二叉树--路径

二叉树中,从根节点到叶节点的每一条连接,我们称之为路径,最短路径和最长路径在之前的博客中,我们已经完成了对他们的讨论,现在我们讨论一下,输出一棵二叉树中全部的路径信息。代码如下所示:

public class Operation{
    List<String> result = new LinkedList<String>();//存储最后的结果
    public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return result;
        }
        childBinaryTreePath(root, "");

        return result;
    }

    public void childBinaryTreePath(TreeNode root, String path) {
        path += root.val;

        if (root.left == null && root.right == null) {
            result.add(path);//叶子节点,将整条路径加入到结果集中
        } 
        //将所有路径按照从左到右的顺序来进行存储,
        if (root.left != null) {
            childBinaryTreePath(root.left, path + "->");
        }
        if (root.right != null) {
            childBinaryTreePath(root.right, path + "->");
        }
    }
}

下面是非递归的方式:

public List<String> binaryTreePaths2(TreeNode root) {//利用栈来进行输出
    Stack<Pair<TreeNode, String>> stack = new Stack<>();
    stack.push(new Pair(root, ""));
    List<String> ret = new ArrayList<>();
    while (!stack.isEmpty()) {
        Pair<TreeNode, String> p = stack.pop();
        TreeNode n = p.getKey();
        String str = p.getValue();
        if (n != null) {
            if (n.left == null && n.right == null) {
                str += Integer.toString(n.val);
                ret.add(str);
            }
            //从左到右的顺序
            stack.push(new Pair(n.right, str+n.val+"->"));
            stack.push(new Pair(n.left, str+n.val+"->"));
        }
    }
    return ret;
}

public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
    Queue<Pair<TreeNode, String>> queue = new LinkedList<>();//利用队列
    queue.add(new Pair(root, ""));
    List<String> ret = new LinkedList<>();
    while (!queue.isEmpty()) {
        Pair<TreeNode, String> p = queue.poll();
        TreeNode n = p.getKey();
        String str = p.getValue();
        if (n != null) {
            if (n.left == null && n.right == null) {
                str += n.val;
                ret.add(str);
                //continue;
            }
            //依然是从左到右
            queue.add(new Pair(n.left, str+n.val+"->"));
            queue.add(new Pair(n.right, str+n.val+"->"));
        }
    }
    return ret;
}

非递归思想:利用栈或者是队列,节点不为空,进栈,并且存储路径信息,然后出栈判断,如果为叶子节点,那么加入到结果集中,否则,继续存储;数据结构Pair存储的下一个节点+到该节点父节点的整个路径。

<think> 根据用户需求,用户需要查找关于树和二叉树实训作业的相关资料。结合提供的引用内容,引用[1]和引用[2]都是关于二叉树的实训作业,具体包括二叉树的创建、遍历、求高度以及计算满结点个数等操作。因此,我们可以围绕这些内容进行整理。 首先,引用[1]中提到了使用括号表示法创建二叉树,并输出二叉树以及求二叉树的高度。引用[2]则是一个计算二叉树中满结点(即有两个孩子)个数的例子。 下面将分别介绍这些内容: 1. 括号表示法创建二叉树- 括号表示法是一种用字符串表示二叉树的方法。例如,字符串"A(B(D(,G)),C(E,F))"表示: A / \ B C / / \ D E F \ G - 算法思想:使用栈来跟踪当前节点,遇到左括号时,下一个字符是当前节点的左孩子;遇到逗号时,下一个字符是当前节点的右孩子;遇到右括号则回溯到父节点。 2. 以嵌套括号表示法输出二叉树- 采用递归方法,先输出根节点,然后递归输出左子树(用括号括起来),如果有右子树,则输出逗号后再递归输出右子树(同样用括号括起来)。 3. 求二叉树的高度: - 二叉树的高度是左右子树高度的最大值加1。递归求解即可。 4. 计算满结点个数: - 满结点是指既有左孩子又有右孩子的结点。遍历二叉树(前序、中序或后序),当遇到一个结点同时有左右孩子时,计数加1。 根据引用[2]中的代码,计算满结点个数的函数`countFullNode`通过递归遍历二叉树,每当遇到一个结点同时有左右孩子时,全局变量`count`增加1。 下面给出具体的代码实现参考(基于引用[1]和[2]): ### 1. 括号表示法创建二叉树(C++实现) ```cpp #include <stack> #include <cstring> // 二叉树结点定义 typedef struct BTNode { char data; struct BTNode *lchild, *rchild; } BTNode; void CreateTree(BTNode* &root, char str[]) { std::stack<BTNode*> stk; // 栈用于保存父结点 BTNode *p = NULL; int k = 0; // k=1表示左孩子,k=2表示右孩子 int i = 0; char ch = str[i]; root = NULL; // 初始化为空 while (ch != '\0') { switch(ch) { case '(': stk.push(p); k = 1; // 接下来处理左孩子 break; case ')': stk.pop(); // 父结点出栈 break; case ',': k = 2; // 接下来处理右孩子 break; default: p = new BTNode; p->data = ch; p->lchild = p->rchild = NULL; if (root == NULL) { root = p; } else { BTNode *parent = stk.top(); if (k == 1) { parent->lchild = p; } else if (k == 2) { parent->rchild = p; } } } i++; ch = str[i]; } } ``` ### 2. 以嵌套括号表示法输出二叉树 ```cpp void DispTree(BTNode* root) { if (root != NULL) { std::cout << root->data; if (root->lchild != NULL || root->rchild != NULL) { std::cout << '('; DispTree(root->lchild); if (root->rchild != NULL) { std::cout << ','; DispTree(root->rchild); } std::cout << ')'; } } } ``` ### 3. 求二叉树的高度 ```cpp int getHeight(BTNode* root) { if (root == NULL) { return 0; } int leftHeight = getHeight(root->lchild); int rightHeight = getHeight(root->rchild); return (leftHeight > rightHeight) ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1; } ``` ### 4. 计算满结点个数(引用[2]中的代码) ```cpp int countFullNode(BiTree root) { if (root == NULL) return 0; int count = 0; if (root->lchild && root->rchild) { count = 1; } count += countFullNode(root->lchild); count += countFullNode(root->rchild); return count; } ``` 注意:在引用[2]的原代码中使用了全局变量,但这里改为局部变量递归累加,避免全局变量带来的问题。 以上代码均为参考实现,具体使用时需要根据实际环境调整。 相关问题: 1. 如何用括号表示法表示一棵二叉树?请举例说明。 2. 除了括号表示法,还有哪些方法可以表示二叉树? 3. 如何计算二叉树中叶子结点的个数? 4. 二叉树的前序、中序、后序遍历的非递归实现是怎样的? </think>以下是关于树和二叉树实训作业的相关资料总结,结合实训常见考点和引用内容整理: ### 一、二叉树基本操作(括号表示法) #### 1. 创建二叉树 根据括号表示法字符串构建链式二叉树(如`A(B(C,D),E)`): ```cpp void CreateTree(BTNode* &root, char str[]) { stack<BTNode*> stk; // 节点指针栈 int k = 0; // 0:根 1:左子树 2:右子树 BTNode* p = NULL; for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) { char ch = str[i]; if (ch == '(') { stk.push(p); k = 1; // 下一节点为左孩子 } else if (ch == ',') { k = 2; // 下一节点为右孩子 } else if (ch == ')') { stk.pop(); } else { p = new BTNode(); p->data = ch; p->lchild = p->rchild = NULL; if (!root) root = p; // 根节点 else { BTNode* parent = stk.top(); if (k == 1) parent->lchild = p; else if (k == 2) parent->rchild = p; } } } } ``` #### 2. 输出二叉树(嵌套括号法) ```cpp void DispTree(BTNode* root) { if (root) { cout << root->data; if (root->lchild || root->rchild) { cout << "("; DispTree(root->lchild); if (root->rchild) { cout << ","; DispTree(root->rchild); } cout << ")"; } } } ``` #### 3. 计算二叉树高度 ```cpp int getHeight(BTNode* root) { if (!root) return 0; int leftH = getHeight(root->lchild); int rightH = getHeight(root->rchild); return max(leftH, rightH) + 1; // 树高 = 子树最大高度 + 1 } ``` ### 二、二叉树进阶操作 #### 1. 计算满结点个数(双孩子节点) ```cpp int countFullNode(BiTree root) { if (!root) return 0; int cnt = 0; if (root->lchild && root->rchild) // 存在左右孩子 cnt = 1; return cnt + countFullNode(root->lchild) + countFullNode(root->rchild); } ``` #### 2. 其他常见实训任务 - **叶子节点计数**:`if (!root->lchild && !root->rchild)` - **层次遍历**:使用队列辅助实现 - **镜像翻转**:递归交换左右子树 - **先序/中序/后序遍历**:递归或栈实现 ### 三、核心概念总结 | **概念** | **描述** | **示例** | |------------------|--------------------------------------|------------------------| | 括号表示法 | 用括号表示子树关系 | `A(B(D),C(,E))` | | 满结点 | 同时拥有左右子树的节点 | 上例中A和C是满结点 | | 二叉树高度 | 从根到最深叶子节点的路径长度 | 上例高度为3 | | 链式存储结构 | 通过指针域`lchild/rchild`连接节点 | `struct node`定义[^2] | ### 四、实训要点 1. **递归思想**:树操作中递归是核心实现方式 2. **栈的应用**:非递归遍历、括号解析需用栈 3. **指针操作**:注意节点指针的传递与修改(尤其C++的引用`&`) 4. **边界处理**:空树、单子树等特殊情况需单独处理 > 实训建议:调试时使用简单树结构验证,如`A(B,C)`[^1][^2]。 --- ### 相关问题 1. 如何用非递归方法实现二叉树的中序遍历? 2. 括号表示法`A(B(C,),D)`对应的二叉树结构是怎样的? 3. 如何判断两棵二叉树是否完全相同? 4. 二叉树和树在存储结构上有哪些主要区别?
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