C語言實現二叉樹的遞歸和非遞歸算法的基本操作

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define STACKINITSIZE 100
#define STACKINCREASESIZE 20

typedef char ElemType;
//樹結構
typedef struct tree
{
    ElemType data;
    struct tree * lchild;
    struct tree * rchild;
    unsigned int isOut;   //專爲後序遍歷設置的，0爲不需要被輸出，1爲需要被輸出
}TreeNode,*Tree;

//棧結構
typedef struct stack
{
    Tree * base;
    Tree * top;
    int stacksize;
}Sqstack;


/*****************棧的操作聲明********************/

//初始化棧
void InitStack( Sqstack &s );
//元素入棧
void Push( Sqstack &s, Tree e );
//獲得棧頂元素
void GetTop( Sqstack s, Tree &e );
//彈出棧頂元素
void Pop( Sqstack &s, Tree &e );
//判斷棧是否爲空，爲空返回1，否則返回0
int StackEmpty( Sqstack s );

/*****************棧的操作聲明********************/


/*****************樹的操作聲明********************/
//創建樹,以先序序列建立樹
void CreateTree(Tree &t);
//遞歸先序遍歷
void PreOrder(Tree t);
//非遞歸先序遍歷
void PreOrder1(Tree t);
//遞歸中序遍歷
void InOrder(Tree t);
//非遞歸中序遍歷
void InOrder1(Tree t);
//遞歸後序遍歷
void PostOrder(Tree t);
//非遞歸後序遍歷
void PostOrder1(Tree t);
/*****************樹的操作聲明********************/

int main()
{
    Tree T;
    printf("\n按先序序列輸入結點序列，'#'代表空：");
    CreateTree(T);

    printf("\n非遞歸先序遍歷的結果：");
    PreOrder1(T);
    printf("\n遞歸先序遍歷的結果：  ");
    PreOrder(T);

    printf("\n非遞歸中序遍歷的結果：");
    InOrder1(T);
    printf("\n遞歸中序遍歷的結果：  ");
    InOrder(T);

    printf("\n非遞歸後序遍歷的結果：");
    PostOrder1(T);
    printf("\n遞歸後序遍歷的結果：  ");
    PostOrder(T);
    printf("\n");

}


/*****************棧的操作定義********************/

//初始化棧
void InitStack( Sqstack &s )
{
    s.base = (Tree *)malloc(STACKINITSIZE*sizeof(Tree));
    if ( !s.base )
    {
    printf("InitStack內存分配出錯\n");
    }
    s.top = s.base;
    s.stacksize = STACKINITSIZE;
}

//元素入棧
void Push( Sqstack &s, Tree e )
{
    if ( s.top - s.base >= s.stacksize )
    {
    s.base = (Tree *)realloc(s.base,(s.stacksize+STACKINCREASESIZE)*sizeof(Tree));
    if ( !s.base )
        {
        printf("Push內存分配出錯\n");
        return ;
        }

     s.top = s.base + s.stacksize;
    s.stacksize += STACKINCREASESIZE;
    }
    e->isOut = 0;
    *s.top++ = e;
}

//獲得棧頂元素
void GetTop( Sqstack s, Tree &e )
{
    e = *(s.top - 1);
}

//彈出棧頂元素
void Pop( Sqstack &s, Tree &e )
{
    if ( s.top == s.base )
    {
    printf("棧爲空\n");
    return ;
    }
    e = *(--s.top);
}

//判斷棧是否爲空，爲空返回1，否則返回0
int StackEmpty( Sqstack s )
{
    if ( s.top == s.base )
    return 1;
    return 0;
}

/*****************棧的操作定義********************/



/*****************樹的操作定義********************/
//創建樹,以先序序列建立樹
void CreateTree(Tree &t)
{
    char ch;
    scanf("%c",&ch);
    //讀取空格鍵
    getchar();
    if ( ch == '#' )
    t = NULL;
    else
    {
    t = (Tree)malloc(sizeof(TreeNode));
        if ( !t )
    {
        printf("分配內存出錯！");
        return ;
    }
    t->data = ch;
    printf("請輸入左節點\n");
    CreateTree(t->lchild);
    printf("請輸入右節點\n");
    CreateTree(t->rchild);
    }
}


//遞歸先序遍歷
void PreOrder(Tree t)
{
    if ( t )
    {
    printf("%c",t->data);
    PreOrder(t->lchild);
    PreOrder(t->rchild);
    }
}

//非遞歸先序遍歷
void PreOrder1(Tree t)
{
    Tree p = t;
    Sqstack s;
    InitStack(s);

    while ( p || !StackEmpty(s) )
    {
    if ( p )
    {
        printf("%c",p->data);
        Push(s,p);
        p = p->lchild;
    }
    else
    {
        Pop(s,p);
        p = p->rchild;
    }
    }

}


//遞歸中序遍歷
void InOrder(Tree t)
{
    if ( t )
    {
    InOrder(t->lchild);
    printf("%c",t->data);
    InOrder(t->rchild);
    }
}


//非遞歸中序遍歷
void InOrder1(Tree t)
{
    Tree p = t;
    Sqstack s;
    InitStack(s);

    while ( p || !StackEmpty(s) )
    {
    if ( p )
        {
        Push(s,p);
        p = p->lchild;
    }
    else
    {
        Pop(s,p);
        printf("%c",p->data);
        p = p->rchild;
    }
    }
}

//遞歸後序遍歷
void PostOrder(Tree t)
{
    if ( t )
    {
    PostOrder(t->lchild);
     PostOrder(t->rchild);
    printf("%c",t->data);
    }
}


//非遞歸後序遍歷
void PostOrder1(Tree t)
{
    t->isOut = 0;
    Tree p = t;
    Sqstack s;
    InitStack(s);

    while ( p || !StackEmpty(s) )
    {
    if ( p )
        {
        if ( p->isOut )
            {//左右子樹都已輸出，則該節點也輸出
            Pop(s,p);
            printf("%c",p->data);
        if (!StackEmpty(s))
                GetTop(s,p); //得到彈出節點元素的父節點
            else
            p = NULL;
        }
        else
        {
            if ( (p->lchild) && (p->lchild->isOut == 1) )
            {//如果存在左子樹,並且左子樹已經遍歷完，則說明該節點已經入棧，不用再次Push,直接走向右子樹
            p->isOut = 1;
            p = p->rchild;
              }
            else
            {
            Push(s,p);
            p = p->lchild;
            }
        }
        }
        else
        {
        if (!StackEmpty(s))
            GetTop(s,p);
        else
        p = NULL;

        if ( p->rchild )
        {
            p = p->rchild;
        }
        else
        {
           Pop(s,p);
            printf("%c",p->data);
            p->isOut = 1;
            if (!StackEmpty(s))
            {
            GetTop(s,p);
            if ( p->lchild == NULL )
                p->isOut = 1; //右子樹已輸出，將父節點isOut置1
        }
            else
            p = NULL;
        }

        }
    }

}