二叉树的遍历:先序中序后序遍历的递归与非递

对于一种数据结构而言,遍历是常见操作。二叉树是一种基本的数据结构,是一种每个节点的儿子数目都不多于2的树。二叉树的节点声明如下:

typedef struct TreeNode *PtrToNode;
typedef struct TreeNode *BinTree;

struct TreeNode
{
    int Data;    //为简单起见,不妨假设树节点的元素为int型
    BinTree Left;
    BinTree Right;
};

二叉树的遍历主要有先序遍历,中序遍历,后序遍历,层序遍历四种方式,下面一一介绍。

1. 先序遍历

在先序遍历中,对节点的访问工作是在它的左右儿子被访问之前进行的。换言之,先序遍历访问节点的顺序是根节点-左儿子-右儿子。由于树可以通过递归来定义,所以树的常见操作用递归实现常常是方便清晰的。递归实现的代码如下:

void PreOrderTraversal(BinTree BT)
{
    if( BT )
    {
        printf(“%d\n”, BT->Data);        //对节点做些访问比如打印       
        PreOrderTraversal(BT->Left);    //访问左儿子
        PreOrderTraversal(BT->Right);    //访问右儿子
    }
}

由递归代码可以看出,该递归为尾递归(尾递归即递归形式在函数末尾或者说在函数即将返回前)。尾递归的递归调用需要用栈存储调用的信息,当数据规模较大时容易越出栈空间。虽然现在大部分的编译器能够自动去除尾递归,但是即使如此,我们不妨自己去除。非递归先序遍历算法基本思路:使用堆栈

  a. 遇到一个节点,访问它,然后把它压栈,并去遍历它的左子树;

  b. 当左子树遍历结束后,从栈顶弹出该节点并将其指向右儿子,继续a步骤;

  c. 当所有节点访问完即最后访问的树节点为空且栈空时,停止。

  实现代码如下:

void PreOrderTraversal(BinTree BT)
{
    BinTree T = BT;
    Stack S = CreatStack(MAX_SIZE);    //创建并初始化堆栈S
    while(T || !IsEmpty(S))
    {
        while(T)        //一直向左并将沿途节点访问(打印)后压入堆栈
        {
            printf("%d\n", T->Data);
            Push(S, T);
            T = T->Left;
        }
        if (!IsEmpty(S))
        {
            T = Pop(S);    //节点弹出堆栈
            T = T->Right;  //转向右子树
        }
    }
}

2. 中序遍历

  中序遍历的遍历路径与先序遍历完全一样。其实现的思路也与先序遍历非常相似。其主要的不同点是访问节点顺序不同:中序遍历是访问完所有左儿子后再访问根节点,最后访问右儿子,即为左儿子-根节点-右儿子。

  递归实现的代码如下:

void InOrderTraversal(BinTree BT)
{
    if(BT)
    {
        InOrderTraversal(BT->Left);
        printf("%d\n", BT->Data);
        InOrderTraversal(BT->Right);
    }
}

  非递归实现代码如下:

void InOrderTraversal(BinTree BT)
{
    BinTree T = BT;
    Stack S = CreatStack(MaxSize); //创建并初始化堆栈S
    while(T || !IsEmpty(S))
  {
      while(T)    //一直向左并将沿途节点压入堆栈
      {
         Push(S,T);
          T = T->Left;
      }
      if(!IsEmpty(S))
      {
         T = Pop(S);                //节点弹出堆栈
         printf("%d\n", T->Data);    //(访问) 打印结点
          T = T->Right;              //转向右子树
      }
  }


   3. 后序遍历

  后序遍历与中序遍历,先序遍历的路径也完全一样。主要的不同点是后序遍历访问节点的顺序是先访问左儿子和右儿子,最后访问节点,即左儿子-右儿子-根节点。

  递归实现思路与中序遍历和先序遍历相似,代码如下:

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