root);
	}
	(*pre) = (*root);    // 保存pre指向root的前驱
	inThreading((&(*root)->rchild), pre);  // 右子树线索化
}
// 函数2
// 二叉树的线索链表有个头节点head,
//  这个head的lchild指向二叉树的根节点,head的rchild指向中序遍历时访问的最后一个节点(除掉这个根节点的最后一个)
//  同时,二叉树中序遍历的第一个节点的lchild和最后一个节点的rchild都指向head
void inOrderThread(ThreadNode** head, ThreadNode** root) {
	// 创建头节点
	(*head) = (ThreadNode*)malloc(sizeof(ThreadNode));
	if ((*head) == NULL) {
		exit(-1);
	}
	(*head)->ltag = Link; //表示lchild为指针
	(*head)->rtag = Thread; //表示rchild为线索
	(*head)->rchild = (*head);   //右线索回指

	if ((*root) == NULL) {
		(*head)->lchild = (*head); // 若二叉树为空,则左线索回指
	}
	else {
		(*head)->lchild = (*root);
		ThreadNode* pre = (*head);
		inThreading(root,&pre);

		pre->rchild = (*head);
		pre->rtag = Thread;   // 最后一个节点线索化
		(*head)->rchild = pre;
	}

}

// 线索二叉树中序遍历
void inOrderThreadTraversal(ThreadNode* head) {
	ThreadNode* cur = head->lchild;
	while (cur != head) {
		while (cur->ltag == Link) {
			cur = cur->lchild;
		}
		printf("%c ", cur->val);
		while (cur->rtag == Thread && cur->rchild != head) {
			cur = cur->rchild;
			printf("%c ", cur->val);
		}
		cur = cur->rchild;
	}
}

int main()
{
	TreeNode* root = NULL;

	ThreadNode* threadRoot = NULL;
	ThreadNode* threadHead = NULL;
	int input = 0;

	do {
		menu();
		scanf("%d", &input);

		switch (input) {
		case 0:
			break;
		case 1:
			printf("请根据前序输入你要创建的二叉树,'NULL'用'#'表示\n");
			char str1[100];
			scanf("%s", str1);
			int i1 = 0;
			root = createTree(str1, &i1);
			break;
		case 2:
			prevOrder(root);
			printf("\n");
			break;
		case 3:
			inOrder(root);
			printf("\n");
			break;
		case 4:
			postOrder(root);
			printf("\n");
			break;
		case 5:
			levelOrder(root);
			printf("\n");
			break;
		case 6:
			prevOrderTraversal(root);
			printf("\n");
			break;
		case 7:
			inOrderTraversal(root);
			printf("\n");
			break;
		case 8:
			postOrderTraversal(root);
			printf("\n");
			break;
		case 9:
			levelOrderTraversal(root);
			printf("\n");
			break;
		case 10:
			printf("请根据前序输入你要创建的二叉树,'NULL'用'#'表示\n");
			char str2[100];
			scanf("%s", str2);
			int i2 = 0;
			threadRoot = createThreadTree(str2, &i2);     // 创建二叉树
			inOrderThread(&threadHead, &threadRoot);       // 线索化二叉树
			break;
		case 11:
		{
			inOrderThreadTraversal(threadHead);
			printf("\n");
			break;
		}
		default:
			break;
		}
			

	} while (input);


	return 0;
}

六、成果演示

在这里我就只选部分遍历或者代码较为复杂的部分,给出成果展示:

1、创建二叉树

在这里插入图片描述

1.1、递归层序遍历

在这里插入图片描述

1.2、非递归前序遍历

在这里插入图片描述

1.3、非递归后序遍历

在这里插入图片描述

2、创建并线索化线索二叉树

在这里插入图片描述

2.1、线索二叉树中序遍历

在这里插入图片描述

七、总结

1、二叉树的创建、遍历

1.1、关于前序创建二叉树:

  1. 给了一个字符串,和取地址的i(防止递归时出错,确保按照字符顺序一个一个访问),先判断当前节点是否为空,空则返回,不空则申请空间,并给它赋值,然后进入左子树,右子树递归创建二叉树。

1.2、关于递归遍历:

  1. 二叉树的递归遍历的前序,中序、后序模板一模一样,最简单。
  2. 二叉树的递归遍历的层序遍历,在levelOrder函数中,可以用hight求树的高度,再根据层数,用printGivenLevel打印指定层的节点

1.3、关于非递归遍历:

  1. 前序、中序、后序的非递归都用到栈,层序非递归用到队列

  2. 前序非递归和中序非递归:它们的模板一样,cur!=NULL || !StackEmpty(&st),满足两者中的一个就继续进入循环操作。其中前序非递归是先cur!=NULL时,并打印。而中序遍历则是刚好cur==NULL时打印。且前序非递归和中序非递归都是满足cur!=NULL时入栈,cur=NULL时出栈。

  3. 后序非递归:要增加一个prev指针来判断是否已经访问右孩子。它同样要 cur!=NULL || !StackEmpty(&st) 才循环。具体操作是:先cur!=NULL一直入栈。当cur=NULL时,用StackTop取出栈顶元素top,如果top->right=NULL(右孩子为空)或者top->right=prev(右孩子已经被访问),那就出栈并打印栈顶元素top。否则(top->right!=NULL && top->right!=prev),那就访问右孩子,即cur=top->right。

  4. 层序遍历非递归:先把根节点入队列,满足!QueueEmpty,即队列不空时反复循环。进入循环时,先把队头出队并打印,再判断这个节点有没有左孩子,有则入队,再判断有没有有孩子,有则入队。

2、线索二叉树创建、线索化、遍历

1.1、关于线索二叉树创建:

  1. 给了一个字符串,和取地址的i(防止递归时出错,确保按照字符顺序一个一个访问)
  2. 先判断当前节点是否为空,空则返回,不空则申请空间,并给它赋值,注意:赋值时,把当前节点的前驱标志(ltag)和后继标志(rtag)都赋值为Link(设置了一个枚举,Link为第一个元素,故Link=0)
  3. 然后进入左子树,右子树递归创建二叉树。

1.2、关于线索二叉树的线索化:

  1. 注意使用二级指针,因为创建了树之后,线索化就是还要改变节点,因此需要二级指针去操作。
  2. 这里也需要设置一个pre,用来方便线索化前驱后继的操作。
  3. 在inOrderThread函数里,先创建头节点并给它赋值。再判断将要线索化的树是否为空,如果空则头节点head左lchild和rchild都指向自己。不空则head的左指针指向树的根节点。然后用pre记录第一个head这个头节点。
  4. 再一步就是进入中间部分的线索化,用inThreading中序递归去实现中间部分的前驱后继的线索化。
  5. 最后就把中序的最后一个节点右(pre)指针指向head,head的右指针指向最后一个节点(pre),完成线索化

1.3、关于线索二叉树中序遍历:

  1. 当cur!=head时,进入第一个循环
  2. 然后当cur->ltag=Link时,循环一直访问左孩子,直到退出里面一层循环(此时cur->ltag=head),先打印。这个里面的循环是打印每棵子树最左边的节点。
  3. 然后判断cur->rtag=Thread && cur->rchild!=head cur=cur->rchild,打印cur的值。这个循环是打印每棵子树的根节点
  4. 然后再cur=cur->rchild,看cur的右边是否还有孩子,有的话继续返回大循环操作。

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