基于三叉链表存储结构的二叉树的不用栈的非递归遍历

三叉链表和二叉链表的不同在于,三叉链表多了一个parent指针域,指向双亲节点。便于访问双亲节点。

有了这个parent指针域,我们就能实现不用栈的非递归遍历二叉树。

现在,让我们来看看基于三叉链表存储结构的二叉树定义:

/***************************************************************************
* This is TriTree headfile
* **************************************************************************/

#ifndef TEST1_TRITREE_H_
#define TEST1_TRITREE_H_

class TriTNode;
typedef TriTNode *TriTree;
typedef int TElemType;

class TriTNode {  // The node complemented by triadius link list

public :
	TriTNode() {
  
  }
  TriTNode(TElemType data, TriTree parent);
	~TriTNode();

public :
	void Insert(TElemType data);
  void Unite(TriTree L, TriTree R);
public :
	TElemType data;
	TriTree lchild, rchild, parent;
};

#endif//TEST1_TRITREE_H_

因为这片博文只要讲遍历,因此,不在这里对二叉树的构造做解释,只是给出代码,不想看的可以直接跳过,看遍历代码。只需要知道,最后得出的二叉树是具有二叉排序树特征的就行了(如果左子树不为空,则左子树上的所有结点的值均小于根结点;如果它的右子树不为空,那么右子树所有的结点的值均大于根结点,它的左右子树也是二叉排序树)。

/*****************************************************************
* This is TriTree complemention file
* ****************************************************************/

#include "TriTree.h"
#include <iostream>
 
TriTNode::TriTNode(TElemType data, TriTree parent) {
    this->data = data;
	  lchild = NULL;
	  rchild = NULL;
	  this->parent = parent;
  }

void TriTNode::Insert(TElemType data) {
  if (data > this->data) {
    if (rchild != NULL) {
      rchild->Insert(data);
    }
    else {
      TriTree node_ptr = new TriTNode(data, this);
      rchild = node_ptr;
    }

  }
  else if (data < this->data) {
    if (lchild != NULL) {
      lchild->Insert(data);
    }
    else {
      TriTree node_ptr = new TriTNode(data, this);
      lchild = node_ptr;
    }
  }
  
}

void TriTNode::Unite(TriTree L, TriTree R) {
  if(lchild != NULL || rchild != NULL)
  {
    return ;
  }
  lchild = L;
  rchild = R;
  if (L != NULL) {
    L->parent = this;
  }
  if (R != NULL) {
    R->parent = this;
  }
}

好了,现在就到了,main函数了(注:CreateTriTree函数是构造整个二叉树的,可以不看,不会影响到遍历算法的理解。):

在这里先给出初始化的二叉树:

基于三叉链表存储结构的二叉树的不用栈的非递归遍历_第1张图片

 
 
/************************************************************************
* main.cpp
* ***********************************************************************/

#include "TriTree.h"
#include <iostream>

TriTree CreateTriTree(TElemType data[], const int n) {
  if(n <= 0) {
    return NULL;
  }
  TriTree T = new TriTNode(data[0], NULL);
  for (int i = 1; i < n; ++i) {
    T->Insert(data[i]);
  }

  return T;
}

void PreOrderTraverse_Recursion(TriTree T) {
  if (NULL == T) {
    return ;
  }
  std::cout << T->data << " ";
  PreOrderTraverse_Recursion(T->lchild);
  PreOrderTraverse_Recursion(T->rchild);
}

void InOrderTraverse_Recursion(TriTree T) {
  if (NULL == T) {
    return ;
  }
  InOrderTraverse_Recursion(T->lchild);
  std::cout << T->data << " ";
  InOrderTraverse_Recursion(T->rchild);
}

void PostOrderTraverse_Recursion(TriTree T) {
  if (NULL == T) {
    return ;
  }
  PostOrderTraverse_Recursion(T->lchild);
  PostOrderTraverse_Recursion(T->rchild);
  std::cout << T->data << " ";
}


void PreOrderTraverse_NoRecursion(TriTree T) {
  if (NULL == T) {
    return ;
  }
  TriTree p, pr;
  p = T;
  while (p != NULL) {
    std::cout << p->data << " ";
    if (p->lchild != NULL) {
      //循环实现的左子树的递归
      p = p->lchild;
    }
    else if (p->rchild != NULL){
      //如果左子树递归到底了,就递归右子树
      p = p->rchild;
    }
    else {
      //关键在于怎么回溯到双亲结点
      //这个循环是往回查找第一个有右子树的结点
      //当p == NULL的时候意味着,是从整棵树根结点往回查找。
      //当p->lchild != p时,表明,这是从右子树往回查找,继续往回查找
      //当p->lchild == p && p->rchild != NULL的时候,就找到了第一个没有被访问的右子树
      do {
        pr = p;
        p = p->parent;
      } while (p != NULL && (p->lchild != pr || NULL == p->rchild));
      if (p != NULL) {
        p = p->rchild;
      }
    }
  }
}

void InOrderTraverse_NoRecursion(TriTree T) {
  if (NULL == T) {
    return ;
  }
  TriTree p, pr;
  p = T;
  while(NULL != p)
  {
    if (p->lchild != NULL) {
      //和先序遍历不同,中序遍历是先递归左子树再输出结点。
      p = p->lchild;
    }
    else {
      //左子树递归结束,输出当前结点,并判断是否有右子树
      //如果有右子树,则递归右子树
      std::cout << p->data << " ";
      if (p->rchild != NULL) {
        p =p->rchild;
      }
      else {
        //回溯双亲结点,同样是找到第一个没有被访问的右子树
        //细微的差距就是,因为在递归左子树的过程中,并没有输出双亲结点。
        //因此,在回溯的过程中,如果是从左回溯双亲结点的话,要输出双亲结点
        //这个和递归的思想是一样的。
        pr = p;
        p = p->parent;
        while (p != NULL && (p->lchild != pr || NULL == p->rchild)) {
          if (p->lchild == pr) {
            std::cout << p->data << " ";
          }
          pr = p;
          p = p->parent;
        }
        if (NULL != p) {
          std::cout << p->data << " ";
          p = p->rchild;
        }
      }
    }
  }
}

void PostOrderTraverse_NoRecursion(TriTree T) {
  if (NULL == T) {
    return ;
  }
  TriTree p, pr;
  p = T;
  while (p != NULL) {
    if (p->lchild != NULL){
      p = p->lchild;
    }
    else {
      //在左子树递归结束的时候,判断当前结点是否有右子树
      //按照后序遍历的顺序,如果有右子树的话,是先输出右子树,再到根结点
      if (p->rchild != NULL) {
        p =p->rchild;
      }
      else {
        //在左子树递归结束的条件下,
        //如果没有右子树的话,就输出当前结点并回溯双亲结点。
        std::cout << p->data << " ";
        pr = p;
        p = p->parent;
        while(p != NULL && (p->lchild != pr || NULL == p->rchild)) {
          //如果是从右回溯的话,就说明,这时候的左子树和右子树都被输出了,
          //这时候双亲结点就应该被输出。
          if(p->rchild == pr || p->rchild == NULL) {
            std::cout << p->data << " ";
          }
          pr = p;
          p = p->parent;
        }
        if(NULL != p) {                    
          p = p->rchild;
        }
      }            
    }
  }

}

int main(void) {
  TElemType data[] = {4, 2, 1, 7, 5, 6, 3, 0, 8, 10, 9};
  TriTree T;
  T = CreateTriTree(data, sizeof(data) / sizeof(data[0]));

  std::cout << "PreOrderTraverse : " << std::endl;
  PreOrderTraverse_NoRecursion(T);
  std::cout << std::endl;
  PreOrderTraverse_Recursion(T);
  std::cout << std::endl;

  std::cout << "InOrderTraverse : " << std::endl;
  InOrderTraverse_NoRecursion(T);
  std::cout << std::endl;
  InOrderTraverse_Recursion(T);
  std::cout << std::endl;

  std::cout << "PostOrderTraverse : " << std::endl;
  PostOrderTraverse_NoRecursion(T);
  std::cout << std::endl;
  PostOrderTraverse_Recursion(T);
  std::cout << std::endl;

  system("PAUSE");
  return 0;
}


其实这种遍历方法并不难,关键是首先要理解递归是怎么做的。

以先序遍历为例:

递归的做法就是先访问头结点,然后递归左子树,然后递归右子树。

非递归的做法其实也是基于递归的思想的实现。通过循环实现递归深入。然后通过parent不断的回溯双亲结点,并在回溯的过程,找到没有被访问的右子树。

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