二叉树的基本运算实验

本文介绍了使用二叉链表存储结构实现二叉树的基本操作,包括按先序构造二叉树、四种遍历方式(先序、中序、后序、层次遍历)、计算树的深度、节点数量和叶子节点数量,以及交换二叉树节点的左右子树。通过C语言编写了相关算法,并提供了测试数据。

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【问题描述】

二叉树采用二叉链表作存储结构,编程实现二叉树的如下基本操作:

1.  按先序序列构造一棵二叉链表表示的二叉树T;

2.  对这棵二叉树进行遍历:先序、中序、后序以及层次遍历序列,分别输出结点的遍历序列;

3.  求二叉树的深度/结点数目/叶结点数目;

4.  将二叉树每个结点的左右子树交换位置。

【数据描述】

    //- - - - - - 二叉树的二叉链表存储表示 - - - - - - -

typedef struct BiTNode{

  TElemType        data;

  Struct BiTNode   * lchild, * rchild;  //左右孩子指针

}BiTNode, * BiTree;

【算法描述】

1.     建立一棵二叉树

Status CreateBiTree(BiTree &T)

//按先序次序输入二叉树中结点的值(一个字符),#字符表示空树,

//构造二叉链表表示的二叉树T。

scanf(&ch);

if (ch=='#') T=NULL;

else {

    if (!(T=(BiTNode *) malloc(sizeof(BiTNode)))) exit (OVERFLOW);

    T->data = ch;              //生成根结点

    CreateBiTree(T->lchild);   //生成左子树

    CreateBiTree(T->rchild);   //生成右子树

}

return OK;

}//CreateBiTree

2.     先序遍历二叉树递归算法

Status PreOrderTraverse(BiTree T,Status(* Visit)(TElemType e)){

//采用二叉链表存储结构,Visit是对数据元素操作的应用函数,

//先序遍历二叉树T,对每个结点调用函数Visit一次且仅一次。

//一旦visit()失败,则操作失败。

if (T){

   if (Visit(T->data))

if (PreOrderTraverse(T->rchild,Visit))  return OK;

return ERROR;

}else  return OK;

}// PreOrderTraverse
### 关于二叉树基本运算实验报告 以下是基于C语言实现的二叉树基本运算的示例代码及其解释。这些运算是构建和操作二叉树的核心功能。 #### 创建二叉树节点 为了表示二叉树中的每个节点,可以定义一个结构体来保存节点的数据以及指向其子节点的指针: ```c // 定义二叉树节点结构体 typedef struct TreeNode { char data; // 节点数据 (这里假设为字符型) struct TreeNode *left; // 左孩子指针 struct TreeNode *right; // 右孩子指针 } TreeNode; ``` 此部分来源于基础数据结构定义[^3]。 --- #### 初始化二叉树 初始化一棵空的二叉树可以通过设置根节点为空指针完成: ```c TreeNode* initBinaryTree() { return NULL; // 初始时返回空指针作为根节点 } ``` --- #### 插入节点到二叉树 插入节点的操作通常依赖于具体的逻辑需求(如按层次插入或按照某种顺)。以下是一个简单的递归方法用于创建并连接新节点: ```c TreeNode* createNode(char value) { TreeNode* newNode = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); if (!newNode) { printf("内存分配失败\n"); exit(1); } newNode->data = value; newNode->left = newNode->right = NULL; return newNode; } void insertNode(TreeNode** root, char value) { if (*root == NULL) { *root = createNode(value); // 如果当前为空,则在此处新建节点 } else { // 这里可以根据具体需求调整插入方式,比如左优或者右优 if ((*root)->left == NULL) { insertNode(&((*root)->left), value); // 尝试向左子树插入 } else if ((*root)->right == NULL) { insertNode(&((*root)->right), value); // 向右子树插入 } } } ``` 这部分实现了动态创建节点的功能,并提供了递归插入的方式[^1]。 --- #### 遍历二叉树 遍历是访问二叉树中所有节点的过程。常见的三种遍历方式分别为前、中后序遍历。 ##### 前遍历(根 -> 左 -> 右) ```c void preorderTraversal(TreeNode* root) { if (root != NULL) { printf("%c ", root->data); // 访问根节点 preorderTraversal(root->left); // 递归遍历左子树 preorderTraversal(root->right); // 递归遍历右子树 } } ``` ##### 中遍历(左 -> 根 -> 右) ```c void inorderTraversal(TreeNode* root) { if (root != NULL) { inorderTraversal(root->left); // 递归遍历左子树 printf("%c ", root->data); // 访问根节点 inorderTraversal(root->right); // 递归遍历右子树 } } ``` ##### 后序遍历(左 -> 右 -> 根) ```c void postorderTraversal(TreeNode* root) { if (root != NULL) { postorderTraversal(root->left); // 递归遍历左子树 postorderTraversal(root->right); // 递归遍历右子树 printf("%c ", root->data); // 访问根节点 } } ``` 以上三种遍历均采用递归形式实现,便于理解与扩展。 --- #### 求解二叉树的高度 计算二叉树高度的方法是从根节点出发,分别获取左右子树的最大深度再加一: ```c int treeHeight(TreeNode* root) { if (root == NULL) { return 0; // 空树高度为零 } else { int leftHeight = treeHeight(root->left); // 获取左子树高度 int rightHeight = treeHeight(root->right); // 获取右子树高度 return (leftHeight > rightHeight ? leftHeight : rightHeight) + 1; } } ``` 该函数利用了递归来逐层统计每棵子树的高度[^1]。 --- #### 销毁二叉树 当不再需要使用某棵树时,应释放其所占用的所有内存资源: ```c void destroyTree(TreeNode* root) { if (root != NULL) { destroyTree(root->left); // 销毁左子树 destroyTree(root->right); // 再销毁右子树 free(root); // 最后释放当前节点 } } ``` 这一过程同样遵循递归原则以确保彻底清理整个树结构。 --- ### 总结 上述内容涵盖了如何用C语言实现二叉树基本运算,包括但不限于节点创建、插入、多种遍历模式以及求取树高和最终清除等功能模块。每一项都紧密围绕着实际应用场景展开设计,力求简洁高效的同时保持良好的可读性和维护性。
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