【数据结构·考研】树的孩子兄弟表示法

tech2024-11-03  11

树的孩子兄弟表示法

也叫树的二叉树表示法。

树的左指针指向自己的第一个孩子,右指针指向与自己相邻的兄弟。

结构的最大优点是:它和二叉树的二叉链表表示完全一样。可利用二叉树的算法来实现对树的操作 。

左孩子右兄弟表示的树的高度 

因为二叉树表示法的根节点没有右孩子,所以树高就是左子树树高 + 1。

然后我们看下根节点第一个孩子的高度,由于第一个孩子的右子树和第一个孩子的高度是相同的,所以比较左子树 + 1的高度来和右子树来比较,如果 左子树 + 1 > 右子树,高度取左子树 + 1,否则取右子树。

//左孩子右兄弟表示的树的高度 int Height(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; return Height(t->left) + 1 > Height(t->right) ? Height(t->left) + 1 : Height(t->right); }

左孩子右兄弟表示的树的叶子结点数

与求二叉树叶子结点的算法相似,仅需要把判断条件修改。

//左孩子右兄弟表示的树的叶子结点数 int Count(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; if(t->left == NULL) return 1; return Count(t->left) + Count(t->right); }

树的总结点数

与求二叉树叶子结点的算法完全相同。

//总的结点数 int CountSum(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; return CountSum(t->left) + CountSum(t->right) + 1; }

树的先根遍历 

树的先根遍历,孩子是根,兄弟不是,多么精辟的话。先一边输出一边递归找孩子,等递归返回时再输出兄弟。

树的先根遍历的结果和二叉树的前序遍历的结果完全相同。

//树的先根遍历 void preOrder(Tree& t){ if(t == NULL) return; cout<<t->val<<" "; TreeNode* p = t->left; while(p != NULL){ preOrder(p); //递归找“根” p = p->right; } }

树的后根遍历

在递归的边界处输出,先一直往下找“根”,找到最后走到孩子到了边界了,打印孩子之后再开始挖我的兄弟。

树的后根遍历的结果和二叉树的中序遍历的结果完全相同。

//树的后根遍历 void PostOrder(Tree& t){ if(t == NULL) return; TreeNode* p = t->left; while(p != NULL){ PostOrder(p); //递归找“根” p = p->right; } cout<<t->val<<" "; }

左孩子右兄弟表示的树的层次遍历

每找到一个孩子时,迭代的把它的兄弟全部找出来,对每个结点都这样处理。

最后的结果按行来打印。

//左孩子右兄弟表示的树的层次遍历 void levelOrder(Tree& t){ if(t == NULL) return; queue<TreeNode*> q; TreeNode* p; q.push(t); while(!q.empty()){ int width = q.size(); for(int i = 0;i < width;i ++){ p = q.front(); q.pop(); cout<<p->val<<" "; p = p->left; while(p != NULL){ q.push(p); p = p->right; } } cout<<endl; } }

左孩子右兄弟表示的树的宽度

与二叉树非递归找宽度的原理完全相同,既然可以按层打印,就可以比较记录最大的宽度。

//左孩子右兄弟表示的树的宽度 int Width(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; queue<TreeNode*> q; TreeNode* p; int max = 0; q.push(t); while(!q.empty()){ int width = q.size(); for(int i = 0;i < width;i ++){ p = q.front(); q.pop(); p = p->left; while(p != NULL){ q.push(p); p = p->right; } } max = max < width ? width : max; } return max; }

在以t为根的树中找结点p的双亲

循长子的兄弟链,递归在子树中搜索。

//在以t为根的树中找结点p的双亲 TreeNode* findParent(Tree& t,TreeNode* p){ if(t == NULL || p ==NULL) return NULL; TreeNode* q = t->left; TreeNode* s; //循长子的兄弟链,递归在子树中搜索 while(q != NULL && q != p){ if(s = findParent(p,q) != NULL) return s; //找到双亲,返回 q = q->right; } if(q != NULL && q == p) return t; //找到双亲 else return NULL; //未找到 }

树采用先序构造,大家可以自己画一下。

完整代码如下:

#include<iostream> #include<algorithm> #include<queue> using namespace std; //结点定义 typedef struct node{ char val; struct node* left; //左孩子 struct node* right; //右兄弟 }TreeNode,*Tree; //左孩子右兄弟表示的树的高度 int Height(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; return Height(t->left) + 1 > Height(t->right) ? Height(t->left) + 1 : Height(t->right); } //左孩子右兄弟表示的树的叶子结点数 int Count(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; if(t->left == NULL) return 1; return Count(t->left) + Count(t->right); } //总的结点数 int CountSum(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; return CountSum(t->left) + CountSum(t->right) + 1; } //树的先根遍历 void preOrder(Tree& t){ if(t == NULL) return; cout<<t->val<<" "; TreeNode* p = t->left; while(p != NULL){ preOrder(p); //递归找“根” p = p->right; } } //树的后根遍历 void PostOrder(Tree& t){ if(t == NULL) return; TreeNode* p = t->left; while(p != NULL){ PostOrder(p); //递归找“根” p = p->right; } cout<<t->val<<" "; } //二叉树的层次遍历 void levelOrderTraverse(Tree& t){ if(t == NULL) return; queue<TreeNode*> q; TreeNode* p; q.push(t); while(!q.empty()){ int width = q.size(); for(int i = 0;i < width;i ++){ p = q.front(); q.pop(); cout<<p->val<<" "; if(p->left) q.push(p->left); if(p->right) q.push(p->right); } cout<<endl; } } //左孩子右兄弟表示的树的层次遍历 void levelOrder(Tree& t){ if(t == NULL) return; queue<TreeNode*> q; TreeNode* p; q.push(t); while(!q.empty()){ int width = q.size(); for(int i = 0;i < width;i ++){ p = q.front(); q.pop(); cout<<p->val<<" "; p = p->left; while(p != NULL){ q.push(p); p = p->right; } } cout<<endl; } } //左孩子右兄弟表示的树的宽度 int Width(Tree& t){ if(t == NULL) return 0; queue<TreeNode*> q; TreeNode* p; int max = 0; q.push(t); while(!q.empty()){ int width = q.size(); for(int i = 0;i < width;i ++){ p = q.front(); q.pop(); p = p->left; while(p != NULL){ q.push(p); p = p->right; } } max = max < width ? width : max; } return max; } //先序遍历构造树 void CreateTree(Tree& t){ char x; cin>>x; if(x == '#') t = NULL; else{ t = new TreeNode; t->val = x; CreateTree(t->left); CreateTree(t->right); } } //在以t为根的树中找结点p的双亲 TreeNode* findParent(Tree& t,TreeNode* p){ if(t == NULL || p ==NULL) return NULL; TreeNode* q = t->left; TreeNode* s; //循长子的兄弟链,递归在子树中搜索 while(q != NULL && q != p){ if((s = findParent(p,q)) != NULL) return s; //找到双亲,返回 q = q->right; } if(q != NULL && q == p) return t; //找到双亲 else return NULL; //未找到 } int main(){ Tree t; CreateTree(t); /* a b d # # e # # # */ cout<<"用二叉树表示的树层次遍历:"<<endl; levelOrderTraverse(t); cout<<endl; cout<<"左孩子右兄弟表示的树的层次遍历:"<<endl; levelOrder(t); cout<<endl; cout<<"左孩子右兄弟表示的树的宽度:"<<endl; cout<<Width(t)<<endl; cout<<"左孩子右兄弟表示的树的高度 :"<<endl; cout<<Height(t)<<endl; cout<<"左孩子右兄弟表示的树的叶子结点数:"<<endl; cout<<Count(t)<<endl; cout<<"树的总结点数:"<<endl; cout<<CountSum(t)<<endl; cout<<"树的先根遍历:"<<endl; preOrder(t); cout<<endl; cout<<"树的后根遍历:"<<endl; PostOrder(t); cout<<endl; }

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