二叉树的三种遍历
- 1. 创建一棵简单的二叉树
- 1.1 二叉树结构体实现
- 1.2 创造一个二叉树结点的函数
- 1.3 手动创造一棵二叉树
- 2.为什么要遍历?
- 3.最重要的知识:由二叉树引出的子问题分析
- 4.遍历
- 4.1 前序遍历
- 4.2 中序遍历
- 4.3 后序遍历
- 5.总结
1. 创建一棵简单的二叉树
本篇文章重点讲解关于二叉树的几种遍历,所以手动创建一棵二叉树举例子。
1.1 二叉树结构体实现
typedef int data_type; //把数据类型typedef一下,方便随时更换数据类型
typedef struct BTreeNode
{
data_type x; //结点要存储的数据
struct BTreeNode* left; //二叉树的左孩子
struct BTreeNode* right; // 二叉树的右孩子
}Node;
1.2 创造一个二叉树结点的函数
本篇文章我们要手动创建一棵二叉树来举例子,所以写一个函数方便创造结点,结点创建好后,我们手动连接结点,就可形成二叉树。
Node* buyNode(data_type a) //传入结点的数据
{
Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //创造一个结点
if (node == NULL) //养成好习惯,判断是否malloc成功
{
perror("malloc:");
exit(-1);
}
node->x = a; // 结点的值
node->left = node->right = NULL; // 结点的左孩子和右孩子都为空
return node; //返回这个结点
}
1.3 手动创造一棵二叉树
Node* n1 = buyNode(1); //1是该结点的值,以此类推
Node* n2 = buyNode(2);
Node* n3 = buyNode(3);
Node* n4 = buyNode(4);
Node* n5 = buyNode(5);
Node* n6 = buyNode(6);
Node* n7 = buyNode(7);
n1->left = n2; //手动连接,结点n1的左孩子是 n2
n1->right = n3; // 结点n1的右孩子是 n3
n2->left = n4; // 结点n2的左孩子是 n4
n2->right = n5; //结点n2的右孩子是 n5
n3->left = n6; //结点n3的左孩子是 n6
n4->left = n7; //结点n4的左孩子是 n7
创建的二叉树逻辑图如下:
我们的二叉树就创建好了,接下来开始用这颗二叉树讲解我们的几种遍历
(实际上创建二叉树并不是这样创建的)
2.为什么要遍历?
我们先来点知识的铺垫:
学习二叉树结构,最简单的方式就是遍历。所谓二叉树遍历(Traversal)是按照某种特定的规则,依次对二叉树中的节点进行相应的操作,并且每个节点只操作一次。访问结点所做的操作依赖于具体的应用问题。 遍历是二叉树上最重要的运算之一,也是二叉树上进行其它运算的基础。
按照规则,二叉树的遍历有:前序/中序/后序的递归结构遍历:
- 前序遍历(Preorder Traversal 亦称先序遍历)——访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之前,前序遍历又叫深度优先遍历(根-左-右)
- 中序遍历(Inorder Traversal)——访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之中(间)。(左-根-右)
- 后序遍历(Postorder Traversal)——访问根结点的操作发生在遍历其左右子树之后。(左-右-根)
由于被访问的结点必是某子树的根,所以N(Node)、L(Left subtree)和R(Right subtree)又可解释为根、根的左子树和根的右子树。NLR、LNR和LRN分别又称为先根遍历、中根遍历和后根遍历。
3.最重要的知识:由二叉树引出的子问题分析
为什么二叉树这么好用,引出了各种各样的二叉树。
主要是二叉树可以把一个大树分为一棵课子树,让一棵棵子树去解决问题,最终大树的问题得到解决。
也就说,二叉树把一个问题,转化成了规模更小的子问题,子问题解决了,我们最终的问题也就解决了。这是一个非常重要的思想,算法里随处可见。
注意:二叉树里规模最小的问题是 NULL,而不是最后一个结点。
最后一个结点的子问题是NULL,NULL不可再被分解。
也就是说,我们上图中,实际应该是这样的。
这点非常重要 切记!!!
4.遍历
4.1 前序遍历
前序遍历就是 先打印根,再打印左子树和右子树。也就是(根-左-右)
注意是,左子树和右子树,子树还能再被分成更小的子树。
先看代码
void preOrder(Node* root)
{
if (root == NULL) // 如果遇到NULL就直接return返回
{
printf("NULL "); //不打印NULL也可以,我们这里打印,显示最真实的结构
return;
}
printf("%d ", root->x);//遇到根结点就打印
preOrder(root->left);//递归进左子树
preOrder(root->right);//递归进右子树
}
preOrder(n1);
//1 2 4 7 NULL NULL NULL 5 NULL NULL 3 6 NULL NULL NULL
来画个图感受一下
整个过程就形成了这个看起来像大树根一样的图
这就是前序遍历,也叫深度优先遍历。
别小看这个过程,这个过程利用递归,完成了从深入到回溯的过程,遍历了整棵树。其思想是以深度为优先,就是每次先走到最底层,走不下来再返回来,走另外一条路。
接下来以代码模拟一下,以下图可能很长,耐心看一下,自己也可以手动像我这样模拟一下,对理解递归有很大的帮助。
因为上面那个图画起来步骤太烦琐,我们这里举这么一棵树模拟一下
这棵树打印结果是:
1 2 NULL NULL 3 NULL NULL
首先,先解决每一棵左子树,到达NULL后回溯
然后回溯到结点2后,继续递归进入结点2右子树,右子树也是NULL,直接返回,此时结点2的函数执行完成,直接回到n1调用处
到这里为止打印了 1 2 NULL NULL,1的右子树交给读者去自行模拟一下吧~
4.2 中序遍历
中序遍历就是先打印左子树,再打印根,再打印右子树(也就是左-根-右)
整个过程和前序遍历一样可以自行模拟一下。
答案是7 4 2 5 1 6 3 (未打印NULL的情况)
void inOrder(Node* root)
{
if (root == NULL)
{
return;
}
inOrder(root->left);
printf("%d ", root->x);
inOrder(root->right);
}
4.3 后序遍历
后序遍历就是先打印左子树,再打印右子树,再打印根(也就是左-右-根)
整个过程和前序遍历一样,可以自行模拟一下。
答案是 7 4 5 2 6 3 1 (为打印NULL的情况)
void postOrder(Node* root)
{
if (root == NULL)
{
return;
}
postOrder(root->left);
postOrder(root->right);
printf("%d ", root->x);
}
5.总结
其实由代码我们可以发现一个规律,printf这个函数位置的规律。
想打印前序遍历,就放在进入左子树和右子树递归前。
想打印中序遍历,就放在中间。
想打印后序遍历,就放在最后。
这个确实是一个很好记忆方法,不过更重要的是知道它的本质。