数据结构_知识点_二叉树遍历

常见遍历方式有四种,先序、中序、后序、层次遍历。

1. 先中后序遍历(递归)

void preOrder(tree t)
{
    if(t != NULL)
    {
        visit(t);
        preOrder(t->lchild);
        preOrder(t->rchild);
    }
}

先中后,不过是调整了visit的顺序而已。

2. 先中序遍历(非递归)

void InOrder2(tree t)
{
    InitStack(s);
    tree p = t;
    
    while(!p || !IsEmpty(s))
    {
        if(p)
        {
            push(s,p);
            p = p->lchild;
        }
        else
        {
            pop(s,p);
            visit(p);
            p = p->rchlid;
        }
    }
}

无论前序还是中序,结点指针的顺序都是

  1. 指向根结点,入栈
  2. 不断指向左孩子,入栈(此时访问结点,前序)
  3. 直到为空
  4. 指向通过出栈结点,指向双亲(此时访问结点,中序)
  5. 指向右孩子

不断重复上述过程,
直到指向二叉树右子树最下层的最右的结点,此时由于不用指向双亲,因此临时保存双亲结点的栈已经为空。
再指向这个结点的右孩子(栈依旧为空),其右孩子也为空,因此满足退出循环。


从微观角度来看
指针指向一个结点
如果要访问其左孩子(左孩子不为空时就要访问),则要保存该结点(入栈)
以备指针指向该结点(出栈),以访问其右孩子

每一个分支,都要先指向双亲结点,
然后指向它的左孩子(也许要遍历左子树),
然后回头指向双亲结点,
接着指向它的右孩子(也许要遍历右子树)


前序,中序的区别在于
前序是第一次指向结点时,访问结点
中序是指针指向结点的左孩子,通过出栈,指针重新指向结点时,访问结点

3. 后序非递归

后序遍历方式依旧使用栈,分析可得遍历流程为:

I. 指针指向根结点,找到其左孩子
II. 指针指向其左孩子,访问左子树
III. 指针指向其右孩子,访问右子树 
IV. 指针指向结点,访问
V. 指针指向其双亲结点

入栈规则:结点入栈,左子树入栈,所有左子树出栈后,结点右子树进栈。
出栈规则:结点为叶子节点,立即出栈;结点的左右孩子均被访问过。

一个子树的根结点在这个过程中总共被指针指向过三次,第一次通过其访问其左孩子,第二次通过其访问其右孩子,最后一次访问该结点。

如何判断是第几次指向结点以确定该如何操作是问题关键。
方法有两种:
(1) 保留指向上一次出栈结点的指针
若其等于栈顶结点的左孩子,则表明左子树遍历完成,开始遍历右子树
若其等于栈顶结点的右孩子,则表明现结点的左右子树都遍历完毕,可以出栈
如果都不是,指针指向栈顶左孩子,并入栈

(2) 创建一个tag栈,记录s栈中结点被访问的次数,每次只处理栈顶结点。
根结点入栈,tag为0,则开始遍历左子树,且tag++
tag为1,则开始遍历右子树,且tag++
tag为2,则代表已经遍历完左右子树,将结点,以及tag出栈

void traverse(tree t)
{
    initStack(s);
    initStack(tag);
    
    tree p = t;
    push(p,s);
    push(0,tag);

    while(!IsEmpty(s))
    {
        switch(tag[top])
        {
            case 0:
                {
                    tag[top]++;
                    p = getTop(s)->lchild;

                    if(p)
                    {
                        push(p,s);
                        push(0,tag);
                    }    
                }
            case 1:
                {
                    tag[top]++;
                    p = getTop(s)->rchild;

                    if(p)
                    {
                        push(p,s);
                        push(0,tag);
                    }    
                    
                }
            case 2:
                {
                    visit(s[top]);
                    pop(s);
                    pop(tag);
                }
        }

    }
}

(3) 双栈法

  1. 根结点进入s1
  2. 根结点出栈,进入s2
  3. 根结点的左结点进入s1,右结点进入s1
  4. 右结点出栈,进入s2
  5. 左结点出栈,进入s2
    因此,进入s2的顺序是,根结点,右结点,左结点
    出栈的顺序,左结点,右结点,根结点
void PostTraverse(BiTree T){  
    BiTree root = T ;  
    SqStack S1,S2; //辅助栈,S1用来存储树入栈,S2用来存储后序遍历序列  
      
    //初始化  
    InitStack(S1);   
    InitStack(S2) ;  
  
    Push(S1,root);  //1.首先根节点入栈  
  
    while(!isEmpty(S1)){ //当栈S1不为空时:1.先S1出栈 2.将从S1出栈的栈顶元素入栈S2  
          
            BiTree P=Pop(S1);  
            Push(S2,P);  
            if(P->lchild !=NULL) Push(S1,P->lchild);  
            if(P->rchild !=NULL) Push(S1,P->rchild) ;  
    }  
    while(!isEmpty(S2)){  
        printf("%c",(*(--S2.top))->data);  
    }  
}  
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