uva122 数组表示二叉树,bfs

本文通过一个具体的示例介绍了如何使用数组来表示二叉树,并实现了插入节点及广度优先遍历的功能,用于判断二叉树是否为完全二叉树。

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一道用数组表示二叉树的例题,不断WA,一直没注意条件


#include <cstdio>

#include <cstring>

#include <algorithm>

#include <queue>

#include <vector>

using namespace std;

int left[300],right[300],value[300];

char s[1000];

int cnt=0;

vector<int> ans;

bool isComplete=true;


void insert(int v,char* s){

    int p=0;

    for (int i=0; i<strlen(s); i++) {

        if (s[i]=='L') {

            int l=left[p];

            if (l) p=l;

            else {left[p]=++cnt;p=cnt;}

        }else if (s[i]=='R'){

            int r=right[p];

            if (r) p=r;

            else {right[p]=++cnt;p=cnt;}

        }

    }

    if (value[p])

        isComplete= false;

    value[p]=v;

}


bool bfs(){

    queue<int> Q;

    Q.push(0);

    while (!Q.empty()) {

        int cur=Q.front();Q.pop();

        if (!value[cur]) return false;

        ans.push_back(value[cur]);

        int l=left[cur],r=right[cur];

        if (l) Q.push(l);

        if (r) Q.push(r);

    }

    return true;

}


int main() {

    

    while (scanf("%s",s)!=EOF) {

        if (strcmp(s, "()")!=0){

            int v;

            sscanf(s+1, "%d",&v);

            insert(v,strchr(s, ',')+1);

            continue;

        }

        

        if (isComplete){

            isComplete=bfs();

            

            if (!isComplete) printf("not complete\n");

            else{

                for (int i=0; i<ans.size(); i++) {

                    if(i) printf(" ");

                    printf("%d",ans[i]);

                }

                printf("\n");

            }

        }

        else printf("not complete\n");

        

        cnt=0;ans.clear();isComplete=true;

        memset(left, 0, sizeof(left));

        memset(right, 0, sizeof(right));

        memset(value, 0, sizeof(value));

        

    }

    

    return 0;

}



### 使用数组存储和操作二叉树的数据结构及其实现 #### 数组存储二叉树的基本原理 二叉树可以通过数组进行存储,其核心思想是将二叉树的节点按层次顺序映射到一维数组中。对于一棵满二叉树或完全二叉树而言,这种方法非常高效[^3]。如果是一般的二叉树,则需要在缺失的位置填充特殊值(如 `0` 或 `-1`),以便保持索引关系。 假设根节点位于数组的第一个位置(即索引为 0 的地方),则有以下规律: - 如果某个节点的索引为 `i`,那么它的左子节点的索引为 `2*i + 1`。 - 右子节点的索引为 `2*i + 2`。 - 节点的父亲节点索引为 `(i-1)/2` (向下取整)。 这种方式特别适合于实现堆数据结构或其他基于完全二叉树的应用场景[^2]。 --- #### 初始化二叉树数组 为了便于管理,通常会预先定义一个固定大小的数组来存储二叉树的节点。以下是初始化代码示例: ```cpp const int MAX_NODES = 100; // 假设最大支持 100 个节点 int binaryTreeArray[MAX_NODES]; // 存储二叉树数组 bool isUsed[MAX_NODES] = {false}; // 记录哪些位置已被占用 void initializeBinaryTree() { for (int i = 0; i < MAX_NODES; ++i) { binaryTreeArray[i] = -1; // 初始状态设置为空闲标记 (-1 表示无有效数据) } } ``` 上述代码中,`binaryTreeArray` 是用于存储二叉树节点的实际容器,而 `isUsed` 数组记录了每个位置是否已经被使用过[^1]。 --- #### 插入数据到二叉树数组 插入新节点的操作可以递归完成。具体逻辑是从根节点开始逐层寻找合适的位置,并遵循二叉树的性质分配左右子节点。 ```cpp bool insertNode(int value, int index = 0) { if (!isUsed[index]) { binaryTreeArray[index] = value; isUsed[index] = true; return true; } // 尝试向左子树插入 int leftIndex = 2 * index + 1; if (leftIndex < MAX_NODES && !isUsed[leftIndex]) { return insertNode(value, leftIndex); } // 尝试向右子树插入 int rightIndex = 2 * index + 2; if (rightIndex < MAX_NODES && !isUsed[rightIndex]) { return insertNode(value, rightIndex); } return false; // 若无法找到空位,则返回失败 } ``` 该函数从指定索引出发尝试插入节点,当遇到第一个未使用的槽位时停止并放置新的值。 --- #### 统计总结点数 统计整个二叉树中的总节点数量可通过遍历数组实现。只需计算其中不等于初始占位符(如 `-1`)的有效元素数目即可。 ```cpp int countTotalNodes() { int total = 0; for (int i = 0; i < MAX_NODES; ++i) { if (binaryTreeArray[i] != -1) { total++; } else { break; // 遇到连续无效区域提前退出优化性能 } } return total; } ``` --- #### 求解二叉树深度 求解二叉树的最大深度同样依赖于递归方法。每次比较当前节点的高度与其左右子树高度的关系得出最终结果。 ```cpp int calculateDepth(int index = 0) { if (index >= MAX_NODES || binaryTreeArray[index] == -1) { return 0; } int leftDepth = calculateDepth(2 * index + 1); // 左子树深度 int rightDepth = calculateDepth(2 * index + 2); // 右子树深度 return std::max(leftDepth, rightDepth) + 1; } ``` --- #### 测试程序 下面是一个完整的测试例子展示如何创建、插入以及查询基本属性的一个简单流程。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; // 上述所有功能声明... int main() { initializeBinaryTree(); cout << "Inserting nodes..." << endl; insertNode(10); // 根节点 insertNode(20); // 左孩子 insertNode(30); // 右孩子 insertNode(40); // 左孩子的左孩子 insertNode(50); // 左孩子的右孩子 cout << "Total Nodes: " << countTotalNodes() << endl; cout << "Tree Depth: " << calculateDepth() << endl; return 0; } ``` 运行以上代码将会打印出所构建二叉树的相关统计数据。 ---
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