数据结构——二叉树的非递归算法

二叉树的非递归算法

先序遍历非递归算法1

先序遍历非递归算法2

非递归交换左右孩子算法

使用栈来实现二叉树的非递归算法
栈的基本算法

#include<stdio.h>
#include<bits/stdc++.h> 
typedef int Status;
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0typedef char TElemType;// ------栈的顺序存储结构表示----------
#define STACK_INIT_SIZE 100 	// 存储空间初始分配量
#define STACK_INCREMENT 10 	// 存储空间分配增量
typedef struct BiNode 
{TElemType data;struct BiNode *lchild;struct BiNode *rchild;
}BiNode,*BiTree;typedef BiNode*  ElemType;
typedef struct {ElemType *base; 	// 栈底指针ElemType *top; 	// 栈顶指针int stacksize; 	// 栈空间大小
} SqStack;void InitStack(SqStack &S)
{// 构造一个空栈Sif(!(S.base = (ElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(ElemType))))exit(OVERFLOW);     // 存储分配失败S.top = S.base;S.stacksize = STACK_INIT_SIZE;
}void DestroyStack(SqStack &S)
{// 销毁栈S，S不再存在free(S.base);S.base = NULL;S.top = NULL;S.stacksize = 0;
}void Push(SqStack &S, ElemType e)
{if(S.top - S.base >= S.stacksize) { // 栈满，追加存储空间S.base = (ElemType *)realloc(S.base, (S.stacksize + STACK_INCREMENT) * sizeof(ElemType));if(!S.base)exit(OVERFLOW);           // 存储分配失败S.top = S.base + S.stacksize;S.stacksize += STACK_INCREMENT;}*(S.top)++ = e;
}Status Pop(SqStack &S, ElemType &e)
{// 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；// 否则返回ERRORif(S.top == S.base)return ERROR;e = *--S.top;return OK;
}Status GetTop(SqStack S, ElemType &e)
{// 若栈不空，则用e返回S的栈顶元素，并返回OK；// 否则返回ERRORif(S.top > S.base) {e = *(S.top - 1);return OK;}elsereturn ERROR;
}Status StackEmpty(SqStack S)
{// 若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSEif(S.top == S.base)return TRUE;elsereturn FALSE;
}

先序遍历非递归算法1

在这里插入图片描述

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void preorder1(BiTree T)//先序遍历算法1 
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);if(T!=NULL){Push(st,T);//根结点进栈while(!StackEmpty(st))//栈不为空时循环{Pop(st,p);printf("%c ",p->data);//退栈结点p并访问if(p->rchild!=NULL)//有右孩子时将其进栈Push(st,p->rchild);if(p->lchild!=NULL)//有左孩子时将其进栈Push(st,p->lchild);}}
}

先序遍历非递归算法2
在这里插入图片描述
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void preorder2(BiTree T)//先序遍历算法2 
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);p=T;while(!StackEmpty(st)||p!=NULL){while(p!=NULL)//访问结点p及其所有左下结点并进栈{printf("%c ",p->data);Push(st,p);p=p->lchild;	}if(!StackEmpty(st))//若栈不空{Pop(st,p);//出栈结点pp=p->rchild;//转向处理其右子树}}}

在这里插入图片描述
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void Inorder2(BiTree T)//中序遍历算法2  
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);p=T;while(!StackEmpty(st)||p!=NULL){while(p!=NULL){Push(st,p);p=p->lchild;}if(!StackEmpty(st)){Pop(st,p);printf("%c ",p->data);p=p->rchild;}}}

非递归交换左右孩子算法
思路：与二叉树的非递归遍历算法相似

 
void Exchange_lchild_rchild(BiTree T)//交换左右子树算法 
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);if(T==NULL) return; if(T->lchild!=NULL||T->rchild!=NULL)//只要是非叶子结点 {Push(st,T);//根结点进栈while(!StackEmpty(st))//栈不为空时循环{Pop(st,p);BiTree temp;temp=p->lchild;p->lchild=p->rchild;p->rchild=temp;if(p->rchild!=NULL)//有右孩子时将其进栈Push(st,p->rchild);if(p->lchild!=NULL)//有左孩子时将其进栈Push(st,p->lchild);}}}

全部代码（可执行代码）：

#include<stdio.h>
#include<bits/stdc++.h> 
typedef int Status;
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0typedef char TElemType;// ------栈的顺序存储结构表示----------
#define STACK_INIT_SIZE 100 	// 存储空间初始分配量
#define STACK_INCREMENT 10 	// 存储空间分配增量
typedef struct BiNode 
{TElemType data;struct BiNode *lchild;struct BiNode *rchild;
}BiNode,*BiTree;typedef BiNode*  ElemType;
typedef struct {ElemType *base; 	// 栈底指针ElemType *top; 	// 栈顶指针int stacksize; 	// 栈空间大小
} SqStack;void InitStack(SqStack &S)
{// 构造一个空栈Sif(!(S.base = (ElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(ElemType))))exit(OVERFLOW);     // 存储分配失败S.top = S.base;S.stacksize = STACK_INIT_SIZE;
}void DestroyStack(SqStack &S)
{// 销毁栈S，S不再存在free(S.base);S.base = NULL;S.top = NULL;S.stacksize = 0;
}void Push(SqStack &S, ElemType e)
{if(S.top - S.base >= S.stacksize) { // 栈满，追加存储空间S.base = (ElemType *)realloc(S.base, (S.stacksize + STACK_INCREMENT) * sizeof(ElemType));if(!S.base)exit(OVERFLOW);           // 存储分配失败S.top = S.base + S.stacksize;S.stacksize += STACK_INCREMENT;}*(S.top)++ = e;
}Status Pop(SqStack &S, ElemType &e)
{// 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；// 否则返回ERRORif(S.top == S.base)return ERROR;e = *--S.top;return OK;
}Status GetTop(SqStack S, ElemType &e)
{// 若栈不空，则用e返回S的栈顶元素，并返回OK；// 否则返回ERRORif(S.top > S.base) {e = *(S.top - 1);return OK;}elsereturn ERROR;
}Status StackEmpty(SqStack S)
{// 若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSEif(S.top == S.base)return TRUE;elsereturn FALSE;
}void CreateBiTree(BiTree &T)//二叉树的创建 
{TElemType ch;scanf("%c",&ch);if(ch=='#')T=NULL;else {T=(BiNode*)malloc(sizeof(BiNode));if(!T)exit(-1);T->data=ch;CreateBiTree(T->lchild);CreateBiTree(T->rchild);}
}void DestroyBiTree(BiTree &T)//二叉树的销毁算法 
{if(T==NULL)exit(-1);else{DestroyBiTree(T->lchild);DestroyBiTree(T->rchild);free(T);}
}void preorder1(BiTree T)//先序遍历算法1 
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);if(T!=NULL){Push(st,T);//根结点进栈while(!StackEmpty(st))//栈不为空时循环{Pop(st,p);printf("%c ",p->data);//退栈结点p并访问if(p->rchild!=NULL)//有右孩子时将其进栈Push(st,p->rchild);if(p->lchild!=NULL)//有左孩子时将其进栈Push(st,p->lchild);}}
}void preorder2(BiTree T)//先序遍历算法2 
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);p=T;while(!StackEmpty(st)||p!=NULL){while(p!=NULL)//访问结点p及其所有左下结点并进栈{printf("%c ",p->data);Push(st,p);p=p->lchild;	}if(!StackEmpty(st))//若栈不空{Pop(st,p);//出栈结点pp=p->rchild;//转向处理其右子树}}}void Inorder2(BiTree T)//中序遍历算法2  
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);p=T;while(!StackEmpty(st)||p!=NULL){while(p!=NULL){Push(st,p);p=p->lchild;}if(!StackEmpty(st)){Pop(st,p);printf("%c ",p->data);p=p->rchild;}}}void postorder(BiTree T)
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);p=T;BiTree r;r=NULL;while(p||!StackEmpty(st)){if(p!=NULL){Push(st,p);p=p->lchild;}else //（p==NULL） {GetTop(st, p);if(p->rchild&&p->rchild!=r){p=p->rchild;Push(st,p);p=p->lchild;}else{Pop(st,p);printf("%c ",p->data);r=p;p=NULL;}	}}} void Exchange_lchild_rchild(BiTree T)//交换左右子树算法 
{BiTree p;SqStack st;InitStack(st);if(T==NULL) return; if(T->lchild!=NULL||T->rchild!=NULL)//只要是非叶子结点 {Push(st,T);//根结点进栈while(!StackEmpty(st))//栈不为空时循环{Pop(st,p);BiTree temp;temp=p->lchild;p->lchild=p->rchild;p->rchild=temp;if(p->rchild!=NULL)//有右孩子时将其进栈Push(st,p->rchild);if(p->lchild!=NULL)//有左孩子时将其进栈Push(st,p->lchild);}}}int main()
{BiTree T;printf("创建树输入树的先序序列\n");CreateBiTree(T);printf("\n先序遍历算法1：");preorder1(T);printf("\n二叉树交换左右孩子算法");Exchange_lchild_rchild(T);printf("\n先序遍历算法2：");preorder2(T);printf("\n中序遍历算法2：");Inorder2(T);printf("\n后序遍历算法1: ");postorder(T);
}

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