二叉树的遍历,格式化输出,最大值,最小值

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package main

import (
	"fmt"
)

// 树的节点
type Node struct {
	Value int
	Left  *Node
	Right *Node
}

// 树
type BinarySearchTree struct {
	root *Node
}

// 格式化输出
func (tree *BinarySearchTree) String() {
	fmt.Println("格式化输出:")
	fmt.Println("--------------------------------")
	stringify(tree.root, 0)
	fmt.Println("--------------------------------")
}

func stringify(node *Node, level int) {
	if node != nil {
		format := ""
		for i := 0; i < level; i++ {
			format += "       "
		}

		format += "---[ "
		level++

		stringify(node.Right, level)
		fmt.Printf(format+"%d\n", node.Value)
		stringify(node.Left, level)
	}
}

// 插入节点
func (tree *BinarySearchTree) Insert(Value int) {
	node := &Node{Value, nil, nil}
	if tree.root == nil {
		tree.root = node
	} else {
		insertNode(tree.root, node)
	}
}

func insertNode(node, newNode *Node) {
	if newNode.Value < node.Value {
		if node.Left == nil {
			node.Left = newNode
		} else {
			insertNode(node.Left, newNode)
		}
	} else {
		if node.Right == nil {
			node.Right = newNode
		} else {
			insertNode(node.Right, newNode)
		}
	}
}

// 最小的节点
func (tree *BinarySearchTree) Min() int {
	node := tree.root

	if node == nil {
		return 0
	}

	for {
		if node.Left == nil {
			return node.Value
		}

		node = node.Left
	}
}

// 最大的节点
func (tree *BinarySearchTree) Max() int {
	node := tree.root

	if node == nil {
		return 0
	}

	for {
		if node.Right == nil {
			return node.Value
		}
		node = node.Right
	}
}

// 查找指定节点
func (tree *BinarySearchTree) Search(Value int) bool {
	fmt.Print("是否存在节点:", Value, "\t")
	return search(tree.root, Value)
}

func search(node *Node, Value int) bool {
	if node == nil {
		return false
	}

	if Value < node.Value {
		return search(node.Left, Value)
	}

	if Value > node.Value {
		return search(node.Right, Value)
	}

	return true
}

// 删除节点
func (tree *BinarySearchTree) Remove(Value int) {
	fmt.Println("删除节点:", Value)
	remove(tree.root, Value)
}

func remove(node *Node, Value int) *Node {
	if node == nil {
		return nil
	}

	if Value < node.Value {
		node.Left = remove(node.Left, Value)
		return node
	}

	if Value > node.Value {
		node.Right = remove(node.Right, Value)
		return node
	}

	if node.Left == nil && node.Right == nil {
		node = nil
		return node
	}

	if node.Left == nil {
		node = node.Right
		return node
	}

	if node.Right == nil {
		node = node.Left
		return node
	}

	mostLeftNode := node.Right
	for {
		if mostLeftNode != nil && mostLeftNode.Left != nil {
			mostLeftNode = mostLeftNode.Left
		} else {
			break
		}
	}

	node.Value, node.Value = mostLeftNode.Value, mostLeftNode.Value
	node.Right = remove(node.Right, node.Value)
	return node
}

func (tree *BinarySearchTree) PreOrderTraverse(node *Node) {
	if node == nil {
		return
	}
	fmt.Print(node.Value, "\t")
	tree.PreOrderTraverse(node.Left)
	tree.PreOrderTraverse(node.Right)
}

func (tree *BinarySearchTree) PostOrderTraverse() {
	fmt.Println("后序遍历:")
	node := tree.root
	postOrder(node)
	fmt.Println()
}

func postOrder(node *Node) {
	if node == nil {
		return
	}
	postOrder(node.Left)
	postOrder(node.Right)
	fmt.Print(node.Value, "\t")
}

func (tree *BinarySearchTree) InOrderTraverse() {
	fmt.Println("中序遍历:")
	node := tree.root
	InOrder(node)
	fmt.Println()
}

func InOrder(node *Node) {
	if node != nil {
		InOrder(node.Left)
		fmt.Print(node.Value, "\t")
		InOrder(node.Right)
	}
}

//广度优先
func breadthFirst(node *Node) []int {
	fmt.Println("广度优先遍历:")
	var result []int
	var nodes = []Node{*node}

	for len(nodes) > 0 {
		node := nodes[0]
		nodes = nodes[1:]
		result = append(result, node.Value)
		if node.Left != nil {
			nodes = append(nodes, *node.Left)
		}
		if node.Right != nil {
			nodes = append(nodes, *node.Right)
		}
	}

	return result
}

//二叉树的深度
func GetDepth(node *Node) int {
	depth := 0
	if node != nil {
		depth = max(GetDepth(node.Left), GetDepth(node.Right)) + 1
	}
	return depth
}

func max(a, b int) int {
	if a > b {
		return a
	}
	return b
}

func GetDepth2(node *Node) int {
	if node == nil {
		return 0
	}
	return max(GetDepth2(node.Left), GetDepth2(node.Right)) + 1
}

func (tree *BinarySearchTree) FindLCA(node *Node, Value1 int, Value2 int) {
	fmt.Print(Value1, "和", Value2, "的最小共同父节点为:")
	lca := findLCA(node, Value1, Value2)
	fmt.Println(lca.Value)
}

func findLCA(node *Node, Value1 int, Value2 int) *Node {
	if node == nil {
		return nil
	}
	if node.Value == Value1 || node.Value == Value2 {
		return node
	}
	var LeftNode = new(Node)
	LeftNode = findLCA(node.Left, Value1, Value2)
	var RightNode = new(Node)
	RightNode = findLCA(node.Right, Value1, Value2)
	if LeftNode != nil && RightNode != nil {
		return node
	}
	if LeftNode != nil {
		return LeftNode
	}
	return RightNode
}

func (tree *BinarySearchTree) FindLevel(node *Node, Value int) {
	level := 1
	lev := findLevel(node, Value, level)
	fmt.Println(Value, "在第", lev, "层。")
}

func findLevel(node *Node, Value int, level int) int {
	if node == nil {
		return -1
	}
	if node.Value == Value {
		return level
	}
	var lev int
	lev = findLevel(node.Left, Value, level+1)
	if lev == -1 {
		return findLevel(node.Right, Value, level+1)
	} else {
		return lev
	}
}

func GetDistance(node *Node, Value1 int, Value2 int) {
	fmt.Print(Value1, "和", Value2, "的距离为:")
	dis := getDistance(node, Value1, Value2)
	fmt.Println(dis)
}

func getDistance(node *Node, Value1 int, Value2 int) int {
	lca := findLCA(node, Value1, Value2)
	disLCA := findLevel(node, lca.Value, 1)
	disValue1 := findLevel(node, Value1, 1)
	disValue2 := findLevel(node, Value2, 1)
	dis := disValue1 + disValue2 - 2*disLCA
	return dis
}

func main() {
	var tree BinarySearchTree
	tree.Insert(8)
	tree.Insert(4)
	tree.Insert(13)
	tree.Insert(2)
	tree.Insert(6)
	tree.Insert(1)
	tree.Insert(10)
	tree.Insert(12)
	tree.Insert(3)
	tree.Insert(9)
	tree.Insert(5)
	tree.Insert(7)
	tree.Insert(11)

	tree.String()

	fmt.Printf("二叉树Value最小的节点的Value值:%v\n", tree.Min())
	//fmt.Printf("二叉树Value最大的节点的Value值:%v\n", tree.Max())
	fmt.Println("最大的节点是:", tree.Max())

	fmt.Println(tree.Search(16))

	tree.Remove(8)
	tree.String()

	fmt.Println("前序遍历:")
	tree.PreOrderTraverse(tree.root)
	fmt.Println()

	tree.InOrderTraverse()

	tree.PostOrderTraverse()

	breadthTree := breadthFirst(tree.root)
	fmt.Println(breadthTree)

	fmt.Println("广度优先遍历:")
	for _, Value := range breadthTree {
		fmt.Print(Value, "\t")
		//fmt.Println(Value)
	}
	fmt.Println()

	fmt.Print("二叉树的深度:")
	fmt.Println(GetDepth(tree.root))

	fmt.Print("二叉树的深度为:")
	fmt.Println(GetDepth2(tree.root))

	tree.FindLCA(tree.root, 3, 11)

	tree.FindLevel(tree.root, 11)

	GetDistance(tree.root, 4, 10)

}

运行结果

格式化输出:
--------------------------------
       ---[ 13
                     ---[ 12
                            ---[ 11
              ---[ 10
                     ---[ 9
---[ 8
                     ---[ 7
              ---[ 6
                     ---[ 5
       ---[ 4
                     ---[ 3
              ---[ 2
                     ---[ 1
--------------------------------
二叉树Value最小的节点的Value值:1
最大的节点是: 13
是否存在节点:16	false
删除节点: 8
格式化输出:
--------------------------------
       ---[ 13
                     ---[ 12
                            ---[ 11
              ---[ 10
---[ 9
                     ---[ 7
              ---[ 6
                     ---[ 5
       ---[ 4
                     ---[ 3
              ---[ 2
                     ---[ 1
--------------------------------
前序遍历:
9	4	2	1	3	6	5	7	13	10	12	11	
中序遍历:
1	2	3	4	5	6	7	9	10	11	12	13	
后序遍历:
1	3	2	5	7	6	4	11	12	10	13	9	
广度优先遍历:
[9 4 13 2 6 10 1 3 5 7 12 11]
广度优先遍历:
9	4	13	2	6	10	1	3	5	7	12	11	
二叉树的深度:5
二叉树的深度为:5
311的最小共同父节点为:9
11 在第 5 层。
410的距离为:3

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/* 这是一个在字符环境中,用ASCII码打印二叉树形状的算法。 在Linux控制台下写的例题,在DOS中稍有点乱。 采用层次遍法。 算法拙劣,仅供初学者做练习,(本人也是初学者,自学数据结构,刚好学到这二叉树这一章, 半路出家,基础差有点吃力头大,搞几个二叉的例题,却不知道其构造形状, 想调用图形API做个美观点的,却有点偏离本章的学习目的,只好用字符打印, linux环境中打印的还可以,DOS中有点不稳定,如果您有更好的算法一定不吝赐教。 我的QQ:137241638 mail:hnflcp@139.com */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MaxSize 100 //Pstart是二叉树根结点在一行中的位置,一行最能打印124个字符,取其1/2。 //如果你的屏不够宽的话,可以输出文本文件里, aa.exe>>aa.txt #define Pstart 40 typedef struct bstnode { int key, data, bf; struct bstnode *lchild, *rchild; }BSTNode; typedef struct pnode //为打印二叉树建了一个结构。 { int key; //关键字数据1 int data; //关键字数据2 struct pnode *lchild, //左孩子 *rchlid, //右孩子 *parent; //父节点 int lrflag, //标记本节点是左孩子(等于0时),还是右孩子(等于1时) space, //存储本节点打印位置 level; //存储本节点所在层次。 }PBSTNode; /*建立二叉树。 用括号表示法表示二叉树字符串,创建二叉树。 */ BSTNode* CreateBSTNode(char *s) { char ch; BSTNode *p=NULL, *b=NULL, *ps[MaxSize]; int top=-1, tag=-1; ch=*s; while(ch) { switch(ch) { case '(':ps[++top]=p;tag=1;break; case ',':tag=2;break; case ')':top--;break; default: p=(BSTNode*)malloc(sizeof(BSTNode)); p->data=ch; p->lchild=p->rchild=NULL; if(b==NULL) b=p; else { switch(tag) { case 1:ps[top]->lchild=p;break; case 2:ps[top]->rchild=p;break; } } } ch=*(++s); } return b; } //用适号表示法打印二叉树。 void DispBSTNode(BSTNode *b) { if(b!=NULL) { printf("%d",b->key); if(b->lchild!=NULL||b->rchild!=NULL) { printf("("); DispBSTNode(b->lchild); if(b->rchild!=NULL)printf(","); DispBSTNode(b->rchild); printf(")"); } } } int BSTNodeHeight(BSTNode *b) { int lchildh,rchildh; if(b==NULL)return 0; else { lchildh=BSTNodeHeight(b->lchild); rchildh=BSTNodeHeight(b->rchild); return (lchildh>rchildh)?(lchildh+1):(rchildh+1); } } /*建立一个二叉树打印结点的信息, 只被int CreatePBSTNode(BSTNode *b,PBSTNode *pqu[])调用*/ void SetPBSTNodeInfo(BSTNode *b,PBSTNode *parent,PBSTNode *pb,int level,int lrflag) { int f=3; pb->data=b->data; pb->key =b->key; pb->parent=parent; pb->level=level; pb->lrflag=lrflag; pb->space=-1; } /*用层次遍历法,BSTNode结构存储的二叉树转换为,PBSTNode结构的二叉树*/ int CreatePBSTNode(BSTNode *b,PBSTNode *pqu[]) { BSTNode *p; BSTNode *qu[MaxSize]; int front=-1, rear=-1; rear++; qu[rear]=b; pqu[rear]=(PBSTNode*)malloc(sizeof(PBSTNode)); SetPBSTNodeInfo(b,NULL,pqu[rear],1,-1); while(rear!=front) { front++; p=qu[front]; if(p->lchild!=NULL) { rear++; qu[rear]=p->lchild; pqu[rear]=(PBSTNode*)malloc(sizeof(PBSTNode)); SetPBSTNodeInfo(p->lchild,pqu[front],pqu[rear],pqu[front]->level+1,0); } if(p->rchild!=NULL) { rear++; qu[rear]=p->rchild; pqu[rear]=(PBSTNode*)malloc(sizeof(PBSTNode)); SetPBSTNodeInfo(p->rchild,pqu[front],pqu[rear],pqu[front]->level+1,1); } } return rear; } //打印一层结点,及该层结点与父结点的连线路径。 void PBSTNodePrint_char(PBSTNode *pb[],int n,int h) { int l=-1, r=0, i,j,k, end; char c; PBSTNode *p; if(n<=0||h<=0) { return; } else if(pb[0]->level==1) { for(i=0;i<pb[0]->space;i++) printf(" "); printf("%c",pb[0]->data); printf("\n"); return; } h=h-pb[0]->level+2; for(k=0;k<h;k++) { j=0; l--; r++; for(i=0;i<n;i++)//打印线条 { p=pb[i]; end=(p->lrflag==0)?l:r; end+=p->parent->space; for(;j<end;j++) printf(" "); c=(p->lrflag==0)?'/':'\\'; printf("%c",c); } printf("\n"); } for(i=0;i<n;i++)//计算本层结点打印位置 { p=pb[i]; if(p->lrflag==0) p->space=p->parent->space+l; else p->space=p->parent->space+r; } for(i=0,j=0;i<n;i++)//打印关键字数据 { p=pb[i]; for(;j<p->space;j++) printf(" "); printf("%c",p->data); } printf("\n"); } //循环打印所有层的数据 void DispBTree(BSTNode *b) { int n,i,j,high, level; PBSTNode *p; PBSTNode *pqu[MaxSize]; PBSTNode *levelpqu[MaxSize]; n=CreatePBSTNode(b,pqu); high=BSTNodeHeight(b); j=0; level=1; pqu[0]->space=Pstart; for(i=0;i<=n;i++) { p=pqu[i]; if(p->level==level) { levelpqu[j]=p; j++; } else { PBSTNodePrint_char(levelpqu,j,high); level=p->level; j=0; levelpqu[j]=p; j++; } } PBSTNodePrint_char(levelpqu,j,high); } void main() { int iDepth=0, iWidth=0, iCount=0; char *str1="A(B(D,E(H,X(J,K(L,M(T,Y))))),C(F,G(X,I)))"; char *str2="A(B(D(,G)),C(E,F))"; BSTNode *b=CreateBSTNode(str1); DispBSTNode(b);printf("\n"); iDepth=BSTNodeHeight(b); printf("Depth:%d\n",iDepth); DispBTree(b); }
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