数据结构C语言实现系列——二叉树

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define STACK_MAX_SIZE 30
#define QUEUE_MAX_SIZE 30
#ifndef elemType
 typedef char elemType;
#endif
/************************************************************************/
/*                      以下是关于二叉树操作的11个简单算法               */
/************************************************************************/
struct BTreeNode{
 elemType data;
 struct BTreeNode *left;
 struct BTreeNode *right;
};

/* 1.初始化二叉树 */
void initBTree(struct BTreeNode* *bt)
{
 *bt = NULL;
 return;
}

/* 2.建立二叉树(根据a所指向的二叉树广义表字符串建立) */
void createBTree(struct BTreeNode* *bt, char *a)
{
 struct BTreeNode *p;
 struct BTreeNode *s[STACK_MAX_SIZE];/* 定义s数组为存储根结点指针的栈使用 */
 int top = -1; /* 定义top作为s栈的栈顶指针，初值为-1,表示空栈 */
 int k; /* 用k作为处理结点的左子树和右子树，k = 1处理左子树，k = 2处理右子树 */
 int i = 0; /* 用i扫描数组a中存储的二叉树广义表字符串，初值为0 */
 *bt = NULL; /* 把树根指针置为空，即从空树开始建立二叉树 */
 /* 每循环一次处理一个字符，直到扫描到字符串结束符\0为止 */
 while(a[i] != '\0'){
     switch(a[i]){
         case ' ':
    break;  /* 对空格不作任何处理 */
   case '(':
    if(top == STACK_MAX_SIZE - 1){
        printf("栈空间太小！\n");
     exit(1);
    }
    top++;
    s[top] = p;
    k = 1;
    break;
         case ')':
    if(top == -1){
        printf("二叉树广义表字符串错误!\n");
     exit(1);
    }
    top--;
    break;
   case ',':
    k = 2;
    break;
   default:
    p = malloc(sizeof(struct BTreeNode));
    p->data = a[i];
    p->left = p->right = NULL;
    if(*bt == NULL){
     *bt = p;
    }else{
        if( k == 1){
            s[top]->left = p;
        }else{
            s[top]->right = p;
        }
    }
     }
  i++;  /* 为扫描下一个字符修改i值 */
 }
 return;
}

/* 3.检查二叉树是否为空，为空则返回1,否则返回0 */
int emptyBTree(struct BTreeNode *bt)
{
 if(bt == NULL){
     return 1;
 }else{
     return 0;
 }
}

/* 4.求二叉树深度 */
int BTreeDepth(struct BTreeNode *bt)
{
 if(bt == NULL){
     return 0;  /* 对于空树，返回0结束递归 */
 }else{
     int dep1 = BTreeDepth(bt->left);  /* 计算左子树的深度 */
  int dep2 = BTreeDepth(bt->right);  /* 计算右子树的深度 */
  if(dep1 > dep2){
      return dep1 + 1;
  }else{
      return dep2 + 1;
  }
 }
}

/* 5.从二叉树中查找值为x的结点，若存在则返回元素存储位置，否则返回空值 */
elemType *findBTree(struct BTreeNode *bt, elemType x)
{
 if(bt == NULL){
     return NULL;
 }else{
     if(bt->data == x){
         return &(bt->data);
     }else{ /* 分别向左右子树递归查找 */
         elemType *p;
   if(p = findBTree(bt->left, x)){
       return p;
   }
   if(p = findBTree(bt->right, x)){
       return p;
   }
   return NULL;
     }
 }
}

/* 6.输出二叉树(前序遍历) */
void printBTree(struct BTreeNode *bt)
{
 /* 树为空时结束递归，否则执行如下操作 */
 if(bt != NULL){
     printf("%c", bt->data);  /* 输出根结点的值 */ 
  if(bt->left != NULL || bt->right != NULL){
   printf("(");
   printBTree(bt->left);
   if(bt->right != NULL){
       printf(",");
   }
   printBTree(bt->right);
   printf(")");
  }  
 }
 return;
}

/* 7.清除二叉树，使之变为一棵空树 */
void clearBTree(struct BTreeNode* *bt)
{
 if(*bt != NULL){
     clearBTree(&((*bt)->left));
  clearBTree(&((*bt)->right));
  free(*bt);
  *bt = NULL;
 }
 return;
}

/* 8.前序遍历 */
void preOrder(struct BTreeNode *bt)
{
 if(bt != NULL){
     printf("%c ", bt->data);  /* 访问根结点 */
  preOrder(bt->left);    /* 前序遍历左子树 */
  preOrder(bt->right);   /* 前序遍历右子树 */
 }
 return;
}

/* 9.前序遍历 */
void inOrder(struct BTreeNode *bt)
{
 if(bt != NULL){
  inOrder(bt->left);    /* 中序遍历左子树 */
     printf("%c ", bt->data);  /* 访问根结点 */
  inOrder(bt->right);    /* 中序遍历右子树 */
 }
 return;
}

/* 10.后序遍历 */
void postOrder(struct BTreeNode *bt)
{
 if(bt != NULL){
  postOrder(bt->left);   /* 后序遍历左子树 */
  postOrder(bt->right);   /* 后序遍历右子树 */
  printf("%c ", bt->data);  /* 访问根结点 */
 }
 return;
}

/* 11.按层遍历 */
void levelOrder(struct BTreeNode *bt)
{
 struct BTreeNode *p;
 struct BTreeNode *q[QUEUE_MAX_SIZE];
 int front = 0, rear = 0;
 /* 将树根指针进队 */
 if(bt != NULL){
     rear = (rear + 1) % QUEUE_MAX_SIZE;
  q[rear] = bt;
 }
 while(front != rear){  /* 队列非空 */
     front = (front + 1) % QUEUE_MAX_SIZE; /* 使队首指针指向队首元素 */
  p = q[front];
  printf("%c ", p->data);
  /* 若结点存在左孩子，则左孩子结点指针进队 */
  if(p->left != NULL){
      rear = (rear + 1) % QUEUE_MAX_SIZE;
   q[rear] = p->left;
  }
  /* 若结点存在右孩子，则右孩子结点指针进队 */
  if(p->right != NULL){
      rear = (rear + 1) % QUEUE_MAX_SIZE;
   q[rear] = p->right;
  }
 }
 return;
}

/************************************************************************/

/*
int main(int argc, char *argv[])
{
 struct BTreeNode *bt; /* 指向二叉树根结点的指针 */
 char *b;    /* 用于存入二叉树广义表的字符串 */
 elemType x, *px;
 initBTree(&bt);
 printf("输入二叉树广义表的字符串：\n");
 /* scanf("%s", b); */
 b = "a(b(c), d(e(f, g), h(, i)))";
 createBTree(&bt, b);
 if(bt != NULL)
 printf(" %c ", bt->data);
 printf("以广义表的形式输出：\n");
 printBTree(bt);   /* 以广义表的形式输出二叉树 */
 printf("\n");
 printf("前序：");  /* 前序遍历 */
 preOrder(bt);
 printf("\n");
 printf("中序：");  /* 中序遍历 */
 inOrder(bt);
 printf("\n");
 printf("后序：");  /* 后序遍历 */
 postOrder(bt);
 printf("\n");
 printf("按层：");  /* 按层遍历 */
 levelOrder(bt);
 printf("\n");
 /* 从二叉树中查找一个元素结点 */
 printf("输入一个待查找的字符：\n");
 scanf(" %c", &x);  /* 格式串中的空格跳过空白字符 */
 px = findBTree(bt, x);
 if(px){
     printf("查找成功：%c\n", *px);
 }else{
     printf("查找失败！\n");
 }
 printf("二叉树的深度为：");
 printf("%d\n", BTreeDepth(bt));
 clearBTree(&bt);
 return 0;
}
*/