C++非递归创建二叉树及非递归遍历二叉树
#include
#include
#include
using namespace std;
//节点类
class Node {
friend class Tree; //将类Tree作为类Node的友元类，则类Tree能访问Node类的所有成员。
private:
int key; //关键字
int status; //节点的状态属性，默认为0代表未建立左右子树，1代表建立了左子树，2代表建立了左右子树。
Node* lp; //左指针
Node* rp; //右指针
//定义有参构造函数并初始化成员变量，参数为key值。
Node(int k):key(k),status(0),lp(nullptr),rp(nullptr){}
};
//二叉树类
class Tree {
public:
Tree():root(nullptr), lock(true) {} //定义无参构造函数并初始化成员变量
Node* create(const string&); //非递归创建二叉树
void preOrder(Node*); //非递归前序遍历
void inOrder(Node*); //非递归中序遍历
void postOrder(Node*); //非递归后序遍历
void leverOrder(Node*); //非递归层次遍历
~Tree() {}
private:
stack s; //用于先、中、后序遍历
queue q; //用于层次遍历
bool lock; //用于visit函数输出遍历结果显示遍历名称的一个锁变量
Node* root; //根节点
typedef void(Tree::* Function_pointer)(Node*); //声明一个指针函数，用于遍历，返回值为void，参数为Node*，指针函数名为Function_pointer
void visit(Node* , Function_pointer); //声明访问函数，第二个参数为指针函数
};
//创建二叉树
Node* Tree::create(const string& str) {
auto it = str.begin(); //返回指向字符串第一个字符的迭代器
//如果字符串为空或第一个字符为"#"，返回root。
//注意，if条件中，str.empty()必须在左边，
//如果不在左边，当字符串为空时，*it解引用失败，引发异常。
if (str.empty() || *it == '#') {
return root;
}
Node* p = new Node(*it++); //创建新节点
s.push(p); //将根节点入栈
root = p; //root指向新节点
while (it != str.end()) { //开始循环读取字符串，直到字符串最后一位。
if (*it != '#' && p->status == 0) { //判断下一个字符是否不等于"#"且上一个节点的状态为0
p->lp = new Node(*it); //建立新节点，并将p指向的当前节点的左指针指向新节点
p->status = 1; //更新p指向的当前节点的状态更新为1
p = p->lp; //将p指针移动指向当前节点的左孩子节点
s.push(p); //将新节点入栈
}
else if (*it == '#' && p->status == 0) { //如果下一个字符是"#"且p指向的当前节点状态为0
p->status = 1; //更新p指向的当前节点状态为1，说明当前节点的左子树已建立完成，左子树为空
}
else if (*it == '#' && p->status == 1) { //如果下一个字符是"#"且p指向的当前节点状态为1
p->status = 2; //更新p指向的当前节点状态为2，说明当前节点的右子树已建立完成，右子树为空
}
else if (*it != '#' && p->status == 1) { //如果下一个字符不为"#"且当前节点的状态为1
p->rp = new Node(*it); //建立新节点，并将p指向的当前节点的右指针指向新节点
p->status = 2; //更新p指向的当前节点的状态为2
p = p->rp; //将p指针移动指向当前节点的右孩子节点
s.push(p); //将新节点入栈
}
while (p->status == 2) { //循环输出当前栈中状态为2的节点，状态为2的节点表明左右子树都建立完成，可出栈。
p->status = 0; //出栈前先将栈顶结点状态更新为0
s.pop(); //开始出栈
if (s.empty()) //这里必须判断栈是否为空，如果栈为空了，p=s.top()语句就不用执行，否则会发生异常。
break; //如果为空，跳出while
p = s.top(); //将p指针指向出栈后的当前栈中的栈顶结点
}
it++; //移动到下一个字符位置
}
return root; //返回根节点指针
}
//先序遍历
void Tree::preOrder(Node* root){
Node* p = root;
while (p || !s.empty()) { //p为真或栈不为空执行while
if (p) { //如果p指向当前节点为真
visit(p, &Tree::preOrder); //访问当前p指向的节点
lock = false; //更新锁为假
s.push(p); //将p指向的当前节点入栈
p = p->lp; //p移动到p当前指向节点的左孩子节点
}
else { //如果p指向当前节点的左孩子节点为空
p = s.top()->rp; //p移动到当前栈顶节点的右孩子节点
s.pop(); //出栈当前栈顶节点
}
}
lock = true;
}
//中序遍历
void Tree::inOrder(Node* root) { //同上
Node* p = root;
while (p || !s.empty()) {
if (p) {
s.push(p);
p = p->lp;
}
else {
visit(s.top(), &Tree::inOrder);
lock = false;
p = s.top()->rp;
s.pop();
}
}
lock = true;
}
//后序遍历
void Tree::postOrder(Node* root) {
Node* p = root;
while (p || !s.empty()) {
if (p) { //一直往左遍历直到左孩子为空
p->status = 1;
s.push(p);
p = p->lp;
}
else { //左孩子为空
p = s.top(); //p指向当前栈顶结点
s.pop(); //出栈当前栈顶结点
if (p->status == 1) { //如果p指向的当前节点状态为1
p->status = 2; //状态更新为2，表明可以visit访问了
s.push(p); //再次将p指向的节点重新入栈
p = p->rp; //p移动到p当前指向节点的右孩子
}
else { //如果p当前指向的节点的状态为2
p->status = 0; //置状态为0
visit(p, &Tree::postOrder); //访问节点
lock = false; //置锁为假
p = nullptr; //置p为空才能访问右子树，栈中栈顶结点。
}
}
}
lock = true;
}
//层次遍历
void Tree::leverOrder(Node* root) {
if (!root)
return; //如果root为空返回
Node* p = root;
q.push(p); //将根节点入栈
while (!q.empty()) {
p = q.front(); //将p指向队首节点
visit(p, &Tree::leverOrder); //访问队首节点
lock = false;
q.pop(); //将队首节点出栈
if (p->lp) { //如果队首节点的左孩子不为空
q.push(p->lp); //左孩子入栈
}
if (p->rp) { //如果队首结点的右孩子不为空
q.push(p->rp); //右孩子入栈
}
}
lock = true;
}
//访问节点的函数
void Tree::visit(Node* p, Function_pointer fp){
//第一次lock为真，判断函数指针指向的对应函数，
//输出s遍历的名称，之后函数while循环体内lock设为假，不用再判断和输出s，
//直到函数while结束后lock变为真，再执行if块中的语句，以此类推。
if (lock) {
string s;
if (fp == &Tree::preOrder) { s = "前序遍历: "; }
else if (fp == &Tree::inOrder) { s = "中序遍历: "; }
else if (fp == &Tree::postOrder) { s = "后序遍历: "; }
else if (fp == &Tree::leverOrder){ s = "层次遍历: "; }
else { s = "其它遍历: "; }
cout << endl << endl << s;
}
cout << (char)p->key << " ";
}
void main() {
string str = "ABDH##I##EJ###CF##G##";
//删除字符串中所有空格
str.erase(remove_if(str.begin(),str.end(),[](char c){ return(c == ' ');}),str.end());
Tree t;
auto root = t.create(str);
if (root) {
t.preOrder(root);
t.inOrder(root);
t.postOrder(root);
t.leverOrder(root);
}
else {
cout << "Tree is empty!" << endl;
}
cout << endl << endl;
system("pause");
} 
