C实现二叉树模块化集成
实验源码介绍（源代码的总体介绍）：
header.h : 头文件链栈，循环队列，二叉树的结构声明和相关函数的声明。
LinkStack.c : 链栈的相关操作函数定义。
Queue.c : 循环队列的相关操作函数定义。
BinTree.c : 二叉树的相关操作的函数定义，层序序列生成二叉树，二叉树的前序序列、中序序列、后序序列的递归和非递归实现，求叶子结点的递归与非递归实现，求树高。
由于我还是学生（初学者）且第一次写类似的博客，文章中难免会有错误！如发现错误，望各路大神能够指出！
详见源代码！
源代码：header.h
/**
* header.h
*/
/**
* BinTree
*/
typedef int BinTree_Type;
typedef struct TreeNode BinTree;
struct TreeNode {
BinTree_Type Data;
BinTree *Left;
BinTree *Right;
}; /**
* Queue
*/
#define MaxSize 50
typedef BinTree * Q_ElementType;
typedef struct {
Q_ElementType Data[MaxSize];
int front;
int rear;
} Queue; extern Queue * InitQueue();
extern void Destory(Queue * q);
extern int IsQueueEmpty(Queue *q);
extern void EnQueue(Queue *q, Q_ElementType e);
extern Q_ElementType DeQueue(Queue* q); /**
* LinkStack
*/
typedef BinTree * L_ElementType;
typedef struct Node {
L_ElementType Data;
struct Node *next;
} LinkStack; extern LinkStack * InitStack();
extern int IsStackEmpty(LinkStack *s);
extern void Push(LinkStack *s, L_ElementType e);
extern L_ElementType Pop(LinkStack *s);
extern L_ElementType getTop(LinkStack *s);
header.h
源代码：LinkStack.c
#include <stdio.h> //standard input output 标准输入输出头文件
#include <malloc.h> //memory allocation分配
#include "header.h" /**
* 初始化一个头结点为空的Stack
* init a stack with a NULL head
*/
LinkStack * InitStack() {
LinkStack *s = (LinkStack *) malloc(sizeof(LinkStack));
s->next = NULL;
return s;
} /**
* 若stack为空返回1,否则返回0
*/
int IsStackEmpty(LinkStack *s) {
return s->next == NULL;
} /**
* 入栈
*/
void Push(LinkStack *s, L_ElementType e) {
struct Node *p;
p = (LinkStack *) malloc(sizeof(LinkStack));
p->Data = e;
p->next = s->next;
s->next = p;
} /**
* 出栈
*/
L_ElementType Pop(LinkStack *s) {
if (s->next == NULL) {
printf("Stack is NULL");
return NULL;
}
L_ElementType TopElem;
struct Node *top;
top = s->next;
s->next = top->next;
TopElem = top->Data;
free(top);
return TopElem;
} /**
* 返回栈顶元素
*/
L_ElementType getTop(LinkStack *s) {
if (s->next == NULL) {
printf("Stack is NULL");
return NULL;
}
return s->next->Data;
}
LinkStack.c
源代码：Queue.c
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "header.h" /**
* 初始化循环队列
*/
Queue * InitQueue() {
Queue *q = (Queue *) malloc(sizeof(Queue));
q->front = q->rear = ;
return q;
} /**
* 销毁队列
*/
void Destory(Queue * q) {
free(q);
} /**
* 判断队列是否为空
*/
int IsQueueEmpty(Queue *q) {
return q->front == q->rear;
} /**
* 入队
*/
void EnQueue(Queue *q, Q_ElementType e) {
if ((q->rear + ) % MaxSize == q->front) {
printf("队列满了");
return;
}
q->rear = (q->rear + ) % MaxSize;
q->Data[q->rear] = e;
} /**
* 出队
*/
Q_ElementType DeQueue(Queue* q) {
if (q->front == q->rear) {
printf("队列空了！");
return NULL;
}
q->front = (q->front + ) % MaxSize;
return q->Data[q->front];
}
Queue.c
源代码：BinTree.c
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "header.h" /**
* 访问
*/
void Visited(BinTree *BT) {
printf("%d ", BT->Data);
} /**
* 层序生成二叉树
*/
BinTree *CreateBinTree() {
BinTree_Type Data;
BinTree *BT = NULL, *T = NULL;
Queue * Q = NULL;
Q = InitQueue(); /* 生成一个队列 */
scanf("%d", &Data); /* 建立第一个结点,即根节点 */
if (Data) { /* 分配结点单元,并将结点地址入队 */
BT = (BinTree *) malloc(sizeof(BinTree));
BT->Data = Data;
EnQueue(Q, BT);
} else {
return NULL; /* 若第一个数据就是0,则返回空树 */
}
while (!IsQueueEmpty(Q)) {
T = DeQueue(Q); /* 从队列中取出一结点地址 */
scanf("%d", &Data); /* 读入T的左孩子 */
if (Data) { /* 分配新结点,作为出对结点左孩子 */
T->Left = (BinTree *) malloc(sizeof(BinTree));
T->Left->Data = Data;
EnQueue(Q, T->Left); /* 新结点入队 */
} else {
T->Left = NULL;
}
scanf("%d", &Data); /* 读入T的右孩子 */
if (Data) { /* 分配新结点,作为出对结点右孩子 */
T->Right = (BinTree *) malloc(sizeof(BinTree));
T->Right->Data = Data;
EnQueue(Q, T->Right); /* 新结点入队 */
} else {
T->Right = NULL;
}
} /* 结束while */
return BT;
} /**
* 遍历二叉树 递归算法
*/
void PreOrderTraversal(BinTree *BT) {
if (BT) { //BT != NULL
Visited(BT);
PreOrderTraversal(BT->Left);
PreOrderTraversal(BT->Right);
}
} void InOrderTraversal(BinTree *BT) {
if (BT) {
InOrderTraversal(BT->Left);
Visited(BT);
InOrderTraversal(BT->Right);
}
} void PostOrderTraversal(BinTree *BT) {
if (BT) {
PostOrderTraversal(BT->Left);
PostOrderTraversal(BT->Right);
Visited(BT);
}
} /**
* 遍历二叉树 非递归算法
*/
/**
* 前序遍历非递归算法
*/
void PreOrderTraversal_Iter(BinTree *BT) {
BinTree *T;
LinkStack * S = InitStack(); /* 生成一个堆栈 */
T = BT;
while (T || !IsStackEmpty(S)) {
while (T) { /* 一直向左并访问沿途结点后压入堆栈S */
Visited(T);
Push(S, T);
T = T->Left;
}
if (!IsStackEmpty(S)) {
T = Pop(S); /* 结点弹出堆栈 */
T = T->Right; /* 转向右子树 */
}
}
} /**
* 中序遍历非递归算法
*/
void InOrderTraversal_Iter(BinTree *BT) {
BinTree *T;
LinkStack * S = InitStack(); /* 生成一个堆栈 */
T = BT;
while (T || !IsStackEmpty(S)) {
while (T) { /* 一直向左并将沿途结点后压入堆栈S */
Push(S, T);
T = T->Left;
}
if (!IsStackEmpty(S)) {
T = Pop(S); /* 结点弹出堆栈 */
Visited(T);
T = T->Right; /* 转向右子树 */
}
}
} /**
* 后序遍历非递归算法一
* 此思路来源于数据结构教程(李春葆主编)
*/
void PostOrderTraversal_Iter1(BinTree *BT) {
if (BT == NULL)
return;
BinTree *p, *T;
LinkStack * S = InitStack();
T = BT;
int flag = ;
do {
while (T) { /* 一直向左并将沿途结点后压入堆栈S */
Push(S, T);
T = T->Left;
}
/* 执行到此处,栈顶元素没有做孩子或左子树均已访问过 */
flag = ; /* 表示 T的左孩子已访问或为空 */
p = NULL; /* p指向栈顶结点的前一个已访问的结点 */
while (!IsStackEmpty(S) && flag) {
T = getTop(S); /* 获取当前的栈顶元素,不是删除 */
/**
* 若p=NULL,表示T的右孩子不存在,而左孩子不存在或已经被访问过,所以访问T;
* 若p≠NULL,表示T的右孩子已访问(原因是p指向T的右子树中刚访问过的结点,而p是T的右孩子,
* p一定是T的右子树中后序序列的最后一个结点),所以可以访问T.
*/
if (p == T->Right) {
Visited(T); /* 访问 */
p = Pop(S); /* 弹出刚访问的结点并将p指向刚访问的结点 */
} else {
T = T->Right; /* T指向T的右孩子 */
flag = ; /* 表示T的右孩子尚未被访问过 */
}
}
} while (!IsStackEmpty(S)); } /**
* 后序遍历非递归算法二
* 思路：要保证根结点在左孩子和右孩子访问之后才能访问，因此对于任一结点p，先将其入栈。
* 如果p不存在左孩子和右孩子，则可以直接访问它；
* 或者P存在左孩子或者右孩子，但是其左孩子和右孩子都已被访问过了，则同样可以直接访问该结点。
* 若非上述两种情况，则将P的右孩子和左孩子依次入栈，这样就保证了每次取栈顶元素的时候，
* 左孩子在右孩子前面被访问，左孩子和右孩子都在根结点前面被访问。
* (此思路来源于博客园海子!!!)
*/
void PostOrderTraversal_Iter2(BinTree *BT) {
if (!BT)
return;
BinTree *p, *cur;
LinkStack *S = InitStack();
p = NULL;
cur = NULL;
Push(S, BT);
while (!IsStackEmpty(S)) {
cur = getTop(S);
if ((!cur->Left && !cur->Right) /* NULL==cur->Left && NULL==cur->Right */
|| (p && (p == cur->Left || p == cur->Right))) {
Visited(cur);
p = Pop(S);
} else {
if (cur->Right) {
Push(S, cur->Right);
}
if (cur->Left) {
Push(S, cur->Left);
}
}
}
} /**
* 层序遍历
*/
void LevelOrderTraversal(BinTree *BT) {
BinTree *T;
T = BT;
if (!T) {
return;
}
Queue *Q = InitQueue(); /* 生成一个队列 */
EnQueue(Q, T); /* 根节点入队 */
while (!IsQueueEmpty(Q)) { /* 队列不为空,弹出一个元素 */
T = DeQueue(Q);
Visited(T); /* 访问 */
if (T->Left) /* 左子树不为空入队 */
EnQueue(Q, T->Left);
if (T->Right) /* 右子树不为空入队 */
EnQueue(Q, T->Right);
}
} /**
* 访问叶子结点的递归算法
*/
void getOrderPrintLeaves(BinTree *BT) {
if (BT) {
if (!BT->Left && !BT->Right) {
Visited(BT);
}
getOrderPrintLeaves(BT->Left);
getOrderPrintLeaves(BT->Right);
}
} /**
* 访问叶子结点的非递归算法
*/
void getOrderPrintLeaves_Iter(BinTree *BT) {
BinTree *T;
LinkStack *S = InitStack();
T = BT;
while (T || !IsStackEmpty(S)) {
while (T) {
Push(S, T);
T = T->Left;
}
if (!IsStackEmpty(S)) {
T = Pop(S);
if (!T->Left && !T->Right) { /* 当该结点的左子树和右子树都为空,访问 */
Visited(T);
}
T = T->Right;
}
}
} /**
* 求树高
*/
int PostOrderGetHeight(BinTree *BT) {
int LH, RH, MaxH;
if (BT) {
LH = PostOrderGetHeight(BT->Left);
RH = PostOrderGetHeight(BT->Right);
MaxH = (LH > RH ? LH : RH);
return MaxH + ;
}
return ;
}
源代码：Test.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "header.h" extern BinTree *CreateBinTree();
extern void PreOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void InOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void PreOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void InOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void PostOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void PreOrderTraversal_Iter(BinTree *BT);
extern void InOrderTraversal_Iter(BinTree *BT);
extern void PostOrderTraversal_Iter1(BinTree *BT);
extern void PostOrderTraversal_Iter2(BinTree *BT);
extern void LevelOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void getOrderPrintLeaves(BinTree *BT);
extern void getOrderPrintLeaves_Iter(BinTree *BT);
extern int PostOrderGetHeight(BinTree *BT); int main() {
puts("START!!!"); printf("\n层序序列生成二叉树，请输入层序序列(类型为int,0代表为树的位置为NULL)：\n");
BinTree * BT = CreateBinTree(); printf("PreOrderTraversal: ");
PreOrderTraversal(BT);
printf("\n"); printf("InOrderTraversal: ");
InOrderTraversal(BT);
printf("\n"); printf("PostOrderTraversal: ");
PostOrderTraversal(BT);
printf("\n"); printf("PreOrderTraversal_Iter: ");
PreOrderTraversal_Iter(BT);
printf("\n"); printf("InOrderTraversal_Iter: ");
InOrderTraversal_Iter(BT);
printf("\n"); printf("PostOrderTraversal_Iter1: ");
PostOrderTraversal_Iter1(BT);
printf("\n"); printf("PostOrderTraversal_Iter2:");
PostOrderTraversal_Iter2(BT);
printf("\n"); printf("LevelOrderTraversal: ");
LevelOrderTraversal(BT);
printf("\n"); printf("getOrderPrintLeaves: ");
getOrderPrintLeaves(BT);
printf("\n"); printf("getOrderPrintLeaves_Iter: ");
getOrderPrintLeaves_Iter(BT);
printf("\n"); printf("PostOrderGetHeight: %d",PostOrderGetHeight(BT));
printf("\n"); puts("END!!!");
return EXIT_SUCCESS;
}
Test.c
运行结果：
版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。