二叉树的相关操作

二叉树的相关操作

一、二叉树的相关概念

1、二叉树的定义

一棵二叉树是一个结点的集合，这个集合要么为空，要么满足一下条件：

(1) 他仅有一个被称为根的结点;

(2) 除了根节点，其他的结点可以分为两个不相交的子集T1和T2，他们也是二叉树，分别叫做根的左子树和右子树。

2、二叉树的分类

· 满二叉树

一棵深度为K且有2^k-1个结点的二叉树称为满二叉树。

· 完全二叉树

一棵深度为K的完全二叉树，满足以下条件：

(1) 叶子结点只可能在层次最大的两层上出现；

(2) 最下面一层的结点集中分布在左侧。

二、二叉树的运算

1、遍历

访问二叉树的所有结点，每个结点能且只能访问一次，他包括前序遍历、中序遍历和后序遍历。

前序遍历

(1) 访问根结点；

(2) 前序遍历根结点的左子树；

(3) 前序遍历根结点的右子树；

中序遍历

(1) 中序遍历根结点的左子树；

(2) 访问根结点；

(3) 访问遍历根结点的右子树；

后序遍历

(1) 后序遍历根结点的左子树；

(2) 后序遍历根结点的右子树；

(3) 访问根结点；

2、结点个数

(1) 根结点计数；

(2) 根节点的左子树计数；

(3) 根结点的右子树计数；

3、二叉树高度（深度）

(1) 二叉树左结点计数；

(2) 二叉树右结点计数；

(2) 左右子树高度最大的计数 + 1(根结点)

三、二叉树的链式存储

二叉树的链式存储 * left _ data _ * left。

四、代码实现

binary_tree.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

// 构造结点； 
template <class Record>
struct Binary_node
{
    Record data;
    Binary_node<Record> *left;
    Binary_node<Record> *right;
    Binary_node()
    {
        left=right=NULL;
    }   
    Binary_node(Record item, Binary_node<Record> *lptr=NULL, Binary_node<Record> *rptr=NULL)
    {
        data = item;
        left = lptr;
        right = rptr;
    }

};

// 构造二叉树 
template <class Record>
class Binary_tree
{
    protected:
        Binary_node<Record> *root;
    public:
        Binary_tree()
        {
            root=NULL;
        }
        void create_tree();

        void preorder()
        {
            recursive_preorder(root);
        }

        void inorder()
        {
            recursive_inorder(root);
        }

        void postorder()
        {
            recursive_postorder(root);
        }

        int size(int num)
        {
            recursive_size(root, num);
            return num;
        }

        int height()
        {
            return recursive_height(root);
        }

    private:
        void recursive_preorder(Binary_node<Record> *sub_root);
        void recursive_inorder(Binary_node<Record> *sub_root);
        void recursive_postorder(Binary_node<Record> *sub_root);
        void recursive_size(Binary_node<Record> *sub_root, int &num);
        int recursive_height(Binary_node<Record> * sub_root);
};


template <class Record>
void Binary_tree<Record>::create_tree()
{
    Binary_node<Record> *xn, *yn, *an, *bn, *cn, *dn, *en;
    dn = new Binary_node<Record>('D');
    en = new Binary_node<Record>('E');
    bn = new Binary_node<Record>('B', NULL, dn);
    cn = new Binary_node<Record>('C', en, NULL);
    an = new Binary_node<Record>('A', bn, cn);
    yn = new Binary_node<Record>('Y');
    root = xn = new Binary_node<Record> ('X', yn, an);
}

//前序遍历
template <class Record>
void Binary_tree<Record>::recursive_preorder(Binary_node<Record> *sub_root)
{
    if (sub_root == NULL)
        return;
    cout<<sub_root->data<<"  ";
    recursive_preorder(sub_root->left);
    recursive_preorder(sub_root->right);
};

//中序遍历
template <class Record>
void Binary_tree<Record>::recursive_inorder(Binary_node<Record> *sub_root)
{
    if (sub_root == NULL)
        return;
    recursive_inorder(sub_root->left);
    cout<<sub_root->data<<"  ";
    recursive_inorder(sub_root->right);
};

//后序遍历
template <class Record>
void Binary_tree<Record>::recursive_postorder(Binary_node<Record> *sub_root)
{
    if (sub_root == NULL)
        return;
    recursive_postorder(sub_root->left);
    recursive_postorder(sub_root->right);
    cout<<sub_root->data<<"  ";
};

// 二叉树结点个数
template <class Record>
void Binary_tree<Record>::recursive_size(Binary_node<Record> *sub_root, int &num)
{
    if(sub_root == NULL)
        return;
    num++;
    recursive_size(sub_root->left, num);
    recursive_size(sub_root->right, num);
};

//二叉树深度
template <class Record>
int Binary_tree<Record>::recursive_height(Binary_node<Record> *sub_root)
{
    int l, r, h;
    if(sub_root==NULL)
        return 0;
    l = recursive_height(sub_root->left);
    r = recursive_height(sub_root->right);
    h = 1 + (l>r?l:r);
    return h;
}

binary_tree_operation.cpp

#include <iostream>
#include "binary_tree.cpp"


int main()

{
    int number = 0;  
    Binary_tree<char> btree;
    cout<<"二叉树是： X(Y(NULL,NULL),A(B(NULL,D(NULL,NULL)),C(E(NULL,NULL),NULL)))"<<endl<<endl;
    btree.create_tree();
    cout<<"前序遍历结果是：";
    btree.preorder();
    cout<<endl;
    cout<<"中序遍历结果是：";
    btree.inorder();
    cout<<endl;
    cout<<"后序遍历结果是：";
    btree.postorder();
    cout<<endl;
    cout<<"结点个数是：";
    cout<<btree.size(number)<<endl;
    cout<<"高度是：";
    cout<<btree.height()<<endl;
    return 0;
}

五、结果