1.设计程序,利用二叉链表结构,建立一棵二叉树。并能递归实现二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历三种遍历算法,能用队列实现二叉树的层次遍历算法,并按层次输出(标出层号),并能统计树叶数,结点数,层高等
时间: 2023-05-31 19:19:09 浏览: 154
shujujiegou.rar_shujujiegou-erchashu_二叉树 建立 遍历_栈
### 回答1:
这道题目是关于如何利用二叉链表结构建立一棵二叉树,并能够实现二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历三种遍历算法,能够用队列实现二叉树的层次遍历算法,并按层次输出(标出层号),并能统计树叶数、结点数、层高等。
### 回答2:
二叉树是计算机科学中的一个重要概念,其本质上是一种树状结构,其中每个节点最多具有两个子节点。二叉树在计算机科学领域广泛应用,包括搜索树、表达式树、哈夫曼树等。下面我将就如何利用二叉链表结构来建立一棵二叉树,并递归实现它的先序遍历、中序遍历和后序遍历三种遍历算法,用队列实现层次遍历算法,并按层次输出,并能统计树叶数、节点数、层高等问题进行详细解答。
1.建立二叉树
建立二叉树可以通过二叉链表结构完成。所谓二叉链表结构,是指每个节点包含三个信息:节点值、左子节点和右子节点。以下是建立一棵二叉树的程序框架:
```
class Node:
def __init__(self, val=None, left=None, right=None):
self.val = val
self.left = left
self.right = right
class BinaryTree:
def __init__(self, val=None):
self.root = Node(val)
def insert(self, val):
if not self.root:
self.root = Node(val)
else:
self._insert(val, self.root)
def _insert(self, val, node):
if val < node.val:
if not node.left:
node.left = Node(val)
else:
self._insert(val, node.left)
else:
if not node.right:
node.right = Node(val)
else:
self._insert(val, node.right)
```
2.递归实现遍历算法
接下来,我们可以使用递归实现二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历三种遍历算法。
(1)先序遍历,即先输出相应节点,再遍历左子树和右子树;
```
def preorder(self, node):
if node:
print(node.val)
self.preorder(node.left)
self.preorder(node.right)
```
(2)中序遍历,即先遍历左子树,再输出相应节点和右子树;
```
def inorder(self, node):
if node:
self.inorder(node.left)
print(node.val)
self.inorder(node.right)
```
(3)后序遍历,即先遍历左子树和右子树,再输出相应节点;
```
def postorder(self, node):
if node:
self.postorder(node.left)
self.postorder(node.right)
print(node.val)
```
3.层次遍历算法
接下来,我们可以使用队列实现二叉树的层次遍历算法,并按层次输出(标出层号)。
```
def levelorder(self):
if not self.root:
return []
queue = [self.root]
res = []
level = 0
while queue:
res.append([])
level_length = len(queue)
for i in range(level_length):
node = queue.pop(0)
res[level].append(node.val)
if node.left:
queue.append(node.left)
if node.right:
queue.append(node.right)
level += 1
return res
```
4.统计树叶数、节点数、层高等
最后,我们可以通过递归,统计二叉树的叶数、节点数和深度。其中,深度可以使用递推的方式实现,具体代码如下:
```
def count_leaves(self, node):
if not node:
return 0
if not node.left and not node.right:
return 1
else:
return self.count_leaves(node.left) + self.count_leaves(node.right)
def count_nodes(self, node):
if not node:
return 0
return 1 + self.count_nodes(node.left) + self.count_nodes(node.right)
def depth(self, node):
if not node:
return 0
return 1 + max(self.depth(node.left), self.depth(node.right))
```
以上就是关于如何利用二叉链表结构建立二叉树,并递归实现遍历算法、层次遍历算法,以及统计树叶数、节点数、层高等问题的详细解答。
### 回答3:
二叉树特指每个节点最多只有两个子节点的树结构,节点的左右子节点顺序不同则构成不同的二叉树。二叉链表结构指利用指针来表示节点的数据结构,节点包含一个数据域和两个指向左右子节点的指针。
建立二叉树的方式有多种,其中最基本的是先序遍历建立二叉树。即按照“根 - 左子树 - 右子树”的顺序从上至下递归遍历,并利用二叉链表结构生成树。先序遍历算法如下:
1. 若当前节点存在则输出该节点数据;
2. 若当前节点的左孩子节点非空,则递归遍历左子树;
3. 若当前节点的右孩子节点非空,则递归遍历右子树。
中序遍历算法按照“左子树 - 根 - 右子树”的顺序遍历,并利用递归算法实现。
1. 若当前节点的左孩子节点非空,则递归遍历左子树;
2. 若当前节点存在则输出该节点数据;
3. 若当前节点的右孩子节点非空,则递归遍历右子树。
后序遍历算法按照“左子树 - 右子树 - 根”的顺序遍历,并利用递归算法实现。
1. 若当前节点的左孩子节点非空,则递归遍历左子树;
2. 若当前节点的右孩子节点非空,则递归遍历右子树;
3. 若当前节点存在则输出该节点数据。
层次遍历算法需要利用队列数据结构实现,具体算法如下:
1. 将根节点入队列;
2. 当队列非空时,弹出队头元素并输出该节点数据;
3. 若该节点的左孩子节点非空,则将其入队列;
4. 若该节点的右孩子节点非空,则将其入队列;
5. 重复2至4步直到队列为空。
统计树叶数、节点数和层高算法利用递归实现,统计的代码实现如下:
//统计树叶数
int countLeaf(Tnode* root) {
if (root == NULL) return 0; //空树则叶数为0
else if (root->left == NULL && root->right == NULL) return 1; //只有一个节点则叶数为1
else return countLeaf(root->left) + countLeaf(root->right); //递归计算左子树和右子树叶数之和
}
//统计节点数
int countNode(Tnode* root) {
if (root == NULL) return 0; //空树则节点数为0
else return countNode(root->left) + countNode(root->right) + 1; //递归计算左子树和右子树节点数之和加1
}
//求层高
int getHeight(Tnode* root) {
if (root == NULL) return 0; //空树则层高为0
else {
int leftH = getHeight(root->left); //计算左子树的层高
int rightH = getHeight(root->right); //计算右子树的层高
return (leftH > rightH ? leftH : rightH) + 1; //返回左右子树层高较大值加1
}
}
因此,利用上述算法,我们可以通过建立一棵二叉链表结构的二叉树,实现递归实现二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历三种遍历算法,并利用队列实现二叉树的层次遍历算法,并按层次输出(标出层号),并可以统计树叶数、节点数、层高等。
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