非递归C语言实现二叉树遍历:先序、中序、后序

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"二叉树的建立和非递归遍历是数据结构中的重要概念,本文将探讨如何在C语言中实现非递归版本的先序、中序和后序遍历。" 在计算机科学中,二叉树是一种常用的数据结构,它由节点组成,每个节点有两个子节点:左子节点和右子节点。为了操作和分析二叉树,我们需要对其进行遍历,即按照特定顺序访问每个节点。常见的遍历方法有先序遍历、中序遍历和后序遍历。 先序遍历的顺序是:根节点 -> 左子树 -> 右子树。 中序遍历的顺序是:左子树 -> 根节点 -> 右子树。 后序遍历的顺序是:左子树 -> 右子树 -> 根节点。 在递归方式下,这三种遍历很容易实现。然而,非递归遍历通常需要借助栈来辅助完成。在给定的代码中,定义了一个`TreeNode`结构体表示二叉树节点,以及一个`MyStack`结构体来实现自定义的栈。`MyStack`包含一个大小为100的数组来存储节点,以及一个`top`指针来追踪栈顶。 首先,`initTreeNode`函数用于初始化一个二叉树节点,接收值、左子节点和右子节点作为参数。然后,`initMyStack`函数用于初始化栈,设置`top`为0。 `push`函数用于将节点入栈,`isEmpty`函数检查栈是否为空,`pop`函数出栈并返回栈顶元素,`top`函数返回栈顶元素但不移除。 非递归遍历的核心在于控制栈的状态来模拟递归过程。对于先序遍历,我们首先将根节点入栈,然后在循环中处理以下情况: 1. 当当前节点不为空时,打印其数据,并将当前节点入栈,然后转到其左子节点。 2. 如果栈不空且当前节点为空,说明我们已经遍历完当前节点的所有子节点,需要回溯到父节点。此时,我们出栈并更新当前节点为父节点,然后检查当前节点的右子节点,如果存在则转到其左子节点。 同样的逻辑也适用于中序和后序遍历,只是处理节点的顺序不同。在中序遍历中,我们先遍历左子树,然后处理根节点,最后处理右子树;在后序遍历中,我们先遍历左右子树,然后处理根节点。 通过这样的非递归方法,我们可以避免递归带来的调用栈过深的问题,尤其对于深度较大的二叉树,非递归遍历可能会更有效率。同时,这种方式也让代码逻辑更加清晰,因为不需要处理递归的嵌套。