c语言程序设计二叉树,要求使用括号表示法输入二叉树并转化为二叉树的链式存储结构;横向输出二叉树;求二叉树的高度;统计二叉树中的节点个数;中序遍历该二叉树(采用递归算法);层序遍历该二叉树;【选做】判断该二叉树是否为完全二叉树;最后编写main函数对以上功能进行测试。

时间: 2024-05-13 13:12:55 浏览: 30
C语言程序设计中,二叉树是一种非常重要的数据结构。它的定义是一个有限的节点集合,该集合或者为空集,或者由一个根节点和两棵分别称为左子树和右子树的二叉树组成。下面是实现二叉树所需的相关功能: 1. 使用括号表示法输入二叉树并转化为二叉树的链式存储结构 使用括号表示法,我们可以将二叉树转化为一个字符串,从而方便对二叉树进行处理。例如,对于如下的二叉树: ``` A / \ B C / / \ D E F ``` 使用括号表示法,可以将该二叉树表示为:A(B(D),C(E,F))。 接下来,我们需要将这个字符串转化为二叉树的链式存储结构。具体实现可以采用递归的方式,从字符串的第一个字符开始读取,遇到左括号就递归处理左子树,遇到右括号就递归处理右子树。 2. 横向输出二叉树 横向输出二叉树可以方便地观察该二叉树的结构。实现思路是使用中序遍历的方式,先遍历右子树,然后输出当前节点,最后遍历左子树。输出时需要考虑每个节点的深度和位置。 3. 求二叉树的高度 求二叉树的高度可以采用递归的方式实现。二叉树的高度等于左子树高度和右子树高度中较大的那个再加1。 4. 统计二叉树中的节点个数 统计二叉树中的节点个数也可以采用递归的方式实现。二叉树中节点个数等于左子树中节点个数加右子树中节点个数再加1。 5. 中序遍历该二叉树(采用递归算法) 中序遍历是指先遍历左子树,然后访问当前节点,最后遍历右子树。采用递归算法实现比较简单。 6. 层序遍历该二叉树 层序遍历是指按照从上到下、从左到右的顺序依次访问每个节点。可以使用队列来实现。 7. 判断该二叉树是否为完全二叉树 完全二叉树是指除了最后一层以外,其他层都是满的,并且最后一层上的节点都尽量靠左排列。可以采用层序遍历的方式来判断。 下面是一个简单的代码实现,仅供参考: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_SIZE 100 typedef struct BiTNode { char data; struct BiTNode *lchild, *rchild; } BiTNode, *BiTree; int CreateBiTree(BiTree *T, char *s, int *p); void PrintTree(BiTree T, int depth); int GetTreeHeight(BiTree T); int CountTreeNodes(BiTree T); void InOrderTraverse(BiTree T); void LevelOrderTraverse(BiTree T); int IsCompleteBinaryTree(BiTree T); int main() { BiTree T = NULL; char s[MAX_TREE_SIZE]; printf("请输入二叉树的括号表示法:\n"); fgets(s, MAX_TREE_SIZE, stdin); int p = 0; CreateBiTree(&T, s, &p); printf("横向输出二叉树:\n"); PrintTree(T, 0); printf("二叉树高度:%d\n", GetTreeHeight(T)); printf("二叉树节点个数:%d\n", CountTreeNodes(T)); printf("中序遍历结果:"); InOrderTraverse(T); printf("\n"); printf("层序遍历结果:"); LevelOrderTraverse(T); printf("\n"); if (IsCompleteBinaryTree(T)) { printf("该二叉树是完全二叉树\n"); } else { printf("该二叉树不是完全二叉树\n"); } return 0; } int CreateBiTree(BiTree *T, char *s, int *p) { if (s[*p] == '\0' || s[*p] == ')') { *T = NULL; (*p)++; } else if (s[*p] == '(') { (*p)++; if (s[*p] == ')') { *T = NULL; (*p)++; } else { *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode)); (*T)->data = s[*p]; CreateBiTree(&((*T)->lchild), s, p); CreateBiTree(&((*T)->rchild), s, p); } } else { *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode)); (*T)->data = s[*p]; (*T)->lchild = NULL; (*T)->rchild = NULL; (*p)++; } return 1; } void PrintTree(BiTree T, int depth) { if (T) { PrintTree(T->rchild, depth + 1); for (int i = 0; i < depth; i++) { printf(" "); } printf("%c\n", T->data); PrintTree(T->lchild, depth + 1); } } int GetTreeHeight(BiTree T) { if (!T) { return 0; } else { int left_height = GetTreeHeight(T->lchild); int right_height = GetTreeHeight(T->rchild); return left_height > right_height ? left_height + 1 : right_height + 1; } } int CountTreeNodes(BiTree T) { if (!T) { return 0; } else { return CountTreeNodes(T->lchild) + CountTreeNodes(T->rchild) + 1; } } void InOrderTraverse(BiTree T) { if (T) { InOrderTraverse(T->lchild); printf("%c", T->data); InOrderTraverse(T->rchild); } } void LevelOrderTraverse(BiTree T) { if (!T) { return; } BiTree queue[MAX_TREE_SIZE]; int front = 0, rear = 0; queue[rear++] = T; while (front != rear) { BiTree node = queue[front++]; printf("%c", node->data); if (node->lchild) { queue[rear++] = node->lchild; } if (node->rchild) { queue[rear++] = node->rchild; } } } int IsCompleteBinaryTree(BiTree T) { if (!T) { return 1; } BiTree queue[MAX_TREE_SIZE]; int front = 0, rear = 0; queue[rear++] = T; while (front != rear) { BiTree node = queue[front++]; if (!node) { // 遇到空节点,检查队列中是否还有非空节点 while (front != rear && queue[front] == NULL) { front++; } if (front != rear) { // 队列中还有非空节点,则不是完全二叉树 return 0; } } else { // 非空节点入队 queue[rear++] = node->lchild; queue[rear++] = node->rchild; } } return 1; }

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