通过前序和中序生成二叉树并使用凹入法输出

本文介绍如何根据前序和中序序列构造二叉树,并验证构造的正确性。通过遍历算法,演示了前序、中序和后序遍历的过程,同时展示了凹入法输出二叉树的结构。

如果给出了遍历二叉树的前序序列和中序序列,则可以构造出唯一的一棵二叉
树。试编写实现上述功能的程序。
已知一棵二叉树的前序和中序序列,试设计完成下列任务的一个算法:
(1)构造一棵二叉树;
(2)证明构造正确(即分别以前序和中序遍历该树,将得到的结果与给出的序列
进行比较)。
(3)对该二叉树进行后序遍历,输出后序遍历序列。
(4)用凹入法输出该二叉树。

测试数据:
10
ABDEGCFHIJ
DBGEAHFIJC
9
-*+abc/de
a+b*c-d/e

#include <string>
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<stack>

using namespace std;
const int MaxSize = 40;
struct node
{
	char data;
	node* lchild;
	node* rchild;
};
char pre[100], in[100];
string ans;


node* create(int preL, int preR, int inL, int inR)//输入先序序列和中序序列的区间

{
	if (preL > preR){//递归边界
		return NULL;
	}
	node* root = new node;//创建根节点
	root->data = pre[preL];//赋值
	int k;
	for (k = inL; k <= inR; k++)//查找中序序列中根结点位置
	if (in[k] == pre[preL])
		break;
	int numLeft = k - inL;//左子树结点数
	root->lchild = create(preL + 1, preL + numLeft, inL, k - 1); //返回左子树根节点地址
	root->rchild = create(preL + numLeft + 1, preR, k + 1, inR);//返回右子树根节点地址
	return root;
}

void preorder(node* root)//先序遍历
{
	if (root == NULL)
		return;
//	printf("%c", root->data);
	ans = ans + (root->data);
	preorder(root->lchild);
	preorder(root->rchild);
}

void inorder(node* root)//中序遍历
{
	if (root == NULL)
		return;
	inorder(root->lchild);
//	printf("%c", root->data);
	ans = ans + (root->data);
	inorder(root->rchild);
	
}


void postorder(node* root)//后序遍历
{
	if (root == NULL)
		return;
	postorder(root->lchild);
	postorder(root->rchild);
//	printf("%c", root->data);
	ans = ans + (root->data);
}

string char2str(int st, int ed,char cs[])
{
	string tmp;
	for (int i = st; i <=ed; i++)
		tmp = tmp + cs[i];
	return tmp;
}

void DispTree(node* root)
{
	node* p;
	node*stack[MaxSize];          //stack[top]为指针数组 
	int level[MaxSize][2], top, i, n, width = 4;
	//top为stack栈指针、levle[MaxSize][2]为二维数组,0维度-width(输出空格数)、1维度-不同节点
	string type;

	if (root != NULL)
	{
		top = 1;                  //左节点之前输出(0)
		stack[top] = root;        //根节点入栈
		level[top][0] = width;
		level[top][1] = 2;     //2代表根节点

		while (top > 0)        //栈不为空时,循环继续 
		{
			p = stack[top];        //退栈并凹入显示该节点值
			n = level[top][0];

			switch (level[top][1])
			{
			case 0:
				type = "左";         //左节点之前输出(0)
				break;
			case 1:
				type = "右";        //右节点之前输出(1) 
				break;
			case 2:
				type = "根";        //根节点之前输入(r)
				break;
			}

			for (i = 1; i <= n; i++)           //n为输出的空格数,字符以右对齐显示 
				cout << " ";
			cout << p->data << " (" << type << ")";
			for (i = n + 1; i <= MaxSize; i += 2)
				cout << "-";
			cout << endl;
			top--;                     //根节点出栈

			if (p->rchild != NULL)
			{
				top++;
				stack[top] = p->rchild;          //将右子树根节点入栈 
				level[top][0] = n + width;        //输出空格数增加width 
				level[top][1] = 1;              //1表示是右子树 
			}
			if (p->lchild != NULL)
			{
				top++;
				stack[top] = p->lchild;          //将左子树根节点入栈 
				level[top][0] = n + width;        //输出空格数增加width  
				level[top][1] = 0;              //0代表左子树 
			}
		}
	}
}


int main()
{
	string org;
	int n;
	printf("输入序列长度:");
	scanf("%d", &n);
	n = n+1 ;
	printf("输入前序序列:");
	for (int i = 0; i < n; i++)
		pre[i] = getchar();
	printf("输入中序序列:");
	for (int i = 0; i < n; i++)
		in[i] = getchar();
	//for (int i = 0; i <= n; i++)
	//	printf("%c", pre[i]);
	node* root = create(1, n-1 , 1, n-1 );
	preorder(root);
	org = char2str(1, n - 1, pre);
	if (org == ans) cout << endl << ans << " 前序序列正确" << endl << endl;
	org.clear();
	ans.clear();
	inorder(root);
	org = char2str(1, n - 1, in);
	if (org == ans) cout << ans << " 中序序列正确" << endl << endl;
	org.clear();
	ans.clear();
	postorder(root);
	cout << "后序序列为 " << ans << endl << endl;
	cout << "凹入法输出 " << endl;
	DispTree(root);
	return 0;
}
/*
10
ABDEGCFHIJ
DBGEAHFIJC
9
-*+abc/de
a+b*c-d/e
*/
二叉树是一种数据结构,其中每个节点最多有两个子节点。前序遍历遍历是常见的访问二叉树节点的方式。 1. **前序遍历** (Preorder Traversal):先访问根节点,然后递归地遍历左子,最后遍历右子。其顺为 "根-左-右"。例如,对于形结构 `A-B-C-D-E`,前序遍历的结果可能是 `ABCD-E`。 2. **中遍历** (Inorder Traversal):先递归地遍历左子,然后访问根节点,最后遍历右子。其顺为 "左-根-右"。同样以 `A-B-C-D-E` 为例,中遍历结果是 `DBCAE`。 如果你想将这两个过程结合起来输出整个二叉树,你可以首先进行前序遍历获取根节点,记录它的值,然后在中遍历中找到这个根节点的位置,分别处理左子右子。这样可以形成一棵完整的的表示,先列出所有左子节点,接着是当前的根节点,最后是剩余的右子节点。 如果你需要编写代码实现这个功能,这里提供了一个简单的伪代码示例: ```python def print_pre_in_order(root): if root is not None: # 前序打印根节点 print(root.value, end=" ") # 中遍历左子递归 print_pre_in_order(root.left) # 中遍历右子递归 print_pre_in_order(root.right) # 假设 `root` 是二叉树的根节点,value属性存储节点值 root.value = 'A' root.left.value = 'B' root.right.value = 'C' print("前序遍历及中遍历结合输出:") print_pre_in_order(root) ```
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