二叉树 深度优先搜索(DFS)、广度优先搜索(BFS)

深度优先搜索算法(Depth First Search)

DFS是搜索算法的一种。它沿着树的深度遍历树的节点,尽可能深的搜索树的分支。

当节点v的所有边都己被探寻过,搜索将回溯到发现节点v的那条边的起始节点。这一过程一直进行到已发现从源节点可达的所有节点为止。

如果还存在未被发现的节点,则选择其中一个作为源节点并重复以上过程,整个进程反复进行直到所有节点都被访问为止。

如右图所示的二叉树:

A 是第一个访问的,然后顺序是 B、D,然后是 E。接着再是 C、F、G。

那么,怎么样才能来保证这个访问的顺序呢?

分析一下,在遍历了根结点后,就开始遍历左子树,最后才是右子树。

因此可以借助堆栈的数据结构,由于堆栈是后进先出的顺序,由此可以先将右子树压栈,然后再对左子树压栈,

这样一来,左子树结点就存在了栈顶上,因此某结点的左子树能在它的右子树遍历之前被遍历。



广度优先搜索算法(Breadth First Search)

又叫宽度优先搜索,或横向优先搜索。

是从根节点开始,沿着树的宽度遍历树的节点。如果所有节点均被访问,则算法中止。

如右图所示的二叉树,A 是第一个访问的,然后顺序是 B、C,然后再是 D、E、F、G。

那么,怎样才能来保证这个访问的顺序呢?

借助队列数据结构,由于队列是先进先出的顺序,因此可以先将左子树入队,然后再将右子树入队。

这样一来,左子树结点就存在队头,可以先被访问到。


下面是实现的代码:

#include<iostream>
#include <queue>
#include<stack>
using namespace std;


struct Node
{
	int nVal;
	Node *pLeft;
	Node *pRight;

	Node(int val,Node* left=NULL,Node * right=NULL):nVal(val),pLeft(left),pRight(right){}; //构造
};
// 析构
void DestroyTree(Node *pRoot)   
{
	if (pRoot==NULL)
		return;

	Node* pLeft=pRoot->pLeft;
	Node* pRight=pRoot->pRight;

	delete pRoot;
	pRoot =NULL;

	DestroyTree(pLeft);
	DestroyTree(pRight);

}


// 用queue实现的BFS
void BFS(Node *pRoot)
{
	if (pRoot==NULL)
		return;

	queue<Node*> Q;

	Q.push(pRoot);

	while(!Q.empty())
	{
		
		Node *node = Q.front();

		cout<<node->nVal<<"->";
		if (node->pLeft!=NULL)
		{
			Q.push(node->pLeft);
		}

		if (node->pRight!=NULL)
		{
			Q.push(node->pRight);
		}

		Q.pop();
	}

	cout<<endl;
}


// DFS的递归实现
void DFS_Recursive(Node* pRoot)
{
	if (pRoot==NULL)
		return;

	cout<<pRoot->nVal<<" ";

	if (pRoot->pLeft!=NULL)	
		DFS_Recursive(pRoot->pLeft);


	if (pRoot->pRight!=NULL)
		DFS_Recursive(pRoot->pRight);
	
}

// DFS的迭代实现版本(stack)
void DFS_Iterative(Node* pRoot)
{
	if (pRoot==NULL)
		return;

	stack<Node*> S;
	S.push(pRoot);

	while (!S.empty())
	{
		Node *node=S.top();
		cout<<node->nVal<<",";

		S.pop();

		if (node->pRight!=NULL)
		{
			S.push(node->pRight);
		}

		if (node->pLeft!=NULL)
		{
			S.push(node->pLeft);
		}
		
	}

}


// 打印树的信息
void PrintTree(Node* pRoot)
{
	if (pRoot==NULL)
		return;

	cout<<pRoot->nVal<<" ";

	if (pRoot->pLeft!=NULL)
	{
		PrintTree(pRoot->pLeft);
	}

	if (pRoot->pRight!=NULL)
	{
		PrintTree(pRoot->pRight);
	}
}

int main()
{
	Node *node1=new Node(4);
	Node *node2=new Node(5);
	Node *node3=new Node(6);

	Node* node4=new Node(2,node1,node2);
	Node* node5=new Node(3,node3);
	Node* node6=new Node(1,node4,node5);


	Node* pRoot = node6;
	//PrintTree(pRoot);
	//DFS_Recursive(pRoot);

	DFS_Iterative(pRoot);
	DestroyTree(pRoot);

	return 0;
}


Cracking the coding interview--问题与解答:http://hawstein.com/posts/ctci-solutions-contents.html

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