数据结构第七章实验题2 实现二叉树的各种遍历算法

实验题目:
实现二叉树各种遍历算法
实验目的:
领会二叉树的各种遍历过程以及遍历算法设计
实验内容:
设计程序，实现二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历的
递归和非递归算法，以及层次遍历的算法。

整个实现步骤：

二叉树各种运算的定义
以二叉树结点为元素的栈的定义（由于非递归的遍历算法需要）
以二叉树结点为元素的循环队列的定义（由于层次遍历需要）

代码如下

exp7-2.cpp：

//
// Created by liushihao on 19-4-26.
//
#include "iostream"
using namespace std;/*********************二叉树的定义和各种运算部分**********************/
#define Maxsize 100
typedef char ElemType;
typedef struct node
{ElemType data;struct node *lchild;struct node *rchild;
}BTNode;void CreateBTree(BTNode * &b, char *str) //创造二叉树
{BTNode *St[Maxsize], *p;int top=-1,k,j=0;char ch;b=NULL;ch=str[j];while(ch!='\0'){switch (ch){case '(':top++;St[top]=p;k=1;break;case ')':top--;              break;case ',':k=2;                break;default:p=(BTNode*)malloc(sizeof(BTNode));p->data=ch;p->lchild=p->rchild=NULL;if(b==NULL)b=p;else{switch(k){case 1:St[top]->lchild=p;break;case 2:St[top]->rchild=p;break;}}}j++;ch=str[j];}
}void DestroyBtree(BTNode *&b)  //销毁二叉树
{if(b!=NULL){DestroyBtree(b->lchild);DestroyBtree(b->rchild);free(b);}
}BTNode *FindNode(BTNode *b,ElemType x)
{BTNode *p;if(b==NULL){return NULL;}else if(b->data==x){return b;}else{p=FindNode(b->lchild, x);if(p!=NULL){return p;}else{return FindNode(b->rchild, x);}}
}BTNode *LchildNode(BTNode *p)  //返回左子树
{return p->lchild;
}BTNode *RchildNode(BTNode *p)  //返回右子树
{return p->rchild;
}int BTHeight(BTNode *b)       //求二叉树的高度
{int lchildh,rchildh;if(b==NULL) return 0;else{lchildh=BTHeight(b->lchild);rchildh=BTHeight(b->rchild);return (lchildh>rchildh)? (lchildh+1):(rchildh+1);}
}void DispBTree(BTNode *b)      //输出二叉树
{if(b!=NULL){cout<<b->data;if(b->lchild!=NULL || b->rchild!=NULL){cout<<"(";DispBTree(b->lchild);if(b->rchild!= NULL) cout<<",";DispBTree(b->rchild);cout<<")";}}
}
/*****************队列定义和各种算法部分********************/
#define MaxSize2 50typedef struct {BTNode *data[MaxSize2];int front, rear;
}SqQueue;
void InitQueue(SqQueue *&q)
{q=(SqQueue *)malloc(sizeof(SqQueue));q->front=q->rear=0;
}void DestroyQueue(SqQueue *&q)
{free(q);
}bool QueueEmpty(SqQueue *q)
{return (q->front==q->rear);
}bool enQueue(SqQueue *&q,BTNode *e)
{if((q->rear+1)%MaxSize2==q->front){return false;}q->rear=(q->rear+1)%MaxSize2;q->data[q->rear]=e;return true;
}bool deQueue(SqQueue *&q,BTNode *&e)
{if(q->front==q->rear){return false;}q->front=(q->front+1)%MaxSize2;e=q->data[q->front];return true;
}/**********************栈定义部分**********************/
/****************************************************/
#define Maxsize3 50
typedef struct
{BTNode *data[Maxsize3];int top;
}SqStack;void InitStack(SqStack *&s)
{s=(SqStack*)malloc(sizeof(SqStack));s->top=-1;
}void DestroyStack(SqStack *&s)
{free(s);
}bool StackEmpty(SqStack *s)
{return (s->top==-1);
}bool Push(SqStack *&s,BTNode *e)
{if(s->top==Maxsize3-1){return false;}s->top++;s->data[s->top]=e;return true;
}bool Pop(SqStack *&s,BTNode* &e)
{if(s->top==-1)return false;e=s->data[s->top];s->top--;return true;
}bool GetTop(SqStack *s,BTNode* &e)
{if(s->top==-1)return false;e=s->data[s->top];return true;
}/*********************遍历算法部分*********************/
void PreOrder_recursion(BTNode *b)   //递归先序遍历
{if(b!=NULL){cout<<b->data;PreOrder_recursion(b->lchild);PreOrder_recursion(b->rchild);}
}void PreOrder_not_recursion(BTNode *b) //非递归先序遍历
{BTNode *p;SqStack *st;InitStack(st);if(b!=NULL){Push(st,b);while(!StackEmpty(st)){Pop(st,p);cout<<p->data;if(p->rchild!=NULL){Push(st,p->rchild);}if(p->lchild!=NULL){Push(st,p->lchild);}}cout<<endl;}DestroyStack(st);
}void InOrder_recursion(BTNode *b)   //递归中序遍历
{if(b!=NULL){InOrder_recursion(b->lchild);cout<<b->data;InOrder_recursion(b->rchild);}
}void InOrder_not_recursion(BTNode *b) //非递归中序遍历
{BTNode *p;SqStack *st;InitStack(st);p=b;while(!StackEmpty(st) || p!=NULL){while(p!=NULL){Push(st,p);p=p->lchild;}if(!StackEmpty(st)){Pop(st,p);cout<<p->data;p=p->rchild;}}cout<<endl;DestroyStack(st);
}void PostOrder_recursion(BTNode *b)   //递归后序遍历
{if(b!=NULL){PostOrder_recursion(b->lchild);PostOrder_recursion(b->rchild);cout<<b->data;}
}void PostOrder_not_recursion(BTNode *b) //非递归后序遍历
{BTNode *p,*r;bool flag;SqStack *st;InitStack(st);p=b;do{while(p!=NULL){Push(st,p);p=p->lchild;}r=NULL;flag=true;while(!StackEmpty(st)&&flag){GetTop(st,p);if(p->rchild==r){cout<<p->data;Pop(st,p);r=p;}else{p=p->rchild;flag=false;}}}while (!StackEmpty(st));cout<<endl;DestroyStack(st);
}void LevelOrder(BTNode *b)
{BTNode *p;SqQueue *qu;InitQueue(qu);if(b!= nullptr){enQueue(qu,b);while(!QueueEmpty(qu)){deQueue(qu,p);cout<<p->data;if(p->lchild!=NULL)enQueue(qu,p->lchild);if(p->rchild!=NULL)enQueue(qu,p->rchild);}}}int main()
{BTNode *b;char str[]="A(B(D,E(H(J,K(L,M(,N))))),C(F,G(,I)))";CreateBTree(b, str);cout<<"初始化二叉树为："<<endl;DispBTree(b);cout<<endl;cout<<"递归先序遍历";PreOrder_recursion(b);cout<<endl;cout<<"非递归先序遍历";PreOrder_not_recursion(b);cout<<"递归中序遍历";InOrder_recursion(b);cout<<endl;cout<<"非递归中序遍历";InOrder_not_recursion(b);cout<<"递归先序遍历";PostOrder_recursion(b);cout<<endl;cout<<"非递归先序遍历";PostOrder_not_recursion(b);cout<<"层次遍历:";LevelOrder(b);return 0;
}

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