二叉树的非递归遍历(前序、中序、后序)

一.前序遍历

    非递归实现

  根据前序遍历访问的顺序,优先访问根结点,然后再分别访问左孩子和右孩子。即对于任一结点,其可看做是根结点,因此可以直接访问,访问完之后,若其左孩子不为空,按相同规则访问它的左子树;当访问其左子树时,再访问它的右子树。因此其处理过程如下:

  对于任一结点P:

    1)访问结点P,并将结点P入栈;

    2)判断结点P的左孩子是否为空,若为空,则取栈顶结点并进行出栈操作,并将栈顶结点的右孩子置为当前的结点P,循环至1);若不为空,则将P的左孩子置为当前的结点P;

    3)直到P为NULL并且栈为空,则遍历结束。

1 void preOrder2(BinTree *root)    //非递归前序遍历

2 {

3    stack<BinTree*> s;

4    BinTree *p=root;

5    while(p!=NULL||!s.empty())

6    {

7        while(p!=NULL)

8        {

9            cout<<p->data<<" ";

10            s.push(p);

11            p=p->lchild;

12        }

13        if(!s.empty())

14        {

15            p=s.top();

16            s.pop();

17            p=p->rchild;

18        }

19    }

20 }

二.中序遍历

  非递归实现

  根据中序遍历的顺序,对于任一结点,优先访问其左孩子,而左孩子结点又可以看做一根结点,然后继续访问其左孩子结点,直到遇到左孩子结点为空的结点才进行访问,然后按相同的规则访问其右子树。因此其处理过程如下:

  对于任一结点P,

   1)若其左孩子不为空,则将P入栈并将P的左孩子置为当前的P,然后对当前结点P再进行相同的处理;

  2)若其左孩子为空,则取栈顶元素并进行出栈操作,访问该栈顶结点,然后将当前的P置为栈顶结点的右孩子;

   3)直到P为NULL并且栈为空则遍历结束。

1 void inOrder2(BinTree *root)      //非递归中序遍历

2 {

3    stack<BinTree*> s;

4    BinTree *p=root;

5    while(p!=NULL||!s.empty())

6    {

7        while(p!=NULL)

8        {

9            s.push(p);

10            p=p->lchild;

11        }

12        if(!s.empty())

13        {

14            p=s.top();

15            cout<<p->data<<" ";

16            s.pop();

17            p=p->rchild;

18        }

19    }   

20 }

三.后序遍历

    非递归实现

      第一种思路:对于任一结点P,将其入栈,然后沿其左子树一直往下搜索,直到搜索到没有左孩子的结点,此时该结点出现在栈顶,但是此时不能将其出栈并访问, 因此其右孩子还为被访问。所以接下来按照相同的规则对其右子树进行相同的处理,当访问完其右孩子时,该结点又出现在栈顶,此时可以将其出栈并访问。这样就 保证了正确的访问顺序。可以看出,在这个过程中,每个结点都两次出现在栈顶,只有在第二次出现在栈顶时,才能访问它。因此需要多设置一个变量标识该结点是 否是第一次出现在栈顶。

1 void postOrder2(BinTree *root)    //非递归后序遍历

2 {

3    stack<BTNode*> s;

4    BinTree *p=root;

5    BTNode *temp;

6    while(p!=NULL||!s.empty())

7    {

8        while(p!=NULL)              //沿左子树一直往下搜索,直至出现没有左子树的结点

9        {

10            BTNode *btn=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode));

11            btn->btnode=p;

12            btn->isFirst=true;

13            s.push(btn);

14            p=p->lchild;

15        }

16        if(!s.empty())

17        {

18            temp=s.top();

19            s.pop();

20          if(temp->isFirst==true)          //表示是第一次出现在栈顶

21              {

22              temp->isFirst=false;

23                s.push(temp);

24          p=temp->btnode->rchild;   

25            }

26            else                        //第二次出现在栈顶

27              {

28    cout<<temp->btnode->data<<" ";

29                p=NULL;

30            }

31        }

32    }   

33 }

  第二种思路:要保证根结点在左孩子和右孩子访问之后才能访问,因此对于任一结点P,先将其入栈。如果P不存在左孩子和右孩子,则可以直接访问它;或者P存 在左孩子或者右孩子,但是其左孩子和右孩子都已被访问过了,则同样可以直接访问该结点。若非上述两种情况,则将P的右孩子和左孩子依次入栈,这样就保证了 每次取栈顶元素的时候,左孩子在右孩子前面被访问,左孩子和右孩子都在根结点前面被访问。

1 void postOrder3(BinTree *root)   

//非递归后序遍历

2 {

3    stack<BinTree*> s;

4    BinTree *cur;                      //当前结点

5    BinTree *pre=NULL;                //前一次访问的结点

6    s.push(root);

7    while(!s.empty())

8    {

9        cur=s.top();

10if((cur->lchild==NULL&&cur-          >rchild==NULL)||

11            (pre!=NULL&&(pre==cur->lchild||pre==cur->rchild)))

12        {

13            cout<<cur->data<<" "; 

//如果当前结点没有孩子结点或者孩子节点都已被访问过

14              s.pop();

15            pre=cur;

16        }

17        else

18        {

19            if(cur->rchild!=NULL)

20                s.push(cur->rchild);

21            if(cur->lchild!=NULL)   

22                s.push(cur->lchild);

23        }

24    }   

25 }

四.整个程序完整的代码

  1 /*二叉树的遍历* 2011.8.25*/

  2

  3 #include <iostream>

  4 #include<string.h>

  5 #include<stack>

  6 using namespace std;

  7

  8 typedef struct node

  9 {

10    char data;

11    struct node *lchild,*rchild;

12 }BinTree;

13

14 typedef struct node1

15 {

16    BinTree *btnode;

17    bool isFirst;

18 }BTNode;

19

20

21 void creatBinTree(char *s,BinTree *&root)  //创建二叉树,s为形如A(B,C(D,E))形式的字符串

22 {

23    int i;

24    bool isRight=false;

25    stack<BinTree*> s1;          //存放结点

26    stack<char> s2;              //存放分隔符

27    BinTree *p,*temp;

28    root->data=s[0];

29    root->lchild=NULL;

30    root->rchild=NULL;

31    s1.push(root);

32    i=1;

33    while(i<strlen(s))

34    {

35        if(s[i]=='(')

36        {

37            s2.push(s[i]);

38            isRight=false;

39        }   

40        else if(s[i]==',')   

41        {

42            isRight=true;

43        }

44        else if(s[i]==')')

45        {

46            s1.pop();

47            s2.pop();

48        }

49        else if(isalpha(s[i]))

50        {

51            p=(BinTree *)malloc(sizeof(BinTree));

52            p->data=s[i];

53            p->lchild=NULL;

54            p->rchild=NULL;

55            temp=s1.top();

56            if(isRight==true)   

57            {

58                temp->rchild=p;

59                cout<<temp->data<<"的右孩子是"<<s[i]<<endl;

60            }

61            else

62            {

63                temp->lchild=p;

64                cout<<temp->data<<"的左孩子是"<<s[i]<<endl;

65            }

66            if(s[i+1]=='(')

67                s1.push(p);

68        }

69        i++;

70    }   

71 }

72

73 void display(BinTree *root)        //显示树形结构

74 {

75    if(root!=NULL)

76    {

77        cout<<root->data;

78        if(root->lchild!=NULL)

79        {

80            cout<<'(';

81            display(root->lchild);

82        }

83        if(root->rchild!=NULL)

84        {

85            cout<<',';

86            display(root->rchild);

87            cout<<')';

88        }

89    }

90 }

91

92 void preOrder1(BinTree *root)    //递归前序遍历

93 {

94    if(root!=NULL)

95    {

96        cout<<root->data<<" ";

97        preOrder1(root->lchild);

98        preOrder1(root->rchild);

99    }

100 }

101

102 void inOrder1(BinTree *root)      //递归中序遍历

103 {

104    if(root!=NULL)

105    {

106        inOrder1(root->lchild);

107        cout<<root->data<<" ";

108        inOrder1(root->rchild);

109    }

110 }

111

112 void postOrder1(BinTree *root)    //递归后序遍历

113 {

114    if(root!=NULL)

115    {

116        postOrder1(root->lchild);

117        postOrder1(root->rchild);

118        cout<<root->data<<" ";

119    }   

120 }

121

122 void preOrder2(BinTree *root)    //非递归前序遍历

123 {

124    stack<BinTree*> s;

125    BinTree *p=root;

126    while(p!=NULL||!s.empty())

127    {

128        while(p!=NULL)

129        {

130            cout<<p->data<<" ";

131            s.push(p);

132            p=p->lchild;

133        }

134        if(!s.empty())

135        {

136            p=s.top();

137            s.pop();

138            p=p->rchild;

139        }

140    }

141 }

142

143 void inOrder2(BinTree *root)      //非递归中序遍历

144 {

145    stack<BinTree*> s;

146    BinTree *p=root;

147    while(p!=NULL||!s.empty())

148    {

149        while(p!=NULL)

150        {

151            s.push(p);

152            p=p->lchild;

153        }

154        if(!s.empty())

155        {

156            p=s.top();

157            cout<<p->data<<" ";

158            s.pop();

159            p=p->rchild;

160        }

161    }   

162 }

163

164 void postOrder2(BinTree *root)    //非递归后序遍历

165 {

166    stack<BTNode*> s;

167    BinTree *p=root;

168    BTNode *temp;

169    while(p!=NULL||!s.empty())

170    {

171        while(p!=NULL)              //沿左子树一直往下搜索,直至出现没有左子树的结点

172          {

173            BTNode *btn=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode));

174            btn->btnode=p;

175            btn->isFirst=true;

176            s.push(btn);

177            p=p->lchild;

178        }

179        if(!s.empty())

180        {

181            temp=s.top();

182            s.pop();

183            if(temp->isFirst==true)    //表示是第一次出现在栈顶

184              {

185                temp->isFirst=false;

186                s.push(temp);

187                p=temp->btnode->rchild;   

188            }

189            else                        //第二次出现在栈顶

190              {

191                cout<<temp->btnode->data<<" ";

192                p=NULL;

193            }

194        }

195    }   

196 }

197

198 void postOrder3(BinTree *root)    //非递归后序遍历

199 {

200    stack<BinTree*> s;

201    BinTree *cur;                      //当前结点

202    BinTree *pre=NULL;                //前一次访问的结点

203    s.push(root);

204    while(!s.empty())

205    {

206        cur=s.top();

207        if((cur->lchild==NULL&&cur->rchild==NULL)||

208            (pre!=NULL&&(pre==cur->lchild||pre==cur->rchild)))

209        {

210            cout<<cur->data<<" ";  //如果当前结点没有孩子结点或者孩子节点都已被访问过

211              s.pop();

212            pre=cur;

213        }

214        else

215        {

216            if(cur->rchild!=NULL)

217                s.push(cur->rchild);

218            if(cur->lchild!=NULL)   

219                s.push(cur->lchild);

220        }

221    }   

222 }

223

224

225 int main(int argc, char *argv[])

226 {

227    char s[100];

228    while(scanf("%s",s)==1)

229    {

230        BinTree *root=(BinTree *)malloc(sizeof(BinTree));

231        creatBinTree(s,root);

232        display(root);

233        cout<<endl;

234        preOrder2(root);

235        cout<<endl;

236        inOrder2(root);

237        cout<<endl;

238        postOrder2(root);

239        cout<<endl;

240        postOrder3(root);

241        cout<<endl;

242    }

243    return 0;

244 }


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