打印二叉树和为某一值的路径

本文介绍了一种通过先序遍历查找二叉树中节点值之和等于指定整数的所有路径的方法。使用递归和回溯算法实现,详细解释了算法步骤并提供了完整的代码示例。

要求:输入一棵二叉树和一个整数,打印出二叉树中节点值的和为输入整数的所有路径。从树的根节点开始往下一直到叶节点所经过的
节点形成一条路径。二叉树的节点定义如下:

struct BTNode
{
	int data;
	BTNode *leftChild;
	BTNode *rightChild;
};

思路:因为求路径是从根节点到叶子结点,所以我们可以考虑二叉树的先序遍历框架,如下所示:
void preOrder(BTNode *root)
{
	if(root!=NULL)
	{
		cout<<root->data;
		preOrder(root->leftChild);
		preOrder(root->rightChild);
	}
}
但是在二叉树的递归框架中,回溯到父节点时我们是不能获取到前面递归经过的路径上的节点的值的,因为这些操作是系统自动用递归工作栈来完成的,所以我们得自己定义一个数组把经过的路径上的节点保存下来,每访问到一个节点就把该结点添加到路径数组中,当到达叶子节点时,我们看路径数组中的值的和是否满足,满足则打印输出数组中的节点路径,每当从子节点回到父节点的时候,要将路径数组中的值去除。即递归入栈的时候要添加节点的值,递归出栈的时候要去除节点的值。

基于上述思路代码如下:
void initFindPath(BTNode *root,int sum)
{
	if(root==NULL)
		return ;
	std::vector<int> path;
	int currentSum=0;
	findPath(root,sum,path,currentSum);
}

//该函数充分利用了二叉树前序遍历的递归算法框架,在原算法的基础上添加了一个保存路径的数组,递归入栈,就将
//当前结点的值加入数组,递归出栈就去除当前结点在路径数组中的值,本质上是一个回溯算法。
void findPath(BTNode *root,int sum,std::vector<int> &path,int currentSum)
{
	currentSum+=root->data;//将二叉树前序遍历中的输出根节点操作替换为求和及入栈操作。
	path.push_back(root->data);

	bool isLeaf=(root->leftChild==NULL)&&( root->rightChild==NULL);
	if(currentSum==sum&&isLeaf)
	{
		cout<<"找到一条路径如下:"<<endl;
		vector<int>::iterator iter=path.begin();
		for(;iter!=path.end();iter++)
		{
			cout<<*iter<<' ';
		}
		cout<<endl;
	}
	if(root->leftChild)
		findPath(root->leftChild,sum,path,currentSum);
	if(root->rightChild)
		findPath(root->rightChild,sum,path,currentSum);

	path.pop_back();//在返回到父节点之前,删除路径中当前结点的值,本质上是回溯
}


/* 这是个在字符环境中,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是二叉树根结点在行中的位置,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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