用c++设计并实现一种既便于查找双亲和祖先又便于访问孩子和子孙的树的存储结构

在C++中，我们可以使用邻接表（Adjacency List）的方式来设计一个树的数据结构，它既适合查找双亲和祖先，也方便访问孩子和子孙。这里可以创建一个二叉树的节点结构，每个节点包含指向左子节点、右子节点以及父节点的指针。同时，我们可以在每个节点上添加一个额外的成员变量，如`parent`或`ancestors`数组，用于存储双亲信息。

以下是简单的二叉搜索树（Binary Search Tree, BST）节点的实现：

template <typename T>
class TreeNode {
public:
    T data;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    // 可选的父节点指针，用于存储双亲信息
    TreeNode* parent;

    // 构造函数
    TreeNode(T value) : data(value), left(nullptr), right(nullptr), parent(nullptr) {}
};

为了访问孩子和子孙，我们可以在遍历树的过程中动态添加或查询。例如，查找某个节点的孩子可以直接通过`left`和`right`指针获取；而查找子孙，则可以从当前节点开始向下递归地遍历。

对于祖先查找，我们可以使用前序遍历或层次遍历的方式，存储路径到根节点的过程，然后回溯就可以找到任何一个给定节点的祖先。

// 查找祖先函数示例（递归）
TreeNode<T>* findAncestor(TreeNode<T>* node, const T& targetValue) {
    if (!node || node->data == targetValue)
        return node;
    if (node->data > targetValue)
        return findAncestor(node->left, targetValue);
    else
        return findAncestor(node->right, targetValue);
}

// 孙子查找（示例）
void findGrandChildren(TreeNode<T>* root, TreeNode<T>** grandchildrenList) {
    std::stack<TreeNode<T>*> stack;
    stack.push(root);

    while (!stack.empty()) {
        TreeNode<T>* current = stack.top();
        stack.pop();

        if (current->left) {
            stack.push(current->left);
            grandchildrenList[0] = current->left;  // 或者用其他方式添加到列表
        }
        if (current->right) {
            stack.push(current->right);
            grandchildrenList[1] = current->right;  // 添加右边的孩子
        }
    }
}