• 2009-05-15

    二叉树的遍历 - [算法]

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    http://joshuafan.blogbus.com/logs/39452319.html

    http://www.hiahia.org/datastructure/SHU/shu6.3.1.htm

    遍历概念

         所谓遍历(Traversal)是指沿着某条搜索路线,依次对树中每个结点均做一次且仅做一次访问。访问结点所做的操作依赖于具体的应用问题。
         遍历是二叉树上最重要的运算之一,是二叉树上进行其它运算之基础。

    遍历方案

    1.遍历方案
         从二叉树的递归定义可知,一棵非空的二叉树由根结点及左、右子树这三个基本部分组成。因此,在任一给定结点上,可以按某种次序执行三个操作:
         (1)访问结点本身(N),
         (2)遍历该结点的左子树(L),
         (3)遍历该结点的右子树(R)。
    以上三种操作有六种执行次序:
         NLR、LNR、LRN、NRL、RNL、RLN。
      注意:
         前三种次序与后三种次序对称,故只讨论先左后右的前三种次序。

    2.三种遍历的命名
         根据访问结点操作发生位置命名:
      ① NLR:前序遍历(PreorderTraversal亦称(先序遍历))
             ——访问结点的操作发生在遍历其左右子树之前。
      ② LNR:中序遍历(InorderTraversal)
            ——访问结点的操作发生在遍历其左右子树之中(间)。
       ③ LRN:后序遍历(PostorderTraversal)
            ——访问结点的操作发生在遍历其左右子树之后。
      注意:
       
     由于被访问的结点必是某子树的根,所以N(Node)、L(Left subtlee)和R(Right subtree)又可解释为根、根的左子树和根的右子树。NLR、LNR和LRN分别又称为先根遍历、中根遍历和后根遍历。

    遍历算法

    1.中序遍历的递归算法定义:
         若二叉树非空,则依次执行如下操作:
             (1)遍历左子树;
             (2)访问根结点;
             (3)遍历右子树。

    2.先序遍历的递归算法定义:
        若二叉树非空,则依次执行如下操作:
             (1) 访问根结点;
             (2) 遍历左子树;
             (3) 遍历右子树。

    3.后序遍历得递归算法定义:
        若二叉树非空,则依次执行如下操作:
             (1)遍历左子树;
             (2)遍历右子树;
             (3)访问根结点。

    4.中序遍历的算法实现
         用二叉链表做为存储结构,中序遍历算法可描述为:
          void InOrder(BinTree T)
            { //算法里①~⑥是为了说明执行过程加入的标号
              ① if(T) { // 如果二叉树非空
              ②    InOrder(T->lchild);
              ③    printf("%c",T->data); // 访问结点
              ④    InOrder(T->rchild);
              ⑤  }
              ⑥ } // InOrder

    遍历序列

    1.遍历二叉树的执行踪迹
         三种递归遍历算法的搜索路线相同(如下图虚线所示)。
    具体线路为:
         从根结点出发,逆时针沿着二叉树外缘移动,对每个结点均途径三次,最后回到根结点。
          

    2.遍历序列
    (1) 中序序列
        中序遍历二叉树时,对结点的访问次序为中序序列
     【例】中序遍历上图所示的二叉树时,得到的中序序列为:
                    D B A E C F
    (2) 先序序列
        先序遍历二叉树时,对结点的访问次序为先序序列
        【例】先序遍历上图所示的二叉树时,得到的先序序列为:
                    A B D C E F
    (3) 后序序列
         后序遍历二叉树时,对结点的访问次序为后序序列
     【例】后序遍历上图所示的二叉树时,得到的后序序列为:
                    D B E F C A
      注意:
      (1) 在搜索路线中,若访问结点均是第一次经过结点时进行的,则是前序遍历;若访问结点均是在第二次(或第三次)经过结点时进行的,则是中序遍历(或后序遍历)。只要将搜索路线上所有在第一次、第二次和第三次经过的结点分别列表,即可分别得到该二叉树的前序序列、中序序列和后序序列。
      (2) 上述三种序列都是线性序列,有且仅有一个开始结点和一个终端结点,其余结点都有且仅有一个前趋结点和一个后继结点。为了区别于树形结构中前趋(即双亲)结点和后继(即孩子)结点的概念,对上述三种线性序列,要在某结点的前趋和后继之前冠以其遍历次序名称。
    【例】上图所示的二叉树中结点C,其前序前趋结点是D,前序后继结点是E;中序前趋结点是E,中序后继结点是F;后序前趋结点是F,后序后继结点是A。但是就该树的逻辑结构而言,C的前趋结点是A,后继结点是E和F。

    二叉链表的构造

    1. 基本思想

         基于先序遍历的构造,即以二叉树的先序序列为输入构造。
      注意:
         先序序列中必须加入虚结点以示空指针的位置。
     【例】
      建立上图所示二叉树,其输入的先序序列是:ABD∮∮CE∮∮F∮∮。

    2. 构造算法
         假设虚结点输入时以空格字符表示,相应的构造算法为:
         void CreateBinTree (BinTree *T)
          { //构造二叉链表。T是指向根指针的指针,故修改*T就修改了实参(根指针)本身
            char ch;
            if((ch=getchar())=='') *T=NULL; //读人空格,将相应指针置空 
            else{ //读人非空格
                  *T=(BinTNode *)malloc(sizeof(BinTNode)); //生成结点
                  (*T)->data=ch;
                  CreateBinTree(&(*T)->lchild); //构造左子树
                  CreateBinTree(&(*T)->rchild); //构造右子树
                 }
          }
      注意:
         调用该算法时,应将待建立的二叉链表的根指针的地址作为实参。
    【例】
     设root是一根指针(即它的类型是BinTree),则调用CreateBinTree(&root)后root就指向了已构造好的二叉链表的根结点。
         构造二叉链表的其他方法【参见参考书目】


    二叉树建立过程见【动画演示


    二叉树的应用

      【参见练习】


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