孩子兄弟表示法实现树

因本人能力有限，参考了另一位大牛的代码，在此向他表示感谢！

vs2008运行正确，如有误，请各位大牛指正！

// CSTree.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//孩子兄弟表示法实现树
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;const int MaxCSTreeSize = 20;
//结点类
template<class T>
class CSNode
{
public:CSNode();CSNode(CSNode<T>* firstchild,CSNode<T>* nextsibling,T newdata);CSNode<T>* getFirstChild();CSNode<T>* getNextSibling();T getData();void setFirstChild(T newData);void setNextsibling(T newData);
public:T data;CSNode* firstchild;CSNode* nextsibling;
};template<class T>
CSNode<T>::CSNode()
{firstchild = NULL;nextsibling = NULL;
}template<class T>
CSNode<T>::CSNode(CSNode<T>* firstchild,CSNode<T>* nextsibling,T newdata):firstchild(firstchild),nextsibling(nextsibling),data(newdata)
{}template<class T>
CSNode<T>* CSNode<T>::getFirstChild()
{return firstchild;
}template<class T>
CSNode<T>* CSNode<T>::getNextSibling()
{return nextsibling;
}template<class T>
T CSNode<T>::getData()
{return data;
}template<class T>
void CSNode<T>::setFirstChild(T newData)
{firstchild->data = newData;
}template<class T>
void CSNode<T>::setNextsibling(T newData)
{nextsibling->data = newData;
}//树类
template<class T>
class CSTree
{
public:CSTree();  CSTree(const CSTree<T>& csTree);  //拷贝构造函数~CSTree();  const CSTree<T>& operator=(const CSTree<T>& csTree);//重载赋值运算符void  createCSTree(); //按建立树   void  InitCSTree();   //初始化树   void  destoryCSTree();//销毁树   bool  isEmptyCSTree();//检查树是否为空    void  preOrderTraverse();//先序遍历   void  postOrderTraverse(); //后序遍历   void  levelOrderTraverse();//层序遍历   int   heightCSTree();//树高度   int   widthCSTree(); //树宽度 int   getDegreeCSTree();//树的度--树中所有结点度的最大值int   nodeCountCSTree();  //树结点个数int   LeavesCountCSTree();//树叶子个数   int   nodeLevelCSTree(T item);//结点item在的层次int   getChildrenCount(const CSNode<T>* p)const;//返回结点孩子个数void  getAllParentCSTree(T item)const;//找item的所有祖先   void  longPathCSNode();//输出从每个叶子结点到根结点的最长路径 ----- 未实现bool  findCSNode(const T item,CSNode<T>*& ret)const; //查找结点 bool  getParentCSTree(const T item,CSNode<T>*& ret)const;//查找结点item的父亲结点bool  getleftChild(const CSNode<T>* p,CSNode<T>*& ret) const; //返回最左边的兄弟bool  getrightSibling(const CSNode<T>* p,CSNode<T>*& ret) const; //返回最右边的兄弟bool  getAllSibling(const T item) const;//输出所有兄弟bool  getAllChildren(T item);//输出所有的孩子
private:void create(CSNode<T>*& p);//以p为根创建子树void  copyTree(CSNode<T>*& copyTreeRoot,CSNode<T>* otherTreeRoot);//把以otherTreeRoot为根节点的部分拷贝到copyTreeRoot为根节点的部分   void  destory(CSNode<T>*& p,int& num);//销毁以p为根节点的部分    void  preOrder(CSNode<T>* p);//先序遍历以p为根节点的部分   void  postOrder(CSNode<T>* p);//后序遍历以p为根节点的部分   void  levelOrder(CSNode<T>* p);//层次遍历以p为根节点的部分   int   height(CSNode<T>* p);//计算以p为根节点的高度   int   width(CSNode<T>* p);//计算以p为根子树的宽度int   nodeCount(CSNode<T>* p);//计算以p为根节点的结点个数   int   leavesCount(CSNode<T>* p);//计算以p为根节点的叶子个数   void  nodeLevel(T item,CSNode<T>* p,int level,int& nlevel);//计算以p为根节点的中item所在层次，如有多个元素，则遇到第一个则返回（离根最近），如果没有出现，则返回0   bool  find(CSNode<T>*p,const T item,bool& isFind,CSNode<T>*& cur)const;//在p指向的树中，返回 值为item的指针  bool  getParent(CSNode<T>*p,const T item,bool& isFind,bool& isFirst,CSNode<T>*& ret)const;//在p指向子树中，找item的父亲bool getAllParent(T item,CSNode<T>* p,CSNode<T>* path[MaxCSTreeSize],int& seat,bool& isFind)const;//找item的所有祖先，seat表示最后一个父亲的下标 void  longPath(CSNode<T>* p,int len,int& maxLen,CSNode<T>*& longNode);//输出从每个叶子结点到根结点的最长路径    int getDegree(CSNode<T>* p);//输出树的度（书中结点的孩子最大值）
private:CSNode<T>* root;
};template<class T>
CSTree<T>::CSTree()
{root = NULL;
}template<class T>
CSTree<T>::CSTree(const CSTree<T>& csTree)//拷贝构造函数
{if (csTree.root != NULL){copyTree(root,csTree.root);}else{root = NULL;}
}template<class T>
void  CSTree<T>::copyTree(CSNode<T>*& copyTreeRoot,CSNode<T>* otherTreeRoot)//把以otherTreeRoot为根节点的部分拷贝到copyTreeRoot为根节点的部分
{if (otherTreeRoot != NULL){copyTreeRoot = new CSNode<T>;copyTreeRoot->data = otherTreeRoot->data;copyTree(copyTreeRoot->firstchild,otherTreeRoot->firstchild);copyTree(copyTreeRoot->nextsibling,otherTreeRoot->nextsibling);}
}template<class T>
CSTree<T>::~CSTree() //析构函数 注意
{if(root != NULL){int number = 0;//number记录被释放结点的个数，为了调试使用destory(root,number);InitCSTree();}
}template<class T>
void  CSTree<T>::InitCSTree()   //初始化树
{   root = NULL;
}template<class T>
void  CSTree<T>::destory(CSNode<T>*& p,int& num)//销毁以p为根节点的部分
{if (p!=NULL){destory(p->firstchild,num);destory(p->nextsibling,num);delete p;       num++;}
}template<class T>
void  CSTree<T>::destoryCSTree()//销毁树
{int number = 0;destory(root,number);root = NULL;cout<<"销毁了"<<number<<"个结点！"<<endl;
}template<class T>
const CSTree<T>& CSTree<T>::operator=(const CSTree<T>& csTree)
{if (this!=&csTree)//避免自赋值{if (root!=NULL)//被赋值的对象不空，释放其资源{int number = 0;destory(root,number);}if (csTree.root != NULL){copyTree(root,csTree.root);}else{root = NULL;}}return *this;
}template<class T>
void  CSTree<T>::createCSTree() //
{create(root);
}template<class T>
void CSTree<T>::create(CSNode<T>*& p)//以p为根创建子树 利用队列，整个过程中只入队，不出队列
{T parent;T child;//定义循环队列CSNode<T> *queue[MaxCSTreeSize];int front = 0;int rear = 0;CSNode<T> *current;cout<<"请输入父亲和孩子："<<endl;cin>>parent>>child;while(child != '#')//输入结束{CSNode<T> *newNode = new CSNode<T>;newNode->data = child;newNode->firstchild = NULL;newNode->nextsibling = NULL;if (parent == '#')//根结点{p = newNode;queue[(rear++)%MaxCSTreeSize] = p;//根入队列}else{current = queue[front]; //读取队顶元素while(current->data != parent)//在队列中查找父亲结点{front = (front+1)%MaxCSTreeSize;current = queue[front];}if (current->data == parent)//对顶元素是当前新建结点的父亲{if (current->firstchild == NULL){current->firstchild = newNode;}else{current = current->firstchild;while(current->nextsibling!=NULL){current = current->nextsibling;}current->nextsibling = newNode;}}  if ((rear+1)%MaxCSTreeSize != front)//队列不满，将孩子入队列{queue[(rear++)%MaxCSTreeSize] = newNode;}}cin>>parent>>child;}
}template<class T>
bool  CSTree<T>::isEmptyCSTree()//检查树是否为空
{if (root == NULL){return true;}else{return false;}
}template<class T>
void  CSTree<T>::preOrderTraverse()//先序遍历
{preOrder(root);
}template<class T>
void  CSTree<T>::preOrder(CSNode<T>* p)//树的先序遍历等价于cstree的先序遍历
{if (p!=NULL){cout<<p->data<<" ";//cout<<p->getData()<<" ";preOrder(p->firstchild);preOrder(p->nextsibling);}
}template<class T>
void  CSTree<T>::postOrderTraverse() //后序遍历
{postOrder(root);
}template<class T>
void  CSTree<T>::postOrder(CSNode<T>* p)//树的后序遍历等价于cstree的中序遍历
{if (p!=NULL){postOrder(p->firstchild);cout<<p->data<<" ";postOrder(p->nextsibling);}
}template<class T>
void CSTree<T>::levelOrderTraverse()//层序遍历
{levelOrder(root);
}template<class T>
void CSTree<T>::levelOrder(CSNode<T>* p)//层次遍历以p为根节点的部分
{//和二叉树的层序遍历一样//定义队列CSNode<T> *queue[MaxCSTreeSize];int front = 0;int rear = 0;CSNode<T> *current = p;queue[(rear++)%MaxCSTreeSize] = p;//根入队while(rear > front){current = queue[(front++)%MaxCSTreeSize];//取出队顶元素cout<<current->data <<" ";if (current->firstchild!=NULL){for (current=current->firstchild; current!=NULL; current=current->nextsibling)//孩子结点入队{queue[(rear++)%MaxCSTreeSize] = current;}}       }
}template<class T>
int CSTree<T>::heightCSTree()//树高度
{return height(root);
}template<class T>
int CSTree<T>::height(CSNode<T>* p)//计算以p为根节点的高度
{int maxHeight = 0;if (p==NULL)//出口一{return 0;}if (p->firstchild == NULL)//出口二{return 1;}int max = 0;//max记录结点的孩子子树高度的最大值for (CSNode<T>* pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){int temp = height(pNode);        if (temp > max){max = temp;}}maxHeight = max+1;/*for (CSNode<T>* pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){int temp = height(pNode)+1;        if (temp > maxHeight){maxHeight = temp;}}*/return maxHeight;
}   template<class T>
int CSTree<T>::widthCSTree() //树宽度
{return width(root);
}template<class T>
int  CSTree<T>::width(CSNode<T>* p)//计算以p为根子树的宽度
{//定义一般队列CSNode<T> *queue[MaxCSTreeSize];int front = 0;int rear = 0;CSNode<T> *current;int temWidth = 0;int maxWidth = 0;int last = 0;//记录每层最后一个元素的位置下标if (p!=NULL){queue[rear] = p;//根入队列 rear指向最后一个元素while(last >= front){current = queue[front++];//出队列temWidth++;//记录本层宽度           for (current=current->firstchild;current;current=current->nextsibling)//当前出队列元素的孩子全部入队列{queue[++rear] = current;}if (front > last)//上层出队列完毕{last = rear;//更新lastif (temWidth > maxWidth){maxWidth = temWidth;//更新最大宽度}temWidth = 0;}           }}return maxWidth;
}template<class T>
int CSTree<T>::getDegreeCSTree()//树的度--树中所有结点度的最大值
{return getDegree(root);
}template<class T>
int CSTree<T>::getDegree(CSNode<T>* p)//输出树的度
{   int degree = 0;if (p==NULL){return 0;}if (p->firstchild == NULL){return 1;}for (CSNode<T> *pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling)//计算p的度{degree++;}for (CSNode<T> *pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling)//计算p的所有孩子子树的度{int temDegree = getDegree(pNode);if (temDegree > degree){degree = temDegree;}}return degree;
}template<class T>
int CSTree<T>::nodeCountCSTree()  //树结点个数
{return nodeCount(root);
}template<class T>
int   CSTree<T>::nodeCount(CSNode<T>* p)//计算以p为根节点的结点个数
{int count = 0;if (p == NULL){return 0;}if (p->firstchild == NULL){return 1;}for (CSNode<T>* pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){count += nodeCount(pNode);}    return count+1;
}template<class T>
int CSTree<T>::LeavesCountCSTree()//树叶子个数
{return leavesCount(root);
}template<class T>
int CSTree<T>::leavesCount(CSNode<T>* p)//计算以p为根节点的叶子个数
{int leavecount = 0;if (p==NULL){return 0;}if (p->firstchild == NULL){return 1;}for (CSNode<T>* pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){leavecount += leavesCount(pNode);}return leavecount;
}template<class T>
int CSTree<T>::nodeLevelCSTree(T item)//结点item在的层次
{   int nlevel = 0;nodeLevel(item,root,1,nlevel);return nlevel;
}template<class T>
void  CSTree<T>::nodeLevel(T item,CSNode<T>* p,int level,int& nlevel)//计算以p为根节点的中item所在层次，如有多个元素，则遇到第一个则返回（离根最近），如果没有出现，则返回0
{//level记录当前已经查到第几层if (p==NULL){return;}//if (nlevel)//nlevel不为0,表示已经找到   此步需要吗？经检验不需要//{// return;//}if (p->data == item){nlevel = level;return;}for (CSNode<T> *pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){nodeLevel(item,pNode,level+1,nlevel);}
}template<class T>
int CSTree<T>::getChildrenCount(const CSNode<T>* p)const//返回结点孩子个数
{int count = 0;if (p!=NULL){if (p->firstchild == NULL){return 0;}else{for (CSNode<T> *pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){count++;}}}return count;
}template<class T>
void  CSTree<T>::getAllParentCSTree(T item)const//找item的所有祖先
{CSNode<T> *path[MaxCSTreeSize];int len = 0;bool isFind = false;getAllParent(item,root,path,len,isFind);cout<<item<<"的所有祖先：";for (int i=0;i<len;i++){cout<<path[i]->data<<" ";}cout<<endl;
}/*思想:
使用一个数组保存双亲结点
双亲放入数组，之后当处理检查完自己和左子树的时候，如果没找到，则这个结点就不会再是其双亲结点，直接把该结点移除数组。
*/
template<class T>
bool CSTree<T>::getAllParent(T item,CSNode<T>* p,CSNode<T>* path[MaxCSTreeSize],int& len,bool& isFind)const//找item的所有祖先，seat表示最后一个父亲的下标
{//好好考虑，与二叉树比较if (isFind){return isFind;}if (p==NULL){return false;}if (p->data == item){isFind = true;return isFind;}else{path[len++] = p;//没有找到，将访问的结点放入path数组中，有待剔除一些结点getAllParent(item,p->firstchild,path,len,isFind);if (!isFind){len = len-1;getAllParent(item,p->nextsibling,path,len,isFind);}}return isFind;
}template<class T>
void  CSTree<T>::longPathCSNode()//输出从每个叶子结点到根结点的最长路径 ----- 未实现
{int len = 0;int maxlen = 0;CSNode<T> *longNode;longPath(root,len,maxlen,longNode);
}template<class T>
void  CSTree<T>::longPath(CSNode<T>* p,int len,int& maxLen,CSNode<T>*& longNode)//输出从每个叶子结点到根结点的最长路径
{//思想：//未实现
}template<class T>
bool  CSTree<T>::findCSNode(const T item,CSNode<T>*& ret)const //查找结点
{bool isFind = false;  find(root,item,isFind,ret);return isFind;
}template<class T>
bool  CSTree<T>::find(CSNode<T>*p,const T item,bool& isFind,CSNode<T>*& cur)const//在p指向的树中,返回值为item的指针
{if (isFind)//出口一{return isFind;}if (p==NULL)//出口二{cur = NULL;return isFind;}if (p->data == item)//出口三{cur = p;isFind = true;return isFind;}else{for (CSNode<T> *pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){find(pNode,item,isFind,cur);if (isFind)//找到即返回{return isFind;}}}return isFind;
}template<class T>
bool  CSTree<T>::getParentCSTree(const T item,CSNode<T>*& ret)const//查找结点item的父亲结点
{bool isFind = false;bool isFirst = true; getParent(root,item,isFind,isFirst,ret);return isFind;
}template<class T>
bool  CSTree<T>::getParent(CSNode<T>*p,const T item,bool& isFind,bool& isFirst,CSNode<T>*& ret)const
{//需要好好理解if (isFind){return isFind;}if (p==NULL){return false;}if (p->data == item){if (p == root){cout<<"该元素是根结点，没有父亲！"<<endl;isFind = false;return isFind;}else{isFind = true;//此处不能给ret赋值，只能在递归出去后才能继续得到父亲的指针         return isFind;}}for (CSNode<T> *pNode=p->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){getParent(pNode,item,isFind,isFirst,ret);if (isFind&&isFirst)//检查递归回来的结果，如果找到，就为ret赋值，因为递归在回退的时候，isFind仍也是true，//不引入isFirst就还会对结点ret赋值，即一路回退一路赋值。//如果要避免这种情况，则需要引入这个变量，只有第一次出现这个情况的时候才为其赋值 {isFirst = false;         ret = p;return isFind;}}return isFind;
}template<class T>
bool  CSTree<T>::getleftChild(const CSNode<T>* p,CSNode<T>*& ret) const   //返回最左边的兄弟
{if (p==NULL){return false;}else{if (getParentCSTree(p->data,ret)){ret = ret->firstchild;return true;}else{return false;}}
}template<class T>
bool  CSTree<T>::getrightSibling(const CSNode<T>* p,CSNode<T>*& ret) const //返回最右边的兄弟
{if (p==NULL){return false;}else{if (getParentCSTree(p->data,ret)){CSNode<T> *node = ret->firstchild;while(node->nextsibling){node = node->nextsibling;}ret = node;return true;}else{return false;}}
}template<class T>
bool  CSTree<T>::getAllSibling(const T item) const //输出所有兄弟
{bool isFind = false;CSNode<T> *ret = NULL;isFind = getParentCSTree(item,ret);if (!isFind){return false;}else{isFind = false;cout<<item<<"的所有兄弟：";for (CSNode<T> *pNode=ret->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){if (pNode->data != item){isFind = true;cout<<pNode->data<<" ";}}cout<<endl;return isFind;}}template<class T>
bool  CSTree<T>::getAllChildren(T item)//输出所有的孩子
{CSNode<T> *ret = NULL;bool isFind = false;findCSNode(item,ret);cout<<item<<"的所有孩子：";for(CSNode<T> *pNode=ret->firstchild;pNode;pNode=pNode->nextsibling){isFind = true;cout<<pNode->data<<" ";}cout<<endl;return isFind;
}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{CSTree<char> tree;tree.createCSTree();cout<<"树的先序遍历：";tree.preOrderTraverse();cout<<endl;cout<<"树的后序遍历：";tree.postOrderTraverse();cout<<endl;cout<<"树的层序遍历：";tree.levelOrderTraverse();cout<<endl;cout<<"树的高度："<<tree.heightCSTree()<<endl;cout<<"树的宽度："<<tree.widthCSTree()<<endl;cout<<"树的结点个数："<<tree.nodeCountCSTree()<<endl;cout<<"树的叶子结点的个数："<<tree.LeavesCountCSTree()<<endl;  cout<<"树的度："<<tree.getDegreeCSTree()<<endl;  cout<<"F在树中的层数："<<tree.nodeLevelCSTree('F')<<endl; tree.getAllParentCSTree('K');cout<<endl;CSNode<char>* ret;if ( tree.findCSNode('H',ret)){cout<<ret->data<<"的父亲结点：";}CSNode<char>* parent;tree.getParentCSTree(ret->data,parent);cout<<parent->data<<endl;system("pause");return 0;
}

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