假設二叉數的數據元素爲字符,採用二叉鏈式存儲結構。請編碼實現二叉樹ADT,其中包括創建二叉樹、遍歷二叉樹(深度、廣度)、求二叉樹的深度(高度)、計算二叉樹的元素個數、計算二叉樹的葉子數、二叉樹的格式輸出等。
根據輸入的符號,執行相應的操作。如下:
C:創建二叉樹,創建成功輸出 “Created success!”。要求實現兩種創建算法。輸入數字“1" ,是根據完全前序序列創建二叉樹,#表示空結點(空子樹);下一行輸入二叉樹的完全前序序列。 輸入數字“2”,是根據二叉樹的前序和中序序列創建二叉樹,後面有三行,分別輸入元素個數、前序序列和中序序列。
H:求二叉樹的高度; 輸出: Height=高度
L:計算二叉樹的葉子數;輸出:Leaves=葉子個數
N:計算二叉樹中元素總個數;輸出:Nodes=結點個數
1:先序遍歷二叉樹;輸出:Preorder is:序列 .
2:中序遍歷二叉樹;輸出:Inorder is:序列 .
3:後序遍歷二叉樹;輸出:Postorder is:序列 .
4:廣度遍歷二叉樹;輸出:BFSorder is:序列 .
F:查找值爲x的結點個數;輸出:The count of x is 個數 .
P:以目錄縮格文本形式輸出所有節點。輸出:The tree is:(換行,下面各行是輸出的二叉樹)
X:退出
測試用例:
輸入:
test1:
C
1
ABC##DE#G##F###
H
L
N
1
2
3
4
F
A
P
X
result1:
Created success!
Height=5
Leaves=3
Nodes=7
Preorder is:A B C D E G F .
Inorder is:C B E G D F A .
Postorder is:C G E F D B A .
BFSorder is:A B C D E F G .
The count of A is 1
The tree is:
A
B
C
D
E
G
F
test2:
C
1
+-*1##2##-3##4##/+5##6##*7##8##
H
L
N
1
2
3
4
F
+
P
X
result2:
Created success!
Height=4
Leaves=8
Nodes=15
Preorder is:+ - * 1 2 - 3 4 / + 5 6 * 7 8 .
Inorder is:1 * 2 - 3 - 4 + 5 + 6 / 7 * 8 .
Postorder is:1 2 * 3 4 - - 5 6 + 7 8 * / + .
BFSorder is:+ - / * - + * 1 2 3 4 5 6 7 8 .
The count of + is 2
The tree is:
+
-
*
1
2
-
3
4
/
+
5
6
*
7
8
test3:
C
2
6
abdcef
dbaecf
H
L
N
1
2
3
4
F
+
P
X
result3:
Created success!
Height=3
Leaves=3
Nodes=6
Preorder is:a b d c e f .
Inorder is:d b a e c f .
Postorder is:d b e f c a .
BFSorder is:a b c d e f .
The count of + is 0
The tree is:
a
b
d
c
e
f
題意:
題目中比較難理解的是那個‘P’:“以目錄縮格文本形式輸出所有節點”,觀察樣例我們可以發現:按行輸出的順序來看,其實是按先根序列的順序輸出,然後每個節點前帶上當前節點所在的層數l*2-2的空格
思路:
由先序和中序序列建樹可以參考這篇文章,
節點數我們可以在建樹時就求出,葉子數和樹高可以使用層序遍歷求出,查找操作也可以通過層序遍歷完成。
#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstdio>
using namespace std;
struct node
{
char x;
node* lson;
node* rson;
int l;
node(){l=-1;}
};
char pre[1000],in[1000];
int Height=0,Nodes=0,Leaves=0;
void creat(node* &root,int l)///完全先序序列建樹
{
root=new node;
char c;cin>>c;
if(c=='#') root=NULL;
else
{
root->x=c;
Nodes++;
Height=max(l,Height);///計算層高
creat(root->lson,l+1);
creat(root->rson,l+1);
}
}
node* recreat(int prel,int prer,int inl, int inr)///先序中序建樹
{
if(prel>prer) return NULL;
node *root=new node;
root->x=pre[prel];
int k;
for(k=inl;k<inr;k++)
{
if(in[k]==pre[prel])
break;
}
int num=k-inl;
root->lson=recreat(prel+1,prel+1+num-1,inl,k-1);
root->rson=recreat(prel+num+1,prer,k+1,inr);
return root;
}
void order(node* Node,int type)///先中後序遍歷
{
if(Node==NULL) return;
if(type==1)cout<<Node->x<<" ";
order(Node->lson,type);
if(type==2)cout<<Node->x<<" ";
order(Node->rson,type);
if(type==3)cout<<Node->x<<" ";
}
int Findcnt=0;
char sign;
void LayerOrder(node* e,int type)///type=0計算層高和葉子數,type=1層序遍歷輸出,type=2查找sign有幾個
{
if(type==1) cout<<"BFSorder is:";
if(e==NULL) return;
e->l=1;
queue<node*> q;
q.push(e);
while(!q.empty())
{
node* temp=q.front();
if(type==2&&temp->x==sign) Findcnt++;
q.pop();
if(type==1)printf("%c ",temp->x);
if(temp->lson)
{
temp->lson->l=temp->l+1;
if(type==1)Height=max(Height,temp->lson->l);
q.push(temp->lson);
}
if(temp->rson)
{
temp->rson->l=temp->l+1;
if(type==0)Height=max(Height,temp->rson->l);
q.push(temp->rson);
}
if(type==0&&!temp->rson&&!temp->lson)///沒有左右孩子,說明到葉子節點
Leaves++;
}
if(type==1) cout<<".\n";
return;
}
void Porder(node* Node)///以目錄縮格文本形式輸出所有節點
{
if(Node==NULL) return;
for(int i=1;i<=Node->l*2-2;i++) cout<<' ';
cout<<Node->x<<'\n';
Porder(Node->lson);
Porder(Node->rson);
}
int main()
{
node* root;
char c;
for(int i=1;i<=11;i++)
{
cin>>c;
if(c=='C')
{
Nodes=Leaves=Height=0;
int t;cin>>t;
if(t==1) creat(root,1);
if(t==2)
{
int n;cin>>n;Nodes=n;
for(int i=0;i<n;i++) cin>>pre[i];
for(int i=0;i<n;i++) cin>>in[i];
root=recreat(0,n-1,0,n-1);///注意區間是(0,n-1),不是(0,n);否則會多0出來
}
LayerOrder(root,0);///計算層高和葉子數
cout<<"Created success!"<<endl;
}
if(c=='H') cout<<"Height="<<Height<<endl;
if(c=='L') cout<<"Leaves="<<Leaves<<endl;
if(c=='N') cout<<"Nodes="<<Nodes<<endl;
if(c=='1'||c=='2'||c=='3')
{
if(c=='1')cout<<"Preorder is:";
if(c=='2')cout<<"Inorder is:";
if(c=='3')cout<<"Postorder is:";
order(root,c-'0');
cout<<".\n";
}
if(c=='4') LayerOrder(root,1);
if(c=='F')
{
cin>>sign;
Findcnt=0;
LayerOrder(root,2);
cout<<"The count of "<<sign<<" is "<<Findcnt<<endl;
}
if(c=='P')
{
cout<<"The tree is:"<<endl;
Porder(root);
}
if(c=='X')return 0;
}
return 0;
}