用数组实现顺序存储二叉树及操作的实现
来源：互联网 发布：配音的软件 编辑：程序博客网 时间：2024/05/01 04:23
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <malloc.h> #include <math.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define MAX_TREE_SIZE 100#define MAX_QUEUE_SIZE 5#define Nil ' ' typedef char TElemtype; //将树的结点类型设置为字符型 typedef int QElemType; //将队列的结点类型设置为整形 typedef struct{ QElemType *base; //队列的基地址 int front; int rear; }SqQueue;typedef TElemtype SqBiTree[MAX_TREE_SIZE]; //定义顺序存储二叉树的结构数组 typedef struct{ int level; //树的层号 int order; //一层中的序号(从左向右) }position;/**-------队列的函数声明------*/int InitQueue(SqQueue *); //初始化队列 int DestroyQueue(SqQueue *); //销毁队列 int ClearQueue(SqQueue *); //清空队列 int QueueEmpty(SqQueue *); //队列是否为空 int GetQueueLength(SqQueue *); //获取队列的长度 int GetQueueHead(SqQueue *,QElemType *); //获取队头元素 int EnterQueue(SqQueue *,QElemType); //向队列中插入元素 int DeleteQueue(SqQueue *,QElemType *); //向队列中删除元素 int (*QueueVisit)(QElemType); //函数变量 int QueueTraverse(SqQueue *,int (*) (QElemType)); //遍历队列 /*---------二叉树的函数声明*/ int InitBiTree(SqBiTree); //初始化二叉树 int CreateBiTree(SqBiTree); //创建二叉树 int BiTreeEmpty(SqBiTree); //判断二叉树是否为空 int BiTreeDepth(SqBiTree); //计算二叉树的深度 int GetRoot(SqBiTree,TElemtype *); //获取二叉树的根结点 TElemtype GetNodeValue(SqBiTree,position); //获取二叉树结点元素 int Assign(SqBiTree,position,TElemtype); //给结点元素赋值 TElemtype GetParent(SqBiTree,TElemtype); //获取结点的双亲结点 TElemtype GetLeftChild(SqBiTree,TElemtype); //获取结点的左孩子 TElemtype GetRightChild(SqBiTree,TElemtype); //获取结点的右孩子 TElemtype GetLeftSibling(SqBiTree,TElemtype); //获取结点的左兄弟 TElemtype GetRightSibling(SqBiTree,TElemtype); //获取结点的右兄弟 void Move(SqBiTree,int,SqBiTree,int); //移动结点 int InsertChild(SqBiTree,TElemtype,int,SqBiTree); //插入子结点 int DeleteChild(SqBiTree,position,int); //删除子结点 int (*TreeVisit)(TElemtype); //函数变量 int PreOrderTraverse(SqBiTree, int (*Visit)(TElemtype)); //先序遍历二叉树 int InOrderTraverse(SqBiTree,int (*Visit)(TElemtype)); //中序遍历二叉树 int PostOrderTraverse(SqBiTree,int (*Visit)(TElemtype)); //后序遍历二叉树 void LevelOrderTraverse(SqBiTree,int (*Visit)(TElemtype)); //层序遍历二叉树 void PrintTree(SqBiTree); //打印二叉树*-----------队列的函数定义-----------*/ /*初始化队列*/ int InitQueue(SqQueue *Q){ //分配内存区域 Q->base=(QElemType *)malloc(MAX_QUEUE_SIZE*sizeof(QElemType)); if(!Q->base) { printf("存储分配失败.\n"); return ERROR; } Q->front=Q->rear=0; //将队列置空 return OK;}/*销毁队列*/ int DestroyQueue(SqQueue *Q){ if(Q->base) { free(Q->base); } Q->front=Q->rear=0; return OK;}/*清空队列*/ int ClearQueue(SqQueue *Q){ Q->front=Q->rear=0; return OK;}/*判断队列是否为空*/ int QueueEmpty(SqQueue *Q){ if(Q->front==Q->rear) { return OK; } else { return ERROR; }}/*获取队列长度*/int GetQueueLength(SqQueue *Q){ return (Q->rear-Q->front);}/*获取队列头的元素*/ int GetQueueHead(SqQueue *Q,QElemType *e){ if(!QueueEmpty(Q)) { *e=*(Q->base+Q->front); return OK; } return ERROR;}/*使元素进队*/ int EnterQueue(SqQueue *Q,QElemType e){ if(Q->rear == MAX_QUEUE_SIZE) //队列满了,重新分配内存区域,用realloc { printf("队列已满,尝试增加存储单元...\n"); Q->base=(QElemType *)realloc(Q->base,MAX_QUEUE_SIZE+1); if(!Q->base) { printf("增加队列存储单元失败.\n"); return ERROR; } } *(Q->base+Q->rear)=e; Q->rear++; return OK;}/*删除队头元素*/ int DeleteQueue(SqQueue *Q,QElemType *e){ if(QueueEmpty(Q)) { //printf("队列为空.\n"); return ERROR; } *e=*(Q->base+Q->front); Q->front++; return OK;}/*遍历队列*/ int QueueTraverse(SqQueue *Q,int (*QV)(QElemType) ){ int i=0; while(i<Q->rear) { (*QV)(*(Q->base+i)); i++; } }/*访问队列中元素的函数,将元素值打印出来*/ int QueueVisitFunc(QElemType e){ printf("%d\n",e);}/*-------二叉树的函数定义-------*//*初始化树*/ int InitBiTree(SqBiTree T){ int i; for(i=0;i<MAX_TREE_SIZE;i++) { T[i]=Nil; //将初值设为空格 } T[MAX_TREE_SIZE]='\0'; //给数组尾部加上结标致 return OK;} /*创建树*/ int CreateBiTree(SqBiTree T){ int i=0; int l=0; char s[MAX_TREE_SIZE]; printf("请按顺序输入结点的值,空格表示空结点,结点数<=%d\n",MAX_TREE_SIZE); gets(s); l=strlen(s); for(;i<l;i++) { T[i]=s[i]; if(i!=0&&T[(i+1)/2-1]==Nil&&T[i]!=Nil) { printf("出现无双亲且不是根的结点.\n"); return ERROR; } } for(;i<MAX_TREE_SIZE;i++) { T[i]=Nil; } return OK;}#define ClearBiTree InitBiTree //在顺序存储结构中,ClearBiTree和InitBiTree完全一样 /*判断树是否为空*/ int BiTreeEmpty(SqBiTree T){ if(T[0]==Nil) { printf("树为空.\n"); return TRUE; } else { return FALSE; }}/*计算树的深度*/ int BiTreeDepth(SqBiTree T){ int j=-1; int i=0; if(BiTreeEmpty(T)) { return ERROR; } for(i=MAX_TREE_SIZE-1;i>=0;i--) { if(T[i]!=Nil) { break; } } i++; //printf("i = %d\n",i); do { j++; }while(i>=pow(2,j)); return j;}/*获取根结点的值*/ int GetRoot(SqBiTree T,TElemtype * e){ if(BiTreeEmpty(T)) { return ERROR; } *e=T[0]; return OK;}/*根据位置获取某一结点的值*/ TElemtype GetNodeValue(SqBiTree T,position p){ return T[(int)pow(2,p.level)-1-(int)pow(2,p.level-1)+p.order-1];}/*根据结点的位置给某一结点元素赋值*/ int Assign(SqBiTree T,position p,TElemtype e){ int i = (int)pow(2,p.level)-1-(int)pow(2,p.level-1)+p.order-1; if(e!=Nil&&T[(i+1)/2-1]==Nil) { printf("将要赋值的结点双亲为空,不合法.\n"); return ERROR; } if(e==Nil&&(T[2*i+1]!=Nil||T[2*i+2]!=Nil)) { printf("将有子结点的结点赋空值,不合法.\n"); return ERROR; } T[i]=e; //printf("T[%d] 已修改为: %c.\n",i,T[i]); return OK;}/*获取结点元素的双亲结点*/ TElemtype GetParent(SqBiTree T,TElemtype e){ int i; if(BiTreeEmpty(T)) { return Nil; } for(i=0;i<MAX_TREE_SIZE;i++) { if(T[i]==e) { return T[(i+1)/2-1]; } } printf("未找到双亲结点.\n"); return Nil;}/*获取结点元素的左孩子*/ TElemtype GetLeftChild(SqBiTree T,TElemtype e){ int i; if(BiTreeEmpty(T)) { return Nil; } for(i=0;i<MAX_TREE_SIZE;i++) { if(T[i]==e) { return T[2*i+1]; } } printf("未找到左孩子.\n"); return Nil;}/*获取结点元素的右孩子*/ TElemtype GetRightChild(SqBiTree T,TElemtype e){ int i; if(BiTreeEmpty(T)) { return Nil; } for(i=0;i<MAX_TREE_SIZE;i++) { if(T[i]==e) { return T[2*i+2]; } } printf("未找到右孩子.\n"); return Nil;} /*获取结点元素的左兄弟*/ TElemtype GetLeftSibling(SqBiTree T,TElemtype e){ int i; if(BiTreeEmpty(T)) { return Nil; } for(i=1;i<MAX_TREE_SIZE;i++) { if(T[i]==e&&i%2==0) { return T[i-1]; } } printf("未找到左兄弟.\n"); return Nil;}/*获取结点元素的右兄弟*/ TElemtype GetRightSibling(SqBiTree T,TElemtype e){ int i; if(BiTreeEmpty(T)) { return Nil; } for(i=1;i<MAX_TREE_SIZE;i++) { if(T[i]==e&&i%2!=0) { return T[i+1]; } } printf("未找到右兄弟.\n"); return Nil;}/*把从T1中j结点开始的子树移到T2中i结点开始的子树*/ void Move(SqBiTree T1,int i1,SqBiTree T2,int i2){ if(T1[2*i1+1] != Nil) {/*左子树不空*/ Move(T1,2*i1+1,T2,2*i2+1); } if(T1[2*i1+2] != Nil) {/*右子树不空*/ Move(T1,2*i1+2,T2,2*i2+2); } /*左右子树都为空,说明该结点为叶子结点,可以移动.*/ T2[i2]=T1[i1]; T1[i1]=Nil;}/*插入结点或子树*/ int InsertChild(SqBiTree T,TElemtype e,int LR,SqBiTree S){ int j,k,i=0; if(BiTreeEmpty(T)) { return ERROR; } for(j=0;j<(int)pow(2,BiTreeDepth(T))-1;j++) { if(T[j]==e) { break; } } k=2*j+LR; //k为e结点的左或右孩子的序号 if(T[k]!=Nil) {/*e结点的左右孩子不空,即e结点不是叶子结点*/ Move(T,k,T,2*k+2); } Move(S,i,T,k); } /*删除结点或子树*/ int DeleteChild(SqBiTree T,position p,int LR){ int i; int k=OK; SqQueue Q; InitQueue(&Q); i=(int)pow(2,p.level)-1-(int)pow(2,p.level-1)+p.order-1; if(BiTreeEmpty(T)) { return ERROR; } i=2*i+1+LR; while(k) { if(T[2*i+1]!=Nil) { EnterQueue(&Q,2*i+1); } if(T[2*i+2]!=Nil) { EnterQueue(&Q,2*i+2); } T[i]=Nil; k=DeleteQueue(&Q,&i); } return OK;}/*访问结点元素的函数*/ int TreeVisitFunc(TElemtype e){ printf(" %c -",e);}/*先序遍历二叉树的递归函数*/ int PreTraverse(SqBiTree T,int i){ TreeVisit(T[i]); if(T[2*i+1]!=Nil) { PreTraverse(T,2*i+1); } if(T[2*i+2]!=Nil) { PreTraverse(T,2*i+2); }}/*先序遍历二叉树*/ int PreOrderTraverse(SqBiTree T,int (*TV) (TElemtype e)){ TreeVisit=TV; if(BiTreeEmpty(T)) { return ERROR; } PreTraverse(T,0);}/*中序遍历二叉树的递归函数*/ int InTraverse(SqBiTree T,int i){ if(T[2*i+1]!=Nil) { InTraverse(T,2*i+1); } TreeVisit(T[i]); if(T[2*i+2]!=Nil) { InTraverse(T,2*i+2); }}/*中序遍历二叉树*/int InOrderTraverse(SqBiTree T,int (*TV)(TElemtype)){ TreeVisit=TV; if(BiTreeEmpty(T)) { return ERROR; } InTraverse(T,0);}/*后序遍历二叉树的递归函数*/int PostTraverse(SqBiTree T,int i){ if(T[2*i+1]!=Nil) { PostTraverse(T,2*i+1); } if(T[2*i+2]!=Nil) { PostTraverse(T,2*i+2); } TreeVisit(T[i]);}/*后序遍历二叉树*/int PostOrderTraverse(SqBiTree T,int (*TV)(TElemtype)){ TreeVisit=TV; if(BiTreeEmpty(T)) { return ERROR; } PostTraverse(T,0);}/*打印树*/ void PrintTree(SqBiTree T){ int j,k; position p; TElemtype e; for(j=0;j<BiTreeDepth(T);j++) { p.level=j+1; printf("第%d层:\n",p.level); for(k=0;k<pow(2,p.level-1);k++) { p.order=k+1; e=T[(int)pow(2,p.level)-1-(int)pow(2,p.level-1)+p.order-1]; printf(" %d : %c ",p.order,e); } printf("\n"); } printf("\n");} 0 0
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