二叉树遍历的一些非递归算法

二叉树的非递归算法因为涉及到栈和队列，所以写的时候总是受到伪代码的干扰，要完整的补全栈和队列的结构有些麻烦，这里借鉴了一些大佬的思想，发现可以直接在树中模拟栈和队列的存在，这给非递归的完整代码带来了很大的便利，与我而言，深受启发！

1.先序创建二叉树

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAXSIZE 100//定义二叉树的结构体
typedef struct BiNode {char data;struct BiNode* lchild;struct BiNode* rchild;
}BiNode, * BiTree;//先序创建二叉树
BiTree CreateBiTree() {BiNode* T = NULL;char ch;ch = getchar();//先序输入树的各个节点值if (ch != '#') {T = (BiNode*)malloc(sizeof(BiNode));T->data = ch;T->lchild = CreateBiTree();T->rchild = CreateBiTree();}else {T = NULL;}return T;
}

2.非递归先序遍历二叉树

//非递归先序遍历二叉树
void PreOrder(BiTree T) {BiTree stack[MAXSIZE], node;//模拟栈int top = 0;if (T == NULL) {printf("树为空树!\n");return;}else {top++;stack[top] = T;while (top > 0) {//出栈node = stack[top--];printf("%c ", node->data);//先把右子树放进去，再放左子树，栈先进后出，左先出if (node->rchild != NULL) {stack[++top] = node->rchild;//入栈}if (node->lchild != NULL) {stack[++top] = node->lchild;}}}
}

3.非递归中序遍历二叉树

//非递归中序遍历二叉树
void InOrder(BiTree T) {BiTree stack[MAXSIZE], node;int top = 0;if (T == NULL) {printf("树为空树!\n");return;}node = T;while (node != NULL || top > 0) {//将所有的左子树节点入栈while (node != NULL) {stack[++top] = node;node = node->lchild;}//此时指针指向节点的左孩子为空节点，访问节点node = stack[top--];printf("%c ", node->data);//指针指向右孩子node = node->rchild;}
}

4.非递归后序遍历二叉树

//非递归后序遍历二叉树
void PostOrder(BiTree T) {BiNode* p = T;BiNode* stack[MAXSIZE];BiNode* r = NULL;//辅助指针,记录被访问过的节点int top = 0;while (p || top > 0) {  while (p) {     //走到最左边stack[top++] = p;p = p->lchild;}p = stack[top - 1]; //指针指向最后一个入栈的左节点if (NULL== p->rchild || p->rchild == r) {//此节点没有右孩子或者右孩子已经访问过printf("%c ", p->data);//访问该节点值top--;  r = p;  //记录最近访问过的节点p = NULL;   //节点访问完后重置p指针}else {p = p->rchild; //右孩子存在则指向右孩子，重复上面操作}}
}

5.非递归层序遍历二叉树

//非递归层序遍历二叉树
void InvertLevel(BiTree T) {BiTree stack[MAXSIZE],node;//栈node = T;int front = 0;//模拟队列队头int rear = 0;//模拟队列队尾stack[rear++] = node;if (T == NULL) {printf("树为空树！\n");return;}while (front != rear) {//队列不为空node = stack[front++];//先获取队头元素，然后再指向队列的下一位元素printf("%c ", node->data);//访问节点元素if (node->lchild) {     stack[rear++] = node->lchild; //此节点左孩子不空，则入队列}if (node->rchild) {stack[rear++] = node->rchild; //此节点右孩子不空，则入队列}} //自上而下，从左到右依次遍历
}

6.非递归层序遍历求解二叉树的高度

//非递归层序遍历求解二叉树的高度
int TreeDepth(BiTree T) {if (!T)return 0;   //树空，高度为0BiTree Q[MAXSIZE];  //设置队列Qint front = -1, rear = -1;  //队头和队尾指针int last = 0,level = 0;    //last指向每层的最后一个节点的位置Q[++rear] = T;  //根节点入队BiTree p;   //工作指针while (front < rear) {  //队列不为空，则循环p = Q[++front]; //队列元素出队，对其进行访问if (p->lchild)Q[++rear] = p->lchild;  //左孩子入队if (p->rchild)Q[++rear] = p->rchild;  //右孩子入队if (front == last) {    //处理该层的最右结点level++;last = rear;    //last指向下一层}}return level;
}

7.完整代码+测试运行

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAXSIZE 100//定义二叉树的结构体
typedef struct BiNode {char data;struct BiNode* lchild;struct BiNode* rchild;
}BiNode, * BiTree;//先序创建二叉树
BiTree CreateBiTree() {BiNode* T = NULL;char ch;ch = getchar();//先序输入树的各个节点值if (ch != '#') {T = (BiNode*)malloc(sizeof(BiNode));T->data = ch;T->lchild = CreateBiTree();T->rchild = CreateBiTree();}else {T = NULL;}return T;
}//非递归先序遍历二叉树
void PreOrder(BiTree T) {BiTree stack[MAXSIZE], node;//模拟栈int top = 0;if (T == NULL) {printf("树为空树!\n");return;}else {top++;stack[top] = T;while (top > 0) {//出栈node = stack[top--];printf("%c ", node->data);//先把右子树放进去，再放左子树，栈先进后出，左先出if (node->rchild != NULL) {stack[++top] = node->rchild;//入栈}if (node->lchild != NULL) {stack[++top] = node->lchild;}}}
}
//非递归中序遍历二叉树
void InOrder(BiTree T) {BiTree stack[MAXSIZE], node;int top = 0;if (T == NULL) {printf("树为空树!\n");return;}node = T;while (node != NULL || top > 0) {//将所有的左子树节点入栈while (node != NULL) {stack[++top] = node;node = node->lchild;}//此时指针指向节点的左孩子为空节点，访问节点node = stack[top--];printf("%c ", node->data);//指针指向右孩子node = node->rchild;}
}
//非递归后序遍历二叉树
void PostOrder(BiTree T) {BiNode* p = T;BiNode* stack[MAXSIZE];BiNode* r = NULL;//辅助指针,记录被访问过的节点int top = 0;if (T == NULL) {printf("树为空树!\n");return;}while (p || top > 0) {  while (p) {     //走到最左边stack[top++] = p;p = p->lchild;}p = stack[top - 1]; //指针指向最后一个入栈的左节点if (NULL== p->rchild || p->rchild == r) {//此节点没有右孩子或者右孩子已经访问过printf("%c ", p->data);//访问该节点值top--;  r = p;  //记录最近访问过的节点p = NULL;   //节点访问完后重置p指针}else {p = p->rchild; //右孩子存在则指向右孩子，重复上面操作}}
}
//非递归层序遍历二叉树
void InvertLevel(BiTree T) {BiTree stack[MAXSIZE],node;//栈node = T;int front = 0;//模拟队列队头int rear = 0;//模拟队列队尾stack[rear++] = node;if (T == NULL) {printf("树为空树！\n");return;}while (front != rear) {//队列不为空node = stack[front++];//先获取队头元素，然后再指向队列的下一位元素printf("%c ", node->data);//访问节点元素if (node->lchild) {     stack[rear++] = node->lchild; //此节点左孩子不空，则入队列}if (node->rchild) {stack[rear++] = node->rchild; //此节点右孩子不空，则入队列}} //自上而下，从左到右依次遍历
}
//非递归层序遍历求解二叉树的高度
int TreeDepth(BiTree T) {if (!T)return 0;   //树空，高度为0BiTree Q[MAXSIZE];  //设置队列Qint front = -1, rear = -1;  //队头和队尾指针int last = 0,level = 0;    //last指向每层的最后一个节点的位置Q[++rear] = T;  //根节点入队BiTree p;   //工作指针while (front < rear) {  //队列不为空，则循环p = Q[++front]; //队列元素出队，对其进行访问if (p->lchild)Q[++rear] = p->lchild;  //左孩子入队if (p->rchild)Q[++rear] = p->rchild;  //右孩子入队if (front == last) {    //处理该层的最右结点level++;last = rear;    //last指向下一层}}return level;
}
int main() {BiTree T = CreateBiTree();// BiTree T = create_tree();printf("非递归先序遍历二叉树：\n");PreOrder(T);printf("\n");printf("非递归中序遍历二叉树：\n");InOrder(T);printf("\n");printf("非递归后序遍历二叉树：\n");PostOrder(T);printf("\n");printf("非递归层序遍历二叉树：\n");InvertLevel(T);printf("\n");printf("非递归计算二叉树的深度为：\n");printf("树的深度为：%d\n", TreeDepth(T)); return 0;
}

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