在C语言中,计算给定树的层数(深度)和节点总数通常需要使用递归方法。首先,我们需要定义树的节点结构。这里假设我们处理的是一棵二叉树,每个节点有两个子节点(左子节点和右子节点)。
下面是一个简单的二叉树节点的结构定义以及计算树的层数(深度)和节点总数的函数实现:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 定义二叉树节点结构体
typedef struct TreeNode {int value; // 节点存储的值,根据实际情况可以改变类型struct TreeNode *left; // 指向左子节点的指针struct TreeNode *right; // 指向右子节点的指针
} TreeNode;// 函数声明
int maxDepth(TreeNode* root);
int countNodes(TreeNode* root);// 计算树的最大深度(层数)
int maxDepth(TreeNode* root) {if (root == NULL) {return 0; // 空树的深度为0}int leftDepth = maxDepth(root->left); // 计算左子树的深度int rightDepth = maxDepth(root->right); // 计算右子树的深度return (leftDepth > rightDepth ? leftDepth : rightDepth) + 1; // 当前树的深度为较大的子树深度加1
}// 计算树的节点总数
int countNodes(TreeNode* root) {if (root == NULL) {return 0; // 空树没有节点}return countNodes(root->left) + countNodes(root->right) + 1; // 总数等于左子树节点数加右子树节点数再加1(当前节点)
}// 创建新节点
TreeNode* createNode(int value) {TreeNode* newNode = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));if (!newNode) {return NULL;}newNode->value = value;newNode->left = NULL;newNode->right = NULL;return newNode;
}// 函数声明
void freeTree(TreeNode* root);// 释放树的内存
void freeTree(TreeNode* root) {if (root == NULL) {return; // 空指针不需要处理}freeTree(root->left); // 递归释放左子树freeTree(root->right); // 递归释放右子树free(root); // 释放当前节点
}// 主函数示例
int main() {// 创建示例树// 1// / \// 2 3// / \ /// 4 5 6TreeNode* root = createNode(1);root->left = createNode(2);root->right = createNode(3);root->left->left = createNode(4);root->left->right = createNode(5);root->right->left = createNode(6);printf("Tree Depth: %d\n", maxDepth(root));printf("Total Nodes: %d\n", countNodes(root));// 释放内存freeTree(root);return 0;
}
这段代码首先定义了二叉树节点的结构体TreeNode,然后实现了两个关键函数:maxDepth用于计算树的最大深度(层数),而countNodes用于计算树的节点总数。这两个函数都采用了递归的方式来进行计算。
要将计算树深度和总节点数的功能合并到一个函数中,我们可以定义一个辅助结构来同时存储这两个值
首先,定义一个结构体来存储树的深度和节点总数:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct TreeNode {int value;struct TreeNode *left, *right;
} TreeNode;typedef struct TreeInfo {int depth;int numNodes;
} TreeInfo;
然后,实现一个递归函数来计算深度和节点总数:
TreeInfo calculateTreeInfo(TreeNode* root) {TreeInfo info = {0, 0}; // 初始化深度和节点数为0if (root == NULL) {return info; // 如果当前节点为空,返回深度和节点数都为0的结构}// 递归计算左右子树的信息TreeInfo leftInfo = calculateTreeInfo(root->left);TreeInfo rightInfo = calculateTreeInfo(root->right);// 当前节点的深度是左右子树深度的最大值加1info.depth = (leftInfo.depth > rightInfo.depth ? leftInfo.depth : rightInfo.depth) + 1;// 节点总数是左右子树节点数之和加上当前节点(1)info.numNodes = leftInfo.numNodes + rightInfo.numNodes + 1;return info; // 返回包含当前节点信息的结构
}