是否完全二叉搜索树 (30分)

本文介绍了一种方法,通过给定的一系列正整数构建二叉搜索树,并判断该树是否为完全二叉树。同时输出树的层序遍历结果。

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L3-010. 是否完全二叉搜索树

时间限制
400 ms
内存限制
65536 kB
代码长度限制
8000 B
判题程序
Standard
作者
陈越

将一系列给定数字顺序插入一个初始为空的二叉搜索树(定义为左子树键值大,右子树键值小),你需要判断最后的树是否一棵完全二叉树,并且给出其层序遍历的结果。

输入格式:

输入第一行给出一个不超过20的正整数N;第二行给出N个互不相同的正整数,其间以空格分隔。

输出格式:

将输入的N个正整数顺序插入一个初始为空的二叉搜索树。在第一行中输出结果树的层序遍历结果,数字间以1个空格分隔,行的首尾不得有多余空格。第二行输出“YES”,如果该树是完全二叉树;否则输出“NO”。

输入样例1:
9
38 45 42 24 58 30 67 12 51
输出样例1:
38 45 24 58 42 30 12 67 51
YES
输入样例2:
8
38 24 12 45 58 67 42 51
输出样例2:
38 45 24 58 42 12 67 51
NO
//完全二叉树  若设二叉树的深度为h,除第 h 层外,其它各层 (1~h-1) 的结点数都达到最大个数,第 h 层所有的结点都连续集中在最左边,这就是完全二叉树。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n;
struct node
{
    int data;
    int id;
    struct node * l, *r;
};
struct node *creat(int x,struct node *root)
{
    if(root == NULL)
    {
        struct node *t;
        t= new node;
        t->data = x;
        t->l = t->r = NULL;
        return t;
    }
    if(root->data < x)
        root->l = creat(x, root->l);
    else root->r = creat(x, root->r);
    return root;

};
void in(struct node *root)
{
    if(root)
    {
        printf("%d ",root->data);
        in(root->l);

        in(root->r);
    }
}
int ff;
void bfs(struct node *root)
{
    queue<node *>q;
    root->id = 1;
    q.push(root);
    int flag = 0;
    while(!q.empty())
    {

        if(flag)
            printf(" ");
        struct node *now = q.front();
        q.pop();
        flag = 1;
        if(now->id > n)
            ff = 1;
        printf("%d",now->data);
        if(now->l != NULL)
        {
            now->l->id = now->id<<1;
            q.push(now->l);
        }

        if(now->r != NULL)
        {
            now->r->id = now->id<<1|1;
            q.push(now->r);
        }
    }
     printf("\n");
}
int main()
{
    struct node *root;
    root = new node;
    root = NULL;
    ff = 0;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= n; i++)
    {
        int x;
        scanf("%d", &x);
        root = creat(x,root);
    }
    ff = 0;
    bfs(root);
    if(ff)
        printf("NO\n");
    else printf("YES\n");
}



### 如何在PTA平台上用C语言验证一个树是不是完全二叉搜索树 为了验证一个树是否完全二叉搜索树,需先理解什么是完全二叉搜索树以及如何通过编程来检验这一特性。 #### 完全二叉搜索树定义 完全二叉搜索树不仅具备二叉搜索树的特点——对于任意节点`n`,其左子树上所有节点的关键字均小于`n`的关键字;而右子树上所有节点的关键字大于等于`n`的关键字。还应满足如下条件:除了最后一层外,其他各层都被填满,并且最后一层的叶子尽可能靠左排列[^1]。 #### 验证方法概述 要检查一棵树是否完全二叉搜索树,可以采用广度优先遍历的方式逐层访问节点并记录下遇到的第一个非叶节点的位置。如果之后再碰到任何叶节点,则说明这不是一颗完全二叉树。另外还需确保这棵树也是一颗有效的二叉查找树。 #### C语言实现方案 下面给出一段用于检测输入数据表示的树结构是否构成完全二叉搜索树的伪代码: ```c #include <stdbool.h> #include <stdlib.h> typedef struct TreeNode { int val; struct TreeNode *left, *right; } TreeNode; // 判断是否为BST辅助函数 bool isBST(TreeNode* node, long minVal, long maxVal); // 广度优先搜索判断是否为CBT bool isCompleteBinaryTreeAndBST(TreeNode* root) { if (!root) return true; bool metNonFullNode = false; // 使用队列来进行层次遍历 Queue q = createQueue(); enqueue(q, root); while(!isEmpty(q)) { TreeNode* current = dequeue(q); if(current->left){ if(metNonFullNode || !isBST(current->left, LONG_MIN, current->val)) return false; enqueue(q, current->left); }else{ metNonFullNode = true; } if(current->right){ if(metNonFullNode || !isBST(current->right, current->val, LONG_MAX)) return false; enqueue(q, current->right); }else{ metNonFullNode = true; } } return true; } // 辅助功能:创建队列、入队、出队等操作省略... ``` 此段代码首先利用广度优先搜索算法(BFS),按照从根到叶子的方向依次处理每一个节点。当首次发现某个节点缺少孩子时设置标志位,在后续过程中一旦再次遇见有孩子的节点就立即返回错误。与此同时调用了另一个辅助性的递归函数 `isBST()` 来确认当前部仍然保持作为合法二叉搜索树的要求。
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