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数据结构：二叉树及遍历

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数据结构+二叉树及遍历+PPT

数据结构+二叉树及遍历+PPT

课程13 课程
数据结构和算法
定义二叉树（ 定义二叉树（续） 完整二叉树：
指有 n 个节点且深度为 d ，且其节点对应深度为k 的完整二叉 树中序号从0到n − 1 的节点。
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满二叉树
完整二叉树
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课程13 课程
数据结构和算法
中序遍历（ 中序遍历（续）
I的右子树为空。 因此，移动到节点G。
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数据结构和算法
中序遍历（ 中序遍历（续） 访问节点 G。
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I
数据结构和算法
中序遍历（ 中序遍历（续）
H的右子树为空。 因此，移动到节点 B。
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二叉树的遍历及常用算法

二叉树的遍历及常用算法

⼆叉树的遍历及常⽤算法⼆叉树的遍历及常⽤算法遍历的定义:按照某种次序访问⼆叉树上的所有结点,且每个节点仅被访问⼀次;遍历的重要性:当我们需要对⼀颗⼆叉树进⾏,插⼊,删除,查找等操作时,通常都需要先遍历⼆叉树,所有说:遍历是⼆叉树的基本操作;遍历思路:⼆叉树的数据结构是递归定义(每个节点都可能包含相同结构的⼦节点),所以遍历也可以使⽤递归,即结点不为空则继续递归调⽤每个节点都有三个域,数据与,左孩⼦指针和右孩⼦之指针,每次遍历只需要读取数据,递归左⼦树,递归右⼦树,这三个操作三种遍历次序:根据访问三个域的不同顺序,可以有多种不同的遍历次序,⽽通常对于⼦树的访问都按照从左往右的顺序;设:L为遍历左⼦树,D为访问根结点,R为遍历右⼦树,且L必须位于R的前⾯可以得出以下三种不同的遍历次序:先序遍历操作次序为DLR,⾸先访问根结点，其次遍历根的左⼦树，最后遍历根右⼦树，对每棵⼦树同样按这三步(先根、后左、再右)进⾏中序遍历操作次序为LDR,⾸先遍历根的左⼦树，其次访问根结点，最后遍历根右⼦树，对每棵⼦树同样按这三步(先左、后根、再右)进⾏后序遍历操作次序为LRD,⾸先遍历根的左⼦树，其次遍历根的右⼦树，最后访问根结点，对每棵⼦树同样按这三步(先左、后右、最后根)进⾏层次遍历层次遍历即按照从上到下从左到右的顺序依次遍历所有节点,实现层次遍历通常需要借助⼀个队列,将接下来要遍历的结点依次加⼊队列中;遍历的应⽤“遍历”是⼆叉树各种操作的基础，可以在遍历过程中对结点进⾏各种操作，如:对于⼀棵已知⼆叉树求⼆叉树中结点的个数求⼆叉树中叶⼦结点的个数;求⼆叉树中度为1的结点个数求⼆叉树中度为2的结点个数5求⼆叉树中⾮终端结点个数交换结点左右孩⼦判定结点所在层次等等...C语⾔实现:#include <stdio.h>//⼆叉链表数据结构定义typedef struct TNode {char data;struct TNode *lchild;struct TNode *rchild;} *BinTree, BinNode;//初始化//传⼊⼀个指针令指针指向NULLvoid initiate(BinTree *tree) {*tree = NULL;}//创建树void create(BinTree *BT) {printf("输⼊当前结点值: (0则创建空节点)\n");char data;scanf(" %c", &data);//连续输⼊整形和字符时.字符变量会接受到换⾏,所以加空格if (data == 48) {*BT = NULL;return;} else {//创建根结点//注意开辟的空间⼤⼩是结构体的⼤⼩⽽不是结构体指针⼤⼩,写错了不会⽴马产⽣问题,但是后续在其中存储数据时极有可能出现内存访问异常(飙泪....) *BT = malloc(sizeof(struct TNode));//数据域赋值(*BT)->data = data;printf("输⼊节点 %c 的左孩⼦ \n", data);create(&((*BT)->lchild));//递归创建左⼦树printf("输⼊节点 %c 的右孩⼦ \n", data);create(&((*BT)->rchild));//递归创建右⼦树}}//求双亲结点(⽗结点)BinNode *Parent(BinTree tree, char x) {if (tree == NULL)return NULL;else if ((tree->lchild != NULL && tree->lchild->data == x) || (tree->rchild != NULL && tree->rchild->data == x))return tree;else{BinNode *node1 = Parent(tree->lchild, x);BinNode *node2 = Parent(tree->rchild, x);return node1 != NULL ? node1 : node2;}}//先序遍历void PreOrder(BinTree tree) {if (tree) {//输出数据printf("%c ", tree->data);//不为空则按顺序继续递归判断该节点的两个⼦节点PreOrder(tree->lchild);PreOrder(tree->rchild);}}//中序void InOrder(BinTree tree) {if (tree) {InOrder(tree->lchild);printf("%c ", tree->data);InOrder(tree->rchild);}}//后序void PostOrder(BinTree tree) {if (tree) {PostOrder(tree->lchild);PostOrder(tree->rchild);printf("%c ", tree->data);}}//销毁结点递归free所有节点void DestroyTree(BinTree *tree) {if (*tree != NULL) {printf("free %c \n", (*tree)->data);if ((*tree)->lchild) {DestroyTree(&((*tree)->lchild));}if ((*tree)->rchild) {DestroyTree(&((*tree)->rchild));}free(*tree);*tree = NULL;}}// 查找元素为X的结点使⽤的是层次遍历BinNode *FindNode(BinTree tree, char x) {if (tree == NULL) {return NULL;}//队列BinNode *nodes[1000] = {};//队列头尾位置int front = 0, real = 0;//将根节点插⼊到队列尾nodes[real] = tree;real += 1;//若队列不为空则继续while (front != real) {//取出队列头结点输出数据BinNode *current = nodes[front];if (current->data == x) {return current;}front++;//若当前节点还有⼦(左/右)节点则将结点加⼊队列if (current->lchild != NULL) {nodes[real] = current->lchild;real++;}if (current->rchild != NULL) {nodes[real] = current->rchild;real++;}}return NULL;}//层次遍历// 查找元素为X的结点使⽤的是层次遍历void LevelOrder(BinTree tree) {if (tree == NULL) {return;}//队列BinNode *nodes[1000] = {};//队列头尾位置int front = 0, real = 0;//将根节点插⼊到队列尾nodes[real] = tree;real += 1;//若队列不为空则继续while (front != real) {//取出队列头结点输出数据BinNode *current = nodes[front];printf("%2c", current->data);front++;//若当前节点还有⼦(左/右)节点则将结点加⼊队列if (current->lchild != NULL) {nodes[real] = current->lchild;real++;}if (current->rchild != NULL) {nodes[real] = current->rchild;real++;}}}//查找x的左孩⼦BinNode *Lchild(BinTree tree, char x) {BinTree node = FindNode(tree, x);if (node != NULL) {return node->lchild;}return NULL;}//查找x的右孩⼦BinNode *Rchild(BinTree tree, char x) {BinTree node = FindNode(tree, x);if (node != NULL) {return node->rchild;}return NULL;}//求叶⼦结点数量int leafCount(BinTree *tree) {if (*tree == NULL)return 0;//若左右⼦树都为空则该节点为叶⼦,且后续不⽤接续递归了else if (!(*tree)->lchild && !(*tree)->rchild)return 1;else//若当前结点存在⼦树,则递归左右⼦树, 结果相加return leafCount(&((*tree)->lchild)) + leafCount(&((*tree)->rchild));}//求⾮叶⼦结点数量int NotLeafCount(BinTree *tree) {if (*tree == NULL)return 0;//若该结点左右⼦树均为空,则是叶⼦,且不⽤继续递归else if (!(*tree)->lchild && !(*tree)->rchild)return 0;else//若当前结点存在左右⼦树,则是⾮叶⼦结点(数量+1),在递归获取左右⼦树中的⾮叶⼦结点,结果相加 return NotLeafCount(&((*tree)->lchild)) + NotLeafCount(&((*tree)->rchild)) + 1;}//求树的⾼度(深度)int DepthCount(BinTree *tree) {if (*tree == NULL)return 0;else{//当前节点不为空则深度+1 在加上⼦树的⾼度,int lc = DepthCount(&((*tree)->lchild)) + 1;int rc = DepthCount(&((*tree)->rchild)) + 1;return lc > rc?lc:rc;// 取两⼦树深度的最⼤值 }}//删除左⼦树void RemoveLeft(BinNode *node){if (!node)return;if (node->lchild)DestroyTree(&(node->lchild));node->lchild = NULL;}//删除右⼦树void RemoveRight(BinNode *node){if (!node)return;if (node->rchild)DestroyTree(&(node->rchild));node->rchild = NULL;}int main() {BinTree tree;create(&tree);BinNode *node = Parent(tree, 'G');printf("G的⽗结点为%c\n",node->data);BinNode *node2 = Lchild(tree, 'D');printf("D的左孩⼦结点为%c\n",node2->data);BinNode *node3 = Rchild(tree, 'D');printf("D的右孩⼦结点为%c\n",node3->data);printf("先序遍历为:");PreOrder(tree);printf("\n");printf("中序遍历为:");InOrder(tree);printf("\n");printf("后序遍历为:");PostOrder(tree);printf("\n");printf("层次遍历为:");LevelOrder(tree);printf("\n");int a = leafCount(&tree);printf("叶⼦结点数为%d\n",a);int b = NotLeafCount(&tree);printf("⾮叶⼦结点数为%d\n",b);int c = DepthCount(&tree);printf("深度为%d\n",c);//查找F节点BinNode *node4 = FindNode(tree,'C');RemoveLeft(node4);printf("删除C的左孩⼦后遍历:");LevelOrder(tree);printf("\n");RemoveRight(node4);printf("删除C的右孩⼦后遍历:");LevelOrder(tree);printf("\n");//销毁树printf("销毁树 \n");DestroyTree(&tree);printf("销毁后后遍历:");LevelOrder(tree);printf("\n");printf("Hello, World!\n");return 0;}测试:测试数据为下列⼆叉树:运⾏程序复制粘贴下列内容:ABDGHECKFIJ特别感谢:iammomo。

二叉树的遍历实验报告

二叉树的遍历实验报告

二叉树的遍历实验报告二叉树的遍历实验报告引言：二叉树是一种常见的数据结构，它由节点和连接节点的边组成。

在实际应用中，我们经常需要对二叉树进行遍历，以便对其中的节点进行访问和操作。

本次实验旨在探索二叉树的遍历算法，并通过实验验证其正确性和效率。

一、二叉树的定义和基本操作二叉树是一种特殊的树结构，每个节点最多有两个子节点，分别称为左子节点和右子节点。

根据节点的访问顺序，二叉树的遍历可以分为前序遍历、中序遍历和后序遍历三种方式。

前序遍历是指先访问根节点，然后按照左子树、右子树的顺序递归地进行遍历；中序遍历是指先按照左子树、根节点、右子树的顺序递归地进行遍历；后序遍历是指先按照左子树、右子树、根节点的顺序递归地进行遍历。

二、实验设计和方法为了验证二叉树的遍历算法的正确性和效率，我们设计了以下实验方案：1. 构建二叉树：我们首先构建一个具有一定规模的二叉树，以模拟实际应用中的情况。

为了方便起见，我们选择随机生成一棵二叉树，并确保其结构合理。

2. 实现遍历算法：我们根据前文所述的遍历方式，实现了相应的遍历算法。

在实现过程中，我们考虑到了递归和迭代两种方式，并分别进行了实验比较。

3. 遍历实验：我们使用不同规模的二叉树进行遍历实验，并记录遍历的结果和所花费的时间。

通过对比不同规模下不同遍历方式的结果和时间，我们可以评估遍历算法的效率和准确性。

三、实验结果和分析在实验中，我们构建了一棵具有1000个节点的二叉树，并分别使用前序、中序和后序遍历算法进行遍历。

通过实验结果的比较，我们得出以下结论：1. 遍历结果的正确性：无论是前序、中序还是后序遍历，我们都能够正确地访问到二叉树中的每个节点。

这表明我们所实现的遍历算法是正确的。

2. 遍历算法的效率：在1000个节点的二叉树中，我们发现中序遍历算法的执行时间最短，后序遍历算法的执行时间最长，前序遍历算法的执行时间居中。

这是因为中序遍历算法在访问节点时可以尽可能地减少递归次数，而后序遍历算法需要递归到最深层才能返回。

数据结构实验五(二叉树的建立及遍历)题目和源程序

数据结构实验五(二叉树的建立及遍历)题目和源程序

实验5：二叉树的建立及遍历（第十三周星期三7、8节）一、实验目的1．学会实现二叉树结点结构和对二叉树的基本操作。

2．掌握对二叉树每种操作的具体实现，学会利用递归方法编写对二叉树这种递归数据结构进行处理的算法。

二、实验要求1．认真阅读和掌握和本实验相关的教材内容。

2．编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。

3．整理并上交实验报告。

三、实验内容1．编写程序任意输入二叉树的结点个数和结点值，构造一棵二叉树，采用三种递归遍历算法(前序、中序、后序)对这棵二叉树进行遍历并计算出二叉树的高度。

2 .编写程序生成下面所示的二叉树，并采用中序遍历的非递归算法对此二叉树进行遍历。

四、思考与提高1．如何计算二叉链表存储的二叉树中度数为1的结点数？2．已知有—棵以二叉链表存储的二叉树，root指向根结点，p指向二叉树中任一结点，如何求从根结点到p所指结点之间的路径?/*----------------------------------------* 05-1_递归遍历二叉树.cpp -- 递归遍历二叉树的相关操作* 对递归遍历二叉树的每个基本操作都用单独的函数来实现* 水上飘2009年写----------------------------------------*/// ds05.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include "stdafx.h"#include <iostream>typedef char ElemType;using namespace std;typedef struct BiTNode {ElemType data;//左右孩子指针BiTNode *lchild, *rchild;}BiTNode, *BiTree;//动态输入字符按先序创建二叉树void CreateBiTree(BiTree &T) {char ch;ch = cin.get();if(ch == ' ') {T = NULL;}else {if(ch == '\n') {cout << "输入未结束前不要输入回车，""要结束分支请输入空格！" << endl;}else {//生成根结点T = (BiTNode * )malloc(sizeof(BiTNode));if(!T)cout << "内存分配失败！" << endl;T->data = ch;//构造左子树CreateBiTree(T->lchild);//构造右子树CreateBiTree(T->rchild);}}}//输出e的值ElemType PrintElement(ElemType e) { cout << e << " ";return e;}//先序遍历void PreOrderTraverse(BiTree T) { if (T != NULL) {//打印结点的值PrintElement(T->data);//遍历左孩子PreOrderTraverse(T->lchild);//遍历右孩子PreOrderTraverse(T->rchild);}}//中序遍历void InOrderTraverse(BiTree T) {if (T != NULL) {//遍历左孩子InOrderTraverse(T->lchild);//打印结点的值PrintElement(T->data);//遍历右孩子InOrderTraverse(T->rchild);}}//后序遍历void PostOrderTraverse(BiTree T) { if (T != NULL) {//遍历左孩子PostOrderTraverse(T->lchild);//遍历右孩子PostOrderTraverse(T->rchild);//打印结点的值PrintElement(T->data);}}//按任一种遍历次序输出二叉树中的所有结点void TraverseBiTree(BiTree T, int mark) {if(mark == 1) {//先序遍历PreOrderTraverse(T);cout << endl;}else if(mark == 2) {//中序遍历InOrderTraverse(T);cout << endl;}else if(mark == 3) {//后序遍历PostOrderTraverse(T);cout << endl;}else cout << "选择遍历结束！" << endl;}//输入值并执行选择遍历函数void ChoiceMark(BiTree T) {int mark = 1;cout << "请输入，先序遍历为1，中序为2，后序为3，跳过此操作为0：";cin >> mark;if(mark > 0 && mark < 4) {TraverseBiTree(T, mark);ChoiceMark(T);}else cout << "此操作已跳过！" << endl;}//求二叉树的深度int BiTreeDepth(BiTNode *T) {if (T == NULL) {//对于空树，返回0并结束递归return 0;}else {//计算左子树的深度int dep1 = BiTreeDepth(T->lchild);//计算右子树的深度int dep2 = BiTreeDepth(T->rchild);//返回树的深度if(dep1 > dep2)return dep1 + 1;elsereturn dep2 + 1;}}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){BiTNode *bt;bt = NULL; //将树根指针置空cout << "输入规则：" << endl<< "要生成新结点，输入一个字符，""不要生成新结点的左孩子，输入一个空格，""左右孩子都不要，输入两个空格，""要结束，输入多个空格（越多越好）,再回车！"<< endl << "按先序输入：";CreateBiTree(bt);cout << "树的深度为：" << BiTreeDepth(bt) << endl;ChoiceMark(bt);return 0;}/*----------------------------------------* 05-2_构造二叉树.cpp -- 构造二叉树的相关操作* 对构造二叉树的每个基本操作都用单独的函数来实现* 水上飘2009年写----------------------------------------*/// ds05-2.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include "stdafx.h"#include <iostream>#define STACK_INIT_SIZE 100 //栈的存储空间初始分配量#define STACKINCREMENT 10 //存储空间分配增量typedef char ElemType; //元素类型using namespace std;typedef struct BiTNode {ElemType data; //结点值BiTNode *lchild, *rchild; //左右孩子指针}BiTNode, *BiTree;typedef struct {BiTree *base; //在栈构造之前和销毁之后，base的值为空BiTree *top; //栈顶指针int stacksize; //当前已分配的存储空间，以元素为单位}SqStack;//构造一个空栈void InitStack(SqStack &s) {s.base = (BiTree *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(BiTree));if(!s.base)cout << "存储分配失败！" << endl;s.top = s.base;s.stacksize = STACK_INIT_SIZE;}//插入元素e为新的栈顶元素void Push(SqStack &s, BiTree e) {//栈满，追加存储空间if ((s.top - s.base) >= s.stacksize) {s.base = (BiTree *)malloc((STACK_INIT_SIZE+STACKINCREMENT) * sizeof(BiTree));if(!s.base)cout << "存储分配失败！" << endl;s.top = s.base + s.stacksize;s.stacksize += STACK_INIT_SIZE;}*s.top++ = e;}//若栈不空，则删除s的栈顶元素，并返回其值BiTree Pop(SqStack &s) {if(s.top == s.base)cout << "栈为空，无法删除栈顶元素！" << endl;s.top--;return *s.top;}//按先序输入字符创建二叉树void CreateBiTree(BiTree &T) {char ch;//接受输入的字符ch = cin.get();if(ch == ' ') {//分支结束T = NULL;} //if' 'endelse if(ch == '\n') {cout << "输入未结束前不要输入回车，""要结束分支请输入空格！（接着输入）" << endl;} //if'\n'endelse {//生成根结点T = (BiTNode * )malloc(sizeof(BiTree));if(!T)cout << "内存分配失败！" << endl;T->data = ch;//构造左子树CreateBiTree(T->lchild);//构造右子树CreateBiTree(T->rchild);} //Create end}//输出e的值，并返回ElemType PrintElement(ElemType e) {cout << e << " ";return e;}//中序遍历二叉树的非递归函数void InOrderTraverse(BiTree p, SqStack &S) {cout << "中序遍历结果：";while(S.top != S.base || p != NULL) {if(p != NULL) {Push(S,p);p = p->lchild;} //if NULL endelse {BiTree bi = Pop(S);if(!PrintElement(bi->data))cout << "输出其值未成功！" << endl;p = bi->rchild;} //else end} //while endcout << endl;}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){BiTNode *bt;SqStack S;InitStack(S);bt = NULL; //将树根指针置空cout << "老师要求的二叉树序列（‘空’表示空格）：""12空空346空空空5空空，再回车！"<< endl << "请按先序输入一个二叉树序列（可另输入，但要为先序），""无左右孩子则分别输入空格。

数据结构二叉树遍历实验报告

数据结构二叉树遍历实验报告

数据结构二叉树遍历实验报告数据结构二叉树遍历实验报告一、引言本文档旨在详细介绍二叉树遍历的实验过程和结果。

二叉树是一种在计算机科学领域常用的数据结构，通过遍历二叉树可以获取树中的所有节点数据。

本实验将分别介绍前序遍历、中序遍历和后序遍历这三种常见的遍历方法。

二、实验目的本实验的目的是通过实际操作，加深对二叉树遍历方法的理解，并验证这些遍历方法的正确性和效率。

三、实验环境本实验使用的环境如下：●操作系统: Windows 10●开发工具: Visual Studio Code●编程语言: C++四、实验步骤1.创建二叉树数据结构1.1 定义二叉树节点的结构，包含数据和左右子节点指针。

1.2 创建一个二叉树类，包含插入节点、删除节点、查找节点等方法。

1.3 使用已有的数据集构建二叉树，确保树的结构合理。

2.前序遍历前序遍历是先访问根节点，然后递归地遍历左子树和右子树。

2.1 以递归方式实现前序遍历。

2.2 以迭代方式实现前序遍历。

3.中序遍历中序遍历是先遍历左子树，然后访问根节点，最后遍历右子树。

3.1 以递归方式实现中序遍历。

3.2 以迭代方式实现中序遍历。

4.后序遍历后序遍历是先遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根节点。

4.1 以递归方式实现后序遍历。

4.2 以迭代方式实现后序遍历。

五、实验结果1.前序遍历结果：[节点1数据] [节点2数据] [节点4数据] [节点5数据] [节点3数据]2.中序遍历结果：[节点4数据] [节点2数据] [节点5数据] [节点1数据] [节点3数据]3.后序遍历结果：[节点4数据] [节点5数据] [节点2数据] [节点3数据] [节点1数据]六、实验分析通过实验结果可以看出，不同的遍历顺序得到的节点顺序也不同。

前序遍历先访问根节点，中序遍历先遍历左子树，后序遍历先遍历右子树。

根据需要，可以选择合适的遍历方法来处理二叉树的节点数据。

七、结论本实验验证了前序遍历、中序遍历和后序遍历的正确性，并且对比了它们的不同。

数据结构实验报告 二叉树

数据结构实验报告 二叉树

数据结构实验报告二叉树数据结构实验报告：二叉树引言：数据结构是计算机科学中的重要基础，它为我们提供了存储和组织数据的方式。

二叉树作为一种常见的数据结构，广泛应用于各个领域。

本次实验旨在通过实践，深入理解二叉树的概念、性质和操作。

一、二叉树的定义与性质1.1 定义二叉树是一种特殊的树结构，每个节点最多有两个子节点，分别称为左子节点和右子节点。

二叉树可以为空树，也可以是由根节点和左右子树组成的非空树。

1.2 基本性质（1）每个节点最多有两个子节点；（2）左子树和右子树是有顺序的，不能颠倒；（3）二叉树的子树仍然是二叉树。

二、二叉树的遍历2.1 前序遍历前序遍历是指首先访问根节点，然后按照先左后右的顺序遍历左右子树。

在实际应用中，前序遍历常用于复制一颗二叉树或创建二叉树的副本。

2.2 中序遍历中序遍历是指按照先左后根再右的顺序遍历二叉树。

中序遍历的结果是一个有序序列，因此在二叉搜索树中特别有用。

2.3 后序遍历后序遍历是指按照先左后右再根的顺序遍历二叉树。

后序遍历常用于计算二叉树的表达式或释放二叉树的内存。

三、二叉树的实现与应用3.1 二叉树的存储结构二叉树的存储可以使用链式存储或顺序存储。

链式存储使用节点指针连接各个节点，而顺序存储则使用数组来表示二叉树。

3.2 二叉树的应用（1）二叉搜索树：二叉搜索树是一种特殊的二叉树，它的左子树上的节点都小于根节点，右子树上的节点都大于根节点。

二叉搜索树常用于实现查找、插入和删除等操作。

（2）堆：堆是一种特殊的二叉树，它满足堆序性质。

堆常用于实现优先队列，如操作系统中的进程调度。

（3）哈夫曼树：哈夫曼树是一种带权路径最短的二叉树，常用于数据压缩和编码。

四、实验结果与总结通过本次实验，我成功实现了二叉树的基本操作，包括创建二叉树、遍历二叉树和查找节点等。

在实践中，我进一步理解了二叉树的定义、性质和应用。

二叉树作为一种重要的数据结构，在计算机科学中有着广泛的应用，对于提高算法效率和解决实际问题具有重要意义。

数据结构二叉树先序中序后序考研题目

数据结构二叉树先序中序后序考研题目

数据结构二叉树先序中序后序考研题目
摘要：
一、二叉树的基本概念和性质
二、二叉树的遍历方式
三、考研题目中关于二叉树的问题
正文：
一、二叉树的基本概念和性质
二叉树是一种非常重要的数据结构，在计算机科学中有着广泛的应用。

它由一个根节点和两个子节点组成，每个节点也可以有零个或多个子节点。

二叉树具有以下几个重要的性质：
1.每个节点最多只有两个子节点，即左子节点和右子节点。

2.所有节点的左子节点都比它小，所有节点的右子节点都比它大。

3.每个节点的左子树和右子树也是二叉树。

二、二叉树的遍历方式
二叉树的遍历方式有三种：先序遍历、中序遍历和后序遍历。

先序遍历：根节点- > 左子树- > 右子树
中序遍历：左子树- > 根节点- > 右子树
后序遍历：左子树- > 右子树- > 根节点
三、考研题目中关于二叉树的问题
在考研题目中，关于二叉树的问题通常涉及以下几个方面：
1.二叉树的遍历：要求根据二叉树的结构，写出其先序遍历、中序遍历或
后序遍历。

2.二叉树的应用：要求利用二叉树解决具体问题，例如求二叉树的高度、求两个二叉树的最近公共祖先等。

3.二叉树的结构：要求根据二叉树的遍历结果，画出其结构图或者判断其是否存在。

以上就是关于数据结构中二叉树的基本概念、遍历方式和在考研题目中的应用的介绍。

数据结构-二叉树的存储结构和遍历

数据结构-二叉树的存储结构和遍历

return(p); }
建立二叉树
以字符串的形式“根左子树右子树”定义 一棵二叉树
1）空树 2）只含一个根 结点的二叉树 A 3）
B C
A
以空白字符“ ”表示
以字符串“A ”表示
D
以下列字符串表示 AB C D
建立二叉树 A B C C
T
A ^ B ^ C^ ^ D^
D
建立二叉树
Status CreateBiTree(BiTree &T) {
1 if (!T) return;
2 Inorder(T->lchild, visit); // 遍历左子树 3 visit(T->data); } // 访问结点 4 Inorder(T->rchild, visit); // 遍历右子树
后序（根）遍历
若二叉树为空树，则空操
根
左 子树
右 子树
作；否则， （1）后序遍历左子树； （2）后序遍历右子树； （3）访问根结点。
统计二叉树中结点的个数
遍历访问了每个结点一次且仅一次
设置一个全局变量count=0
将visit改为:count++
统计二叉树中结点的个数
void PreOrder (BiTree T){ if (! T ) return; count++; Preorder( T->lchild); Preorder( T->rchild); } void Preorder (BiTree T,void( *visit)(TElemType& e)) { // 先序遍历二叉树 1 if (!T) return; 2 visit(T->data); // 访问结点 3 Preorder(T->lchild, visit); // 遍历左子树 4 Preorder(T->rchild, visit);// 遍历右子树 }
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2. 非空二叉树的第i 层最多有2i–1个结点(i1)。
证明(采用归纳法) (1).当i=1时,结论显然正确。非空二叉树的第1层 有且仅有一个结点,即树的根结点. (2).假设对于第j层(1ji–1)结论也正确,即第j层 最多有2j-1个结点. (3).由定义可知, 二叉树中每个结点最多只能有 两个孩子结点。若第i–1层的每个结点都有两 棵非空子树,则第i层的结点数目达到最大.而 第i–1层最多有2i–2个结点已由假设证明,于是, 应有
(2) 二叉链表存储结构 结点的结构如下:
typedef struct node
{ ElemType data;
struct node *lchild,*rchild;
} BTNode, * BiTree;
其中： data表示值域，用于存储对应的数据元素 , lchild和rchild分别表示左指针域和右指针域，用于分 别存储左孩子结点和右孩子结点 ( 即左、右子树的根 结点)的存储位置。
即： k= log2n +1
性质6: 如果对一棵有n 个结点的完全二叉树 (其深度 为log2n + 1) 的结点按层序编号 (从第一层到第log2n + 1 层，每层从左到右)，则对任一结点i (1 i n)，有： (1)若i＝1，则i为根，无双亲，若i>1，则双亲为i/2
#define MaxTree 100 typedef TElemType SqBiTree[MaxTree]; SqBiTree bt;
采用一维数组，按层序顺序依 次存储二叉树的每一个结点。 如下图所示：
4 D 8 H
1 2 B 5 E 9 10 I J
A C 6 F 11 K G 3 7
完全二叉树
练习3：
后序序列：g d b e i h f c a
层次遍历
从第一层开始，同一层从左到右。
一般借助队列进行层次遍历。
B
A
F
ABFCGDEH
D
C
G
E
H
6.3.2 二叉树遍历的递归算法
由二叉树的 先序、中序和后序 遍历过程直接得到如 下三种递归算法如下： void PreOrder(BiTree b) { //先序遍历的递归算法
(2)若2i>n，则i无左孩子，否则i的左孩子为2i。
(3)若2i+1>n，则i无右孩子，否则i的右孩子为2i+1。
1
i=1 只有根结点
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 12 13 14 15
编号i=4 双亲为i/2 =2 左子树为2i=8 右子树为2i+1=9 编号i=5 双亲为i/2 =2 左子树为2i=10 右子树为2i+1=11 i=8,2i>n 无左子树
A 2 B 4 D 8 H I 9 10 J E 11 12 K L 5 6 F 13 14 M N G 15 O C 3 7
满二叉树
若二叉树中最多只有最下面两层的结点的度数可以 小于2,并且最下面一层的叶结点都依次排列在该层最左 边的位置上 , 则这样的二叉树称为完全二叉树。如下图 所示为一棵完全二叉树。同样可以对完全二叉树中每个 结点进行连续编号 , 编号的方法同满二叉树相同。图中 每个结点外边的数字为对该结点的编号。
2 2 i –2 = 2 i – 1
3. 深度为h 的非空二叉树最多有2h –1个结点。 证明: 由性质1可知,若深度为h的二叉树的每一层
的结点数目都达到各自所在层的最大值,则二叉
树的结点总数一定达到最大。即有 20+21+22+…+2i-1+ …+2h-1 = 2h-1
4. 若非空二叉树有n0个叶结点,有n2个度为2的 结点,则 n0=n2+1
1 A C 5 D 8 H I 9 10 J E 11 K 6 F G 3 7 2 B 4
完全二叉树
满二叉树
完全二叉树
6.2.2 二叉树性质
1. 具有n个结点的非空二叉树共有n–1个分支。 证明:
除了根结点以外，每个结点有且仅有一个 双亲结点，即每个结点与其双亲结点之间仅有 一个分支存在， 因此，具有n个结点的非空二 叉树的分支总数为n–1。
练习3：
先序序列：a b d g c e f h i
中序遍历
若被遍历的二叉树非空, 则：
B C D E
A F G H
(1)中序遍历左子树；
(2)访问根结点；
(3)中序遍历右子树。
中序序列：BDCEAGHF
练习1：
中序序列：a + b * c - d - e / f
练习2：
中序序列：d f e b a g c
A B C
A
B F
∧
∧
C
D G
E
D
∧
E
∧
∧
F
∧
∧
G
∧Hale Waihona Puke (a)(b)二叉树及其二叉链表存储结构
两种存储结构的转换
A B C A
B F
∧
∧
C
D G
E
D
∧
E
∧
∧
F
∧
∧
G
∧
(a)
(b)
ABCD
1 2 3 4 5
E F
6 7 8 (c)
G
9 10 11 12 13 14 15
下面根据二叉树的顺序存储结构画出其二叉链表存储结构
证明:
设该二叉树有n1个度为1的结点,结点总数 为 n, 有 n=n0+n1+n2 --------(1) 设二叉树的分支数目为B，根据性质1，有 B=n-1 -------- (2) 这些分支来自度于为1的结点与度为2结点,即： B=n1+2n2 ---------(3) 联列关系(1),(2)与(3),可得到 n0=n2+1
递归定义
二叉树有五种基本形态 , 如下图所示 , 任何复杂 的二叉树都是这五种基本形态的复合。
下面两种说法正确与否? 应该怎样说才合适?
1. 度为2 的树 是二叉树。
结论:子树有严格的左右 之分且度≤2的树是二叉树。
2. 具有三个结点的 树 可以有以下五种形态:
结论:具有三 个结点的树只有 两种形态。
通过性质6把非线性结构轻易转化成了线性结构。
6.2.3
二叉树存储结构
二叉树的顺序存储结构 二叉树的链式存储结构
(1) 二叉树的顺序存储结构
1. 完全二叉树的顺序存储结构
根据完全二叉树的性质6 ,对于深度为h 的完全二 叉树, 将树中所有结点的数据信息按照编号的顺序依 次存储到一维数组BT[1:2h-1]中,由于编号与数组下标 一一对应, 该数组就是该完全二叉树的顺序存储结构。
J
I
BT[1:15]
A B C D E F G H J I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
结论
对于一般二叉树, 只须在二叉树中“添加”一 些实际上二叉树中并不存在的“虚结点” ( 可以认 为这些结点的数据信息为空), 使其在形式上成为一 棵“完全二叉树”, 然后按照完全二叉树的顺序存 储结构的构造方法将所有结点的数据信息依次存放 于数组BT[1: 2h -1]中。
（2）如何遍历二叉树？
二叉树是一种非线性结构，而遍历的结果是一个线性 的结点序列。 D 考虑二叉树的结构… 根据二叉树的结构，分为三部分： R L 左子树 L D 根结点 R 右子树
A B D
G E C F
（3）遍历二叉树的方法
先序遍历 DLR 中序遍历 LDR
后序遍历 LRD
由于左右子树也是二叉树，属于递归结构，所以常
结点数为3的二叉树有三种形态：
二叉树的主要术语
左 孩子 双亲
根
右 孩子
叶子
叶子 是没有孩 子的结点。
二叉树的表示
从定义看到，二叉树是一种特殊的树，其表
示法也与树的表示法一样，有树形表示法、文氏
图表示法、凹入表示法和括号表示法等。
两种特殊形态的二叉树
在一棵二叉树中 , 如果所有分支结点都有左孩子 结点和右孩子结点 , 并且叶子结点都集中在二叉树的 最下一层，这样的二叉树称为满二叉树。下图所示就 是一棵满二叉树。可以对满二叉树的结点进行连续编 号 , 约定编号从树根为 1 开始 , 按照层数从小到大、同 一层从左到右的次序进行。图中每个结点外边的数字 为对该结点的编号。 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
A B C D E F GHI J K
利用性质6实现线性结构和非线性结构的灵活转换。
2.一般二叉树的顺序存储结构
通过虚设部分结点，使其变成相应的完全二叉树。
1
A
2
3
B
5
C E
6 7
“完全二叉树”
G
4 8
D
9
10
F
13
H
11 12
visit(b->data); //访问根结点
InOrder(b->rchild);
}
}
void PostOrder(BiTree b) { if (b!=NULL) { PostOrder(b->lchild);
//后序遍历递归算法
PostOrder(b->rchild);
visit(b->data); //访问根结点
}
}
T
+ * ∧ a ∧ ∧ b ∧
-
/
/\ d /\
∧ e ∧
∧ c ∧
a*(b-c)+d/e
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