C++实现二叉树相关操作

测试环境：windows 7 vs2010

主要实现二叉树的初始化递归和非递归遍历，层次遍历，获取叶子节点的个数，获取树的高度以及镜像树，部分代码也参考了互联网上的相关资料。

源程序：

BinaryTreeNode.h

#ifndef _BINARY_NODE#define _BINARY_NODE#include<iostream>using namespace std;template<class ItemType>struct BinaryTreeNode{ItemType item;BinaryTreeNode<ItemType> *leftPtr;BinaryTreeNode<ItemType> *rightPtr;friend ostream &operator<<(ostream &out,BinaryTreeNode &btn){out<<" "<<btn.item;return out;}friend istream &operator>>(istream &input,BinaryTreeNode &btn){input>>btn.item;return input;}};#endif

BinaryTree.h

#ifndef _BINARY_TREE#define _BINARY_TREE#include"BinaryTreeNode.h"template<class ItemType>class BinaryTree{private:BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr;void creatBinaryTree(BinaryTreeNode<ItemType> **rootPtr);public:BinaryTree(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr=nullptr);~BinaryTree(void);void initBinaryTree();BinaryTreeNode<ItemType> *getTreeRoot() const;void mirrorUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr);//镜像树void preOrderUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr) const;//递归先序遍历void inOrderUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr) const;//递归中序遍历void postOrderUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr) const;//递归后序遍历void preOrderUseStack() const;//非递归先序遍历void inOrderUseStack() const;//非递归中序遍历void postOrderUseStack() const;//非递归后序遍历void LevelOrder()const;//层次遍历int getLeafNum(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr) const;//获取树的叶子节点数int getHeight(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr);//获取树高度void clear();//清空树};#endif

BinaryTree.cpp

#include "BinaryTree.h"#define TREE_EOF -1#include<stack>#include<deque>template<class ItemType>BinaryTree<ItemType>::BinaryTree(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr=nullptr){    this->rootPtr=rootPtr;}template<class ItemType>BinaryTree<ItemType>::~BinaryTree(void){    this->clear();}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::creatBinaryTree(BinaryTreeNode<ItemType> **rootPtr){    ItemType data;    cin>>data;    if(data!=TREE_EOF)    {        *rootPtr=new BinaryTreeNode<ItemType>;        (*rootPtr)->item=data;        cout<<"请输入"<<data<<"左子树："<<endl;        creatBinaryTree(&(*rootPtr)->leftPtr);        cout<<"请输入"<<data<<"右子树："<<endl;        creatBinaryTree(&(*rootPtr)->rightPtr);    }    else    {        *rootPtr=nullptr;    }}template<class ItemType>void  BinaryTree<ItemType>::initBinaryTree(){    cout<<"开始创建二叉树 \n"<<endl;    creatBinaryTree(&this->rootPtr);}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::inOrderUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr)const {    if(rootPtr==nullptr)    {        return;    }    inOrderUseRecursion(rootPtr->leftPtr);    cout<<*rootPtr;    inOrderUseRecursion(rootPtr->rightPtr);}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::preOrderUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr) const{    if(rootPtr==nullptr)    {        return;    }    cout<<*rootPtr;    preOrderUseRecursion(rootPtr->leftPtr);    preOrderUseRecursion(rootPtr->rightPtr);}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::postOrderUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr) const{    if(rootPtr==nullptr)    {        return;    }    postOrderUseRecursion(rootPtr->leftPtr);    postOrderUseRecursion(rootPtr->rightPtr);    cout<<*rootPtr;}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::inOrderUseStack() const //中序遍历{    stack<BinaryTreeNode<ItemType>*> tempStack;    BinaryTreeNode<ItemType> *pTree=rootPtr;    while(pTree!=nullptr||!tempStack.empty())    {        while(pTree!=nullptr)        {            tempStack.push(pTree);            pTree=pTree->leftPtr;        }        if(!tempStack.empty())        {            pTree=tempStack.top();            tempStack.pop();            cout<<*pTree;            pTree=pTree->rightPtr;//出栈指向右子树        }    }}template<class ItemType>BinaryTreeNode<ItemType> * BinaryTree<ItemType>::getTreeRoot() const{    return  this->rootPtr;}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::preOrderUseStack() const//先序遍历{    stack<BinaryTreeNode<ItemType>*> tempStack;    BinaryTreeNode<ItemType> *pTree=rootPtr;    while(pTree!=nullptr||!tempStack.empty())    {        while(pTree!=nullptr)        {            cout<<*pTree;            tempStack.push(pTree);            pTree=pTree->leftPtr;        }        if(!tempStack.empty())        {            pTree=tempStack.top();            tempStack.pop();            pTree=pTree->rightPtr;//出栈指向右子树        }    }}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::postOrderUseStack() const//中序遍历{    stack<BinaryTreeNode<ItemType>*> tempStack;    BinaryTreeNode<ItemType> *pTree=rootPtr;    BinaryTreeNode<ItemType> *preTree=nullptr;    while(pTree!=nullptr||!tempStack.empty())    {        while(pTree!=nullptr)        {            tempStack.push(pTree);            pTree=pTree->leftPtr;        }        pTree=tempStack.top();        //如果当前节点的右子树为空，或者其右子树已经被访问        if(pTree->rightPtr==nullptr||pTree->rightPtr==preTree)        {            cout<<*pTree;            preTree=pTree;            tempStack.pop();            pTree=nullptr;        }else        {            pTree=pTree->rightPtr;        }    }}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::clear(){    stack<BinaryTreeNode<ItemType>*> tempStack;    BinaryTreeNode<ItemType> *pTree=rootPtr;    BinaryTreeNode<ItemType> *preTree=nullptr;    int count=0;    while(pTree!=nullptr||!tempStack.empty())    {        while(pTree!=nullptr)        {            tempStack.push(pTree);//左子树压栈            pTree=pTree->leftPtr;        }        pTree=tempStack.top();        if(pTree->rightPtr==nullptr||pTree->rightPtr==preTree)        {            tempStack.pop();            delete pTree;            preTree=pTree;            pTree=nullptr;        }        else        {            pTree=pTree->rightPtr;        }    }    this->rootPtr=nullptr;}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::LevelOrder() const{    deque<BinaryTreeNode<ItemType>*> tempdq;    BinaryTreeNode<ItemType> * notePtr=this->rootPtr;    if( notePtr!=nullptr)    {        tempdq.push_back(notePtr);    }    while(!tempdq.empty())    {        notePtr=tempdq.front();        cout<<*notePtr;        if(notePtr->leftPtr!=nullptr)        {            tempdq.push_back(notePtr->leftPtr);        }        if(notePtr->rightPtr!=nullptr)        {            tempdq.push_back(notePtr->rightPtr);        }        tempdq.pop_front();    }}template<class ItemType>int BinaryTree<ItemType>::getHeight(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr){    if(rootPtr==nullptr)    {        return 0;    }    int lh=getHeight(rootPtr->leftPtr);    int rh=getHeight(rootPtr->rightPtr);    return max(lh,rh)+1;}template<class ItemType>void BinaryTree<ItemType>::mirrorUseRecursion(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr){    if(rootPtr==nullptr)    {        return;    }    if(rootPtr->leftPtr==nullptr&&rootPtr->rightPtr==nullptr)    {        return;    }    BinaryTreeNode<ItemType> *tempPtr=rootPtr->leftPtr;    rootPtr->leftPtr=rootPtr->rightPtr;    rootPtr->rightPtr=tempPtr;    mirrorUseRecursion(rootPtr->leftPtr);    mirrorUseRecursion(rootPtr->rightPtr);}template<class ItemType>int BinaryTree<ItemType>::getLeafNum(BinaryTreeNode<ItemType> *rootPtr) const{    if(rootPtr==nullptr)    {        return 0;    }    if(rootPtr->leftPtr==nullptr&&rootPtr->rightPtr==nullptr)    {        return 1;    }    return getLeafNum(rootPtr->leftPtr)+getLeafNum(rootPtr->rightPtr);}

测试程序：main.cpp

#include"BinaryTree.cpp"using namespace std;int main(){BinaryTree<int> btree;btree.initBinaryTree();cout<<"树高:"<<btree.getHeight(btree.getTreeRoot())<<endl;cout<<"树叶子节点数:"<<btree.getLeafNum(btree.getTreeRoot())<<endl;cout<<"\n递归先序遍历:";btree.preOrderUseRecursion(btree.getTreeRoot());cout<<"\n非递归先序遍历:";btree.preOrderUseStack();cout<<"\n递归中序遍历:";btree.inOrderUseRecursion(btree.getTreeRoot());cout<<"\n非递归中序遍历:";btree.inOrderUseStack();cout<<"\n递归后序遍历:";btree.postOrderUseRecursion(btree.getTreeRoot());cout<<"\n非递后先序遍历:";btree.postOrderUseStack();cout<<"\n层序遍历:";btree.LevelOrder();btree.mirrorUseRecursion(btree.getTreeRoot());cout<<"\n镜像后层序遍历:";btree.LevelOrder();system("pause");return 0;}