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#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "binarytree.h"
#include "lnx_queue.h"
#include "lnx_stack.h"
static TreeNode* make_node(unsigned char item)
{
TreeNode *pTNode = NULL;
pTNode = malloc(sizeof(TreeNode));
pTNode->item = item;
pTNode->left = NULL;
pTNode->right = NULL;
return pTNode;
}
static void free_node(TreeNode *pTNode)
{
free(pTNode);
}
/* 返回一棵树 */
BiTree init(unsigned char VLR[], unsigned char LVR[], int n)
{
int k;
TreeNode *pTNode;
if (n <= 0)
return NULL;
for (k = 0; VLR[0] != LVR[k]; k++);
pTNode = make_node(VLR[0]);
pTNode->left = init(VLR + 1, LVR, k);
pTNode->right = init(VLR + 1 + k, LVR + 1 + k, n - k - 1);
return pTNode;
}
/*
* 前序遍历(根左右)
* 先访问根
* 再遍历所有左子节点
* 再遍历所有右子节点
*
* 第一个参数是数
*/
void pre_order(BiTree bTree, void(*visit)(TreeNode *))
{
if (!bTree)
return;
visit(bTree);
pre_order(bTree->left, visit);
pre_order(bTree->right, visit);
}
/*
* 中序遍历(左根右)
* 先遍历所有左子节点
* 再访问根
* 再遍历所有右子节点
*/
void in_order(BiTree bTree, void(*visit)(TreeNode *))
{
if (!bTree)
return;
in_order(bTree->left, visit);
visit(bTree);
in_order(bTree->right, visit);
}
/*
* 后序遍历(左右根)
* 先遍历所有左子节点
* 再遍历所有右子节点
* 再访问根
*/
void post_order(BiTree bTree, void(*visit)(TreeNode *))
{
if (!bTree)
return;
post_order(bTree->left, visit);
post_order(bTree->right, visit);
visit(bTree);
}
int tree_leavess(BiTree bTree)
{
if (!bTree)
return 0;
return 1 + tree_leavess(bTree->left) + tree_leavess(bTree->right);
}
int tree_depth(BiTree bTree)
{
/*
* dl:depth of left child
* dr:depth of right child
*/
int dl, dr;
if (!bTree)
return 0;
dl = tree_depth(bTree->left);
dr = tree_depth(bTree->right);
/* 深度去左右子树大的 */
return 1 + (dl > dr ? dl : dr);
}
void tree_destroy(BiTree bTree)
{
post_order(bTree, free_node);
}
/* 传入参数是二叉树根 */
void level_order(BiTree bTree)
{
if (bTree == NULL)
return;
/* 出列的节点 */
struct lnx_queue_node *popup_node;
/*
* 1. 将二叉树的根结点入队列
* 2. 将队头元素出队列
* 3. 并将队头元素的左子树的根结点(非空)
* 右子树的根结点(非空)分别入队列
* 4. 重复2,3,直至队列中没有元素
*/
lnx_queue_enqueue(bTree);
while (!lnx_queue_is_empty())
{
popup_node = lnx_queue_dequeue();
printf("%d ", popup_node->tree_node->item);
if (popup_node->tree_node->left)
lnx_queue_enqueue(popup_node->tree_node->left);
if (popup_node->tree_node->right)
lnx_queue_enqueue(popup_node->tree_node->right);
}
/* free queue */
lnx_queue_traverse(free_lnx_queue_node);
}
/*
* 非递归遍历
* 从节点出发向左走到头(边走边记录访问过的节点, 放到栈里)
* 然后退回到该节点,再进入右子树,再重复前面操作
*
* 前序遍历
* 1. 先访问节点数据
* 2. 以后再访问该节点右孩子的数据(将其压入栈)
* 3. 因而可以不记录该节点(左节点)而直接记录该节点的右孩子
*/
void pre_order_nonrecursion(BiTree bTree)
{
TreeNode *pTNode = bTree;
while (1)
{
while (pTNode)
{
/* 访问节点数据 */
printf("%d", pTNode->item);
/* 将右节点压入栈 */
if (pTNode->right)
lnx_stack_push(pTNode->right);
/* 继续遍历左节点 */
pTNode = pTNode->left;
}
/* 栈里所有数据访问结束 */
if (lnx_stack_is_empty())
break;
/* 开始访问右节点 */
pTNode = lnx_stack_pop();
}
}
void in_order_nonrecursion(BiTree bTree)
{
TreeNode *pTNode = bTree;
while (1)
{
/* 线路记录 : 将沿路访问过的节点压入栈 */
for (; pTNode != NULL; pTNode = pTNode->left)
lnx_stack_push(pTNode);
/* 所有节点都处理完 */
if (lnx_stack_is_empty())
break;
/* 开始访问节点数据 */
pTNode = lnx_stack_pop();
printf("%d", pTNode->item);
/* 访问右节点 */
pTNode = pTNode->right;
}
}
void post_order_nonrecursion(BiTree bTree)
{
TreeNode *pTNode = bTree;
while (pTNode != NULL || !lnx_stack_is_empty())
{
/* 线路记录 : 将沿路访问过的节点压入栈 */
for (; pTNode != NULL; pTNode = pTNode->left)
lnx_stack_push(pTNode);
pTNode = lnx_stack_pop();
printf("%d", pTNode->item);
if (!lnx_stack_is_empty() && pTNode == lnx_stack_peek()->left)
pTNode = lnx_stack_peek()->right;
else
pTNode = NULL;
}
}
void show_item_infos(TreeNode *pTNode, const char *msg)
{
if (pTNode)
printf("%d's %s:", pTNode->item, msg);
else
printf("%s:", msg);
}
/* 先序创建二叉树:根结点 -> 左子树 -> 右子树 */
/* 按提示输入421003006500700 */
BiTree precreate_btree(void (*prompt)(TreeNode *, const char *child), TreeNode *parent, const char *msg)
{
DataType item;
BiTree bTree = NULL;
prompt(parent, msg);
/*
* BugFix : *** stack smashing detected ***
* scanf %d 对应32位
* 如果item只有8位将导致栈溢出
*/
scanf("%d", &item);
/* 用0来结束创建节点 */
if (item == 0)
bTree = NULL;
else
{
bTree = make_node(item);
bTree->left = precreate_btree(show_item_infos, bTree, "left");
bTree->right = precreate_btree(show_item_infos, bTree, "right");
}
return bTree;
}
/* fork a tree */
BiTree fork_tree(BiTree bTree)
{
TreeNode *lchild;
TreeNode *rchild;
TreeNode *pTNode;
if (!bTree)
return NULL;
lchild = fork_tree(bTree->left);
rchild = fork_tree(bTree->right);
pTNode = make_node(bTree->item);
pTNode->left = lchild;
pTNode->right = rchild;
return pTNode;
}
/*
* 查找节点
* 成功返回相应节点指针
* 失败返回NULL
*/
TreeNode *find_node(BiTree bTree, DataType item)
{
TreeNode *pTNode;
if (!bTree)
return NULL;
else
{
if (item == bTree->item)
return bTree;
else
{
/* 沿着左子树查找 */
if ((pTNode = find_node(bTree->left, item)))
return pTNode;
/* 沿着右子树查找 */
if ((pTNode = find_node(bTree->right, item)))
return pTNode;
/* 未查找到该节点 */
return NULL;
}
}
}
int level_of_leaf(BiTree bTree, TreeNode *pTNode)
{
int level;
/* 空树层号为0 */
if (bTree == NULL)
return 0;
/* 根节点层号为1 */
if (bTree->item == pTNode->item)
return 1;
else
{
/* 在左子树寻找 */
level = level_of_leaf(bTree->left, pTNode);
if (level >= 1)
return level + 1;
/* 在右子树寻找 */
level = level_of_leaf(bTree->right, pTNode);
if (level >= 1)
return level + 1;
/* 没有该节点 */
return -1;
}
}
BiTree insert_bst(BiTree bTree, DataType data)
{
/* 开始进行插入操作 */
TreeNode *pTNode = make_node(data);
/* 如果此时是空树,将该节点作为根节点 */
if (!bTree)
bTree = pTNode;
/*
* 已存在相同节点
* 则不进行插入操作
*/
if (find_node(bTree, data))
return bTree;
TreeNode *parent;
TreeNode *child = bTree; /* 参考节点 */
while (child)
{
parent = child;
/*
* 插入数据和参考节点比较
* 插入数据比参考节点数据小,则将参考节点调整为左节点
* 插入数据比参考节点数据大,则将参考节点调整为右节点
*/
child = (data < child->item) ? child->left : child->right;
}
/*
* 上面循环结束后将找到插入点位置
* parent
* / \
*child==>> left right <<==child
*/
if (data < parent->item)
parent->left = pTNode;
else
parent->right = pTNode;
return bTree;
}
/* 创建二叉排序树(binary search tree) */
BiTree create_bst(int array[], int len)
{
int i;
BiTree bTree = NULL;
for (i = 0; i < len; i++)
bTree = insert_bst(bTree, array[i]);
return bTree;
}
/* BST从根节点一直往左走,直到无路可走就可得到最小值 */
TreeNode *bst_find_min(BiTree bTree)
{
/* 空树 */
if (!bTree)
return NULL;
/* 左子树是空 */
if (!bTree->left)
return bTree;
/* 沿着左子树查找 */
return bst_find_min(bTree->left);
}
/* BST从根节点一直往右走,直到无路可走就可以得到最大值 */
TreeNode *bst_find_max(BiTree bTree)
{
/* 空树 */
if (!bTree)
return NULL;
/* 右子树是空 */
if (!bTree->right)
return bTree;
/* 沿着右子树查找 */
return bst_find_max(bTree->right);
}
/* BST查找某节点 */
TreeNode *bst_find_node(BiTree bTree, DataType data)
{
/* 空树或已经遍历了所有节点未找到 */
if (!bTree)
return NULL;
if (data < bTree->item)
return bst_find_node(bTree->left, data);
else if (data > bTree->item)
return bst_find_node(bTree->right, data);
else
return bTree;
}
/* BST查找某节点非递归版本 */
TreeNode *bst_find_node_nonrecursion(BiTree bTree, DataType data)
{
TreeNode *pTNode = bTree;
while (pTNode)
{
if (data == pTNode->item)
return pTNode;
/* 要找的数比节点小则遍历左子树,大则遍历右子树 */
pTNode = (data < pTNode->item) ? pTNode->left : pTNode->right;
}
/* 空树或已经遍历了所有节点未找到 */
return NULL;
}
/* 二叉搜索树删除节点 */
BiTree bst_delete_node(BiTree *pbTree, DataType data)
{
BiTree pTemp = *pbTree;
TreeNode *parent;
TreeNode *smallest;
/* 空树或已经遍历了所有节点未找到 */
if (!pTemp)
return NULL;
/* 找到要删除的节点 */
if (pTemp->item == data)
{
/*
* 如果是叶子节点(无左右子树)
* 直接删除
*/
if (!pTemp->left && !pTemp->right)
*pbTree = NULL;
/* 只有一个左节点 */
else if (!pTemp->right && pTemp->left)
*pbTree = pTemp->left;
/* 只有一个右节点 */
else if (!pTemp->left && pTemp->right)
*pbTree = pTemp->right;
/* 左右节都不为空,以右子树最小节点取代该节点 */
else
{
/* smallest为要删除的节点pTemp的右节点 */
smallest = pTemp->right;
/* smallest无左节点 */
if (!smallest->left)
smallest->left = smallest->right;
/* smallest左右节点都有 */
else
{
while (smallest->left)
{
parent = smallest;
smallest = smallest->left;
}
/*
* 循环结束后smallest指向最小节点
* parent为smallest父节点
*/
parent->left = smallest->right;
smallest->left = pTemp->left;
smallest->right = pTemp->right;
}
*pbTree = smallest;
}
free_node(pTemp);
}
else if (data > pTemp->item)
bst_delete_node(&(pTemp->right), data);
else if (data < pTemp->item)
bst_delete_node(&(pTemp->left), data);
else
printf("Oops...\n");
return *pbTree;
}