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二叉樹順序結構實現的C語言

阿新 • • 發佈：2017-10-07
init 存儲 狀態 sta 分配 left 需要 bre oot

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#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "io.h"
#include "math.h"
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 100 /* 存儲空間初始分配量 */
#define MAX_TREE_SIZE 100 /* 二叉樹的最大結點數 */

typedef int Status; /* Status是函數的類型,其值是函數結果狀態代碼，如OK等 */
typedef int TElemType; /* 樹結點的數據類型，目前暫定為整型 */
typedef TElemType SqBiTree[MAX_TREE_SIZE]; /* 0號單元存儲根結點 */

typedef struct
{
int level,order; /* 結點的層,本層序號(按滿二叉樹計算) */
}Position;

TElemType Nil=0; /* 設整型以0為空 */

Status visit(TElemType c)
{
printf("%d ",c);
return OK;
}

/* 構造空二叉樹T。因為T是固定數組，不會改變，故不需要& */
Status InitBiTree(SqBiTree T)
{
int i;
for(i=0;i<MAX_TREE_SIZE;i++)
T[i]=Nil; /* 初值為空 */
return OK;
}

/* 按層序次序輸入二叉樹中結點的值(字符型或整型), 構造順序存儲的二叉樹T */
Status CreateBiTree(SqBiTree T)
{
int i=0;
printf("請按層序輸入結點的值(整型)，0表示空結點，輸999結束。結點數≤%d:\n",MAX_TREE_SIZE);
while(i<10)
{
T[i]=i+1;

if(i!=0&&T[(i+1)/2-1]==Nil&&T[i]!=Nil) /* 此結點(不空)無雙親且不是根 */
{
printf("出現無雙親的非根結點%d\n",T[i]);
exit(ERROR);
}
i++;
}
while(i<MAX_TREE_SIZE)
{
T[i]=Nil; /* 將空賦值給T的後面的結點 */
i++;
}

return OK;
}

#define ClearBiTree InitBiTree /* 在順序存儲結構中，兩函數完全一樣 */

/* 初始條件: 二叉樹T存在 */
/* 操作結果: 若T為空二叉樹,則返回TRUE,否則FALSE */
Status BiTreeEmpty(SqBiTree T)
{
if(T[0]==Nil) /* 根結點為空,則樹空 */
return TRUE;
else
return FALSE;
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在。操作結果: 返回T的深度 */
int BiTreeDepth(SqBiTree T)
{
int i,j=-1;
for(i=MAX_TREE_SIZE-1;i>=0;i--) /* 找到最後一個結點 */
if(T[i]!=Nil)
break;
i++;
do
j++;
while(i>=powl(2,j));/* 計算2的j次冪。 */
return j;
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在 */
/* 操作結果: 當T不空,用e返回T的根,返回OK;否則返回ERROR,e無定義 */
Status Root(SqBiTree T,TElemType *e)
{
if(BiTreeEmpty(T)) /* T空 */
return ERROR;
else
{
*e=T[0];
return OK;
}
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在,e是T中某個結點(的位置) */
/* 操作結果: 返回處於位置e(層,本層序號)的結點的值 */
TElemType Value(SqBiTree T,Position e)
{
return T[(int)powl(2,e.level-1)+e.order-2];
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在,e是T中某個結點(的位置) */
/* 操作結果: 給處於位置e(層,本層序號)的結點賦新值value */
Status Assign(SqBiTree T,Position e,TElemType value)
{
int i=(int)powl(2,e.level-1)+e.order-2; /* 將層、本層序號轉為矩陣的序號 */
if(value!=Nil&&T[(i+1)/2-1]==Nil) /* 給葉子賦非空值但雙親為空 */
return ERROR;
else if(value==Nil&&(T[i*2+1]!=Nil||T[i*2+2]!=Nil)) /* 給雙親賦空值但有葉子（不空） */
return ERROR;
T[i]=value;
return OK;
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在,e是T中某個結點 */
/* 操作結果: 若e是T的非根結點,則返回它的雙親,否則返回＂空＂ */
TElemType Parent(SqBiTree T,TElemType e)
{
int i;
if(T[0]==Nil) /* 空樹 */
return Nil;
for(i=1;i<=MAX_TREE_SIZE-1;i++)
if(T[i]==e) /* 找到e */
return T[(i+1)/2-1];
return Nil; /* 沒找到e */
}


/* 初始條件: 二叉樹T存在,e是T中某個結點 */
/* 操作結果: 返回e的左孩子。若e無左孩子,則返回＂空＂ */
TElemType LeftChild(SqBiTree T,TElemType e)
{
int i;
if(T[0]==Nil) /* 空樹 */
return Nil;
for(i=0;i<=MAX_TREE_SIZE-1;i++)
if(T[i]==e) /* 找到e */
return T[i*2+1];
return Nil; /* 沒找到e */
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在,e是T中某個結點 */
/* 操作結果: 返回e的右孩子。若e無右孩子,則返回＂空＂ */
TElemType RightChild(SqBiTree T,TElemType e)
{
int i;
if(T[0]==Nil) /* 空樹 */
return Nil;
for(i=0;i<=MAX_TREE_SIZE-1;i++)
if(T[i]==e) /* 找到e */
return T[i*2+2];
return Nil; /* 沒找到e */
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在,e是T中某個結點 */
/* 操作結果: 返回e的左兄弟。若e是T的左孩子或無左兄弟,則返回＂空＂ */
TElemType LeftSibling(SqBiTree T,TElemType e)
{
int i;
if(T[0]==Nil) /* 空樹 */
return Nil;
for(i=1;i<=MAX_TREE_SIZE-1;i++)
if(T[i]==e&&i%2==0) /* 找到e且其序號為偶數(是右孩子) */
return T[i-1];
return Nil; /* 沒找到e */
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在,e是T中某個結點 */
/* 操作結果: 返回e的右兄弟。若e是T的右孩子或無右兄弟,則返回＂空＂ */
TElemType RightSibling(SqBiTree T,TElemType e)
{
int i;
if(T[0]==Nil) /* 空樹 */
return Nil;
for(i=1;i<=MAX_TREE_SIZE-1;i++)
if(T[i]==e&&i%2) /* 找到e且其序號為奇數(是左孩子) */
return T[i+1];
return Nil; /* 沒找到e */
}

/* PreOrderTraverse()調用 */
void PreTraverse(SqBiTree T,int e)
{
visit(T[e]);
if(T[2*e+1]!=Nil) /* 左子樹不空 */
PreTraverse(T,2*e+1);
if(T[2*e+2]!=Nil) /* 右子樹不空 */
PreTraverse(T,2*e+2);
}

/* 初始條件: 二叉樹存在 */
/* 操作結果: 先序遍歷T。 */
Status PreOrderTraverse(SqBiTree T)
{
if(!BiTreeEmpty(T)) /* 樹不空 */
PreTraverse(T,0);
printf("\n");
return OK;
}

/* InOrderTraverse()調用 */
void InTraverse(SqBiTree T,int e)
{
if(T[2*e+1]!=Nil) /* 左子樹不空 */
InTraverse(T,2*e+1);
visit(T[e]);
if(T[2*e+2]!=Nil) /* 右子樹不空 */
InTraverse(T,2*e+2);
}

/* 初始條件: 二叉樹存在 */
/* 操作結果: 中序遍歷T。 */
Status InOrderTraverse(SqBiTree T)
{
if(!BiTreeEmpty(T)) /* 樹不空 */
InTraverse(T,0);
printf("\n");
return OK;
}

/* PostOrderTraverse()調用 */
void PostTraverse(SqBiTree T,int e)
{
if(T[2*e+1]!=Nil) /* 左子樹不空 */
PostTraverse(T,2*e+1);
if(T[2*e+2]!=Nil) /* 右子樹不空 */
PostTraverse(T,2*e+2);
visit(T[e]);
}

/* 初始條件: 二叉樹T存在 */
/* 操作結果: 後序遍歷T。 */
Status PostOrderTraverse(SqBiTree T)
{
if(!BiTreeEmpty(T)) /* 樹不空 */
PostTraverse(T,0);
printf("\n");
return OK;
}

/* 層序遍歷二叉樹 */
void LevelOrderTraverse(SqBiTree T)
{
int i=MAX_TREE_SIZE-1,j;
while(T[i]==Nil)
i--; /* 找到最後一個非空結點的序號 */
for(j=0;j<=i;j++) /* 從根結點起,按層序遍歷二叉樹 */
if(T[j]!=Nil)
visit(T[j]); /* 只遍歷非空的結點 */
printf("\n");
}

/* 逐層、按本層序號輸出二叉樹 */
void Print(SqBiTree T)
{
int j,k;
Position p;
TElemType e;
for(j=1;j<=BiTreeDepth(T);j++)
{
printf("第%d層: ",j);
for(k=1;k<=powl(2,j-1);k++)
{
p.level=j;
p.order=k;
e=Value(T,p);
if(e!=Nil)
printf("%d:%d ",k,e);
}
printf("\n");
}
}


int main()
{
Status i;
Position p;
TElemType e;
SqBiTree T;
InitBiTree(T);
CreateBiTree(T);
printf("建立二叉樹後,樹空否？%d(1:是 0:否) 樹的深度=%d\n",BiTreeEmpty(T),BiTreeDepth(T));
i=Root(T,&e);
if(i)
printf("二叉樹的根為：%d\n",e);
else
printf("樹空，無根\n");
printf("層序遍歷二叉樹:\n");
LevelOrderTraverse(T);
printf("前序遍歷二叉樹:\n");
PreOrderTraverse(T);
printf("中序遍歷二叉樹:\n");
InOrderTraverse(T);
printf("後序遍歷二叉樹:\n");
PostOrderTraverse(T);
printf("修改結點的層號3本層序號2。");
p.level=3;
p.order=2;
e=Value(T,p);
printf("待修改結點的原值為%d請輸入新值:50 ",e);
e=50;
Assign(T,p,e);
printf("前序遍歷二叉樹:\n");
PreOrderTraverse(T);
printf("結點%d的雙親為%d,左右孩子分別為",e,Parent(T,e));
printf("%d,%d,左右兄弟分別為",LeftChild(T,e),RightChild(T,e));
printf("%d,%d\n",LeftSibling(T,e),RightSibling(T,e));
ClearBiTree(T);
printf("清除二叉樹後,樹空否？%d(1:是 0:否) 樹的深度=%d\n",BiTreeEmpty(T),BiTreeDepth(T));
i=Root(T,&e);
if(i)
printf("二叉樹的根為：%d\n",e);
else
printf("樹空，無根\n");

return 0;
}

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