数据结构实验（C++实现）：二叉树操作

实验要求：

输入一个完全二叉树的层次遍历字符串，创建这个二叉树，输出这个二叉树的前序遍历字符串、中序遍历字符串、后序遍历字符串、结点数目、二叉树高度(上述每一个结果独立一行显示)。
输入二叉树前序序列和中序序列(各元素各不相同)，创建这个二叉树，输出该二叉树的后序序列、层次遍历。

（输出格式如下图所示）

实验难点：

输出格式控制（在下面的解法中运用一个全局变量commaFlag来控制逗号输出）；
根据题目需求选择二叉树的描述方式，并制定二叉树类（下面的解法选择的是二叉树的链式描述，而且二叉树类中只包含必要的函数）；
从层次序列构建二叉树，从前序序列和中序序列构建二叉树也是难点。

//my solution
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <string.h>
#include <queue>
#define stringLength 50
using namespace std;//CommaFlag is used to judge whether a comma should be printed.
int commaFlag;//linked binary tree
template<class T>
struct binaryTreeNode
{T element;binaryTreeNode<T>* leftChild, * rightChild;binaryTreeNode() { leftChild = NULL; rightChild = NULL; }binaryTreeNode(const T& theElement){element = theElement;leftChild = NULL;rightChild = NULL;}binaryTreeNode(const T& theElement, binaryTreeNode<T>* theLC, binaryTreeNode<T>* theRC){element = theElement;leftChild = theLC;rightChild = theRC;}
};template<class T>
class binaryTree
{public://construct,destruct,copy_constrcutbinaryTree() { root = NULL; treeSize = 0; }binaryTree(binaryTreeNode<T>* r, int size) { root = r; treeSize = size; }~binaryTree() { clear(); }//preorder,inorder,postorder,levelordr,size,heightvoid preOrder() const { preOrder(root); }//前序遍历void inOrder() const { inOrder(root); }//中序遍历void postOrder() const { postOrder(root); }//后序遍历void levelOrder() const;//层次遍历void visit(binaryTreeNode<T>*) const;//访问并输出节点函数void clear() { erase(root); root = NULL; treeSize = 0; }//清空树，所有数据归零void erase(binaryTreeNode<T>*);//删除所有节点int size() const { return treeSize; }//节点数int height() const { return height(root); }//树高protected: binaryTreeNode<T>* root;int treeSize;void preOrder(binaryTreeNode<T>*) const;//前序遍历void inOrder(binaryTreeNode<T>*) const;//中序遍历void postOrder(binaryTreeNode<T>*) const;//后序遍历int height(binaryTreeNode<T>*) const;//树高
};template<class T>
void binaryTree<T>::visit(binaryTreeNode<T>* t) const
{commaFlag--;if (commaFlag > 0) cout << t->element << ",";else cout << t->element;
}template<class T>
void binaryTree<T>::preOrder(binaryTreeNode<T>* t) const
{if (t != NULL){visit(t);preOrder(t->leftChild);preOrder(t->rightChild);}
}template<class T>
void binaryTree<T>::inOrder(binaryTreeNode<T>* t) const
{if (t != NULL){inOrder(t->leftChild);visit(t);inOrder(t->rightChild);}
}template<class T>
void binaryTree<T>::postOrder(binaryTreeNode<T>* t) const
{if (t != NULL){postOrder(t->leftChild);postOrder(t->rightChild);visit(t);}
}template<class T>
void binaryTree<T>::levelOrder() const
{binaryTreeNode<T>* t=root;queue<binaryTreeNode<T>*> q;while (t != NULL){visit(t);if (t->leftChild != NULL) q.push(t->leftChild);if (t->rightChild != NULL) q.push(t->rightChild);if (!q.empty()){t = q.front();q.pop();}else return;}
}template<class T>
void binaryTree<T>::erase(binaryTreeNode<T>* t)
{if (t != NULL){erase(t->leftChild);erase(t->rightChild);delete t;}
}template<class T>
int binaryTree<T>::height(binaryTreeNode<T>* t) const
{if (t == NULL) return 0;int hLeft = height(t->leftChild);int hRight = height(t->rightChild);if (hLeft > hRight) return ++hLeft;else return ++hRight;
}//biuld a binary tree by using a level order array
binaryTreeNode<char>* creatTree_LevelOrder(char* theLevelArr, int index)
{binaryTreeNode<char>* t = NULL;if (index < strlen(theLevelArr)){t= new binaryTreeNode<char>(theLevelArr[index]);if ((2 * index + 1) < strlen(theLevelArr)) t->leftChild = creatTree_LevelOrder(theLevelArr, 2 * index + 1);if ((2 * index + 2) < strlen(theLevelArr)) t->rightChild = creatTree_LevelOrder(theLevelArr, 2 * index + 2);}return t;
}//biuld a binary tree by using a preorder array and a inorder array
binaryTreeNode<char>* creatTree_PreAndIn(char* pre, char* in,int nodeNum)
{if (pre == NULL || in == NULL || nodeNum == 0) return NULL;binaryTreeNode<char>* r = new binaryTreeNode<char>(*pre);if (nodeNum == 1) return r;int leftChildNum = 0;//计算当前根节点左子树的节点数while (in[leftChildNum] != *pre && leftChildNum < nodeNum) leftChildNum++;if (leftChildNum > 0)r->leftChild = creatTree_PreAndIn(pre + 1, in, leftChildNum);if ((nodeNum - leftChildNum - 1) > 0)r->rightChild = creatTree_PreAndIn(pre + leftChildNum + 1, in + leftChildNum + 1, nodeNum - leftChildNum - 1);return r;
}int main()
{char level[stringLength];cout << "Input1" << endl;cin >> level;binaryTree<char> t1(creatTree_LevelOrder(level, 0),strlen(level));cout << "Output1" << endl;commaFlag = t1.size(); t1.preOrder(); cout << endl;commaFlag = t1.size(); t1.inOrder(); cout << endl;commaFlag = t1.size(); t1.postOrder(); cout << endl;cout << t1.size() << '\n' << t1.height() << endl;char preOdr[stringLength], inOdr[stringLength];cout << "Input2" << endl;cin >> preOdr >> inOdr;binaryTree<char> t2(creatTree_PreAndIn(preOdr, inOdr, strlen(preOdr)), strlen(preOdr));cout << "Output2" << endl;commaFlag = t2.size(); t2.postOrder(); cout << endl;commaFlag = t2.size(); t2.levelOrder(); cout << endl;cout << "End" << endl;system("pause");return 0;
}

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