C语言二叉树的基本操作（超全）

二叉树作为数据结构其实是一个挺有意思的结构，可以有多种应用
我们直接来看一下二叉树的代码：

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>#define maxsize 100//二叉树的基本操作：建立，前序，中序，后序，层次，求叶子数，求层数,求结点树
//二叉树的数据结构
//创建数据域和左右指针域
typedef struct Tree
{char data;struct tree* lchild;struct tree* rchild;
}tree;//建立二叉数初始化
void inittree(tree* root)
{root->data = "";root->rchild = NULL;root->lchild = NULL;
}//二叉数的创建
tree* create(tree* root)
{char value;scanf_s("%c", &value);if (value == '#'){root = NULL;}else{root = (tree*)malloc(sizeof(tree));root->data = value;root->lchild = create(root->lchild);root->rchild = create(root->rchild);}return root;
}//创建二叉树的结点(二级指针写法)
void createnode(tree** node)
{char p_data;scanf_s("%c", &p_data);if (p_data == '#'){*node = NULL;}else{*node = (tree*)malloc(sizeof(tree));(*node)->data = p_data;createnode(&((*node)->lchild));createnode(&((*node)->rchild));}
}//判断二叉树是否为空
int tempty(tree* root)
{if (root->data == ""){printf("二叉树为空\n");return 0;}else{printf("二叉树不为空\n");return 1;}
}//先序遍历（递归）
void porder(tree* root)
{if (root != NULL){printf("%c\t", root->data);porder(root->lchild);porder(root->rchild);}
}//中序遍历（递归）
void morder(tree* root)
{if (root != NULL){morder(root->lchild);printf("%c\t", root->data);morder(root->rchild);}
}//后序遍历（递归）
void torder(tree* root)
{if (root != NULL){torder(root->lchild);torder(root->rchild);printf("%c\t", root->data);}
}//先序遍历非递归
//访问左子树的结点存入栈中（继续深入）直到无法访问再让其出栈回退访问右子树
void p_order(tree* root)
{if (root == NULL){return;}tree* box[10];//创建栈存储每次打印结点的位置int box_top = -1;//栈顶的标记,为和数组下标保持一致tree* move = root;//从根节点开始打印while (box_top != -1 || move){while (move){//把路径入栈并且打印结点printf("%c\t", move->data);box[++box_top] = move;//把结点存入数组中move = move->lchild;//移动到存入结点的左子树}if (box_top != -1)//判断如果访问完左子树{move = box[box_top];//获取栈顶元素box_top--;//回溯move = move->rchild;//移动访问右子树}}
}//中序遍历非递归
//持续深入左子树并且存储结点直到无法深入然后回溯并且打印，出栈再访问右子树
void m_order(tree* root)
{tree* box[10];//创建栈，用于存放结点的位置int box_top = -1;//定义栈顶的标记tree* move = root;//定义移动的指针while (box_top != -1 || move){//深入访问左子树while (move){box[++box_top] = move;move = move->lchild;}if (box_top != -1){move = box[box_top--];//获取栈顶元素且回溯printf("%c\t", move->data);move = move->rchild;//移动到右子树}}
}//后序遍历非递归
//先访问左子树一直深入直到无法访问，打印结点然后回溯，再访问右子树，在打印回溯，会出现两个树根
//定义访问标记如果访问过就不再打印来解决回溯后多次打印的问题
void t_order(tree* root)
{if (root == NULL){return;}tree* box[10];int box_top = -1;tree* move = root;tree* visit = NULL;//访问标记while (move){box[++box_top] = move;move = move->lchild;}while (box_top != -1){move = box[box_top--];if (move->rchild == NULL || move->rchild == visit)//判断当前结点的右子树是否被访问{printf("%c\t", move->data);visit = move;//改变标记的位置就是回溯到上一层的树根}else{box[++box_top] = move;move = move->rchild;while (move){box[++box_top] = move;move = move->lchild;}}}}//二叉树求叶子数
int leaves(tree* root)
{if (root == NULL){return 0;}else if (root->lchild == NULL && root->rchild == NULL){return 1;}else{return leaves(root->lchild) + leaves(root->rchild);}
}//求树深度的递归算法
int deep(tree* root)
{int lnum, rnum;if (root == NULL){return 0;}else{lnum = deep(root->lchild);rnum = deep(root->rchild);return (lnum > rnum ? lnum : rnum) + 1;}
}//求二叉树中以某值为根的子树深度（递归）
void x_deep(tree* root , char x)
{int lnum = 0, rnum = 0;if (root == NULL){printf("空树深度为0\n");}if (root->data == x){printf("%d\n", deep(root));}else{if (root->lchild){x_deep(root->lchild, x);}if (root->rchild){x_deep(root->rchild, x);}}
}//二叉树求指定结点的层数
int floor(tree* root, char x)
{int lnum, rnum, fnum;if (root == NULL){fnum = 0;}else if (root->data == x){fnum = 1;}else{lnum = floor(root->lchild, x);rnum = floor(root->rchild, x);if (lnum == 0 && rnum == 0)//查找失败{/*printf("查找结束\n");*/fnum = 0;}else{fnum = ((lnum > rnum) ? lnum : rnum) + 1;}}return fnum;
}//统计数中结点个数
int nodenum(tree* root)
{if (root == NULL){return 0;}else{return(nodenum(root->lchild) + nodenum(root->rchild)) + 1;}
}//层序遍历BFS
//准备工作：构造队列
typedef struct queue
{tree* qdata[maxsize];int front;int rear;
}q;//对队列进行初始化
void initqueue(q* node)
{node->front = node->rear = 0;
}//判断队列是否为空
void empty(q* node)
{if (node->front == node->rear){printf("队列为空");}
}//入队
void push(q* node, tree* root)
{node->qdata[node->rear] = root;node->rear++;
}//出队
tree* pop(q* node, tree* root)
{return node->qdata[(++node->front) - 1];
}//二叉树层次遍历BFS
void BFS(tree* root)
{q* node;node = (q*)malloc(sizeof(q));initqueue(node);if (root != NULL){push(node, root);}while (node->front != node->rear){tree* root1 = (tree*)malloc(sizeof(tree));root1 = pop(node, root1);printf("%c\t", root1->data);if (root1->lchild != NULL){push(node, root1->lchild);}if (root1->rchild != NULL){push(node, root1->rchild);}}
}int main()
{//测试：12#46###3#5##,ABC##DE#G##F###tree* root = (tree*)malloc(sizeof(tree));inittree(root);printf("请按先序遍历的次序输入二叉树：\n");root = create(root);int temp;while (1){printf("*****************************二叉树综合实验****************************\n");printf("*****************************1.二叉树先序遍历**************************\n");printf("*****************************2.二叉树中序遍历**************************\n");printf("*****************************3.二叉树后序遍历**************************\n");printf("*****************************4.二叉树先序遍历（非递归）****************\n");printf("*****************************5.二叉树先序遍历（非递归）****************\n");printf("*****************************6.二叉树先序遍历（非递归）****************\n");printf("*****************************7.二叉树层次遍历（BFS）*******************\n");printf("*****************************8.求二叉树深度（递归）********************\n");printf("*****************************9.二叉树求叶子数**************************\n");printf("*****************************10.二叉树求结点数*************************\n");printf("*****************************11.二叉树求指定结点所在的层数*************\n");printf("*****************************12.判断二叉树是否为空树*******************\n");printf("*****************************13.求二叉树中以某值为根的子树深度（递归）*\n");printf("*****************************14.退出exit*******************************\n");printf("***********************************************************************\n");printf("输入你的选项：");scanf_s("%d", &temp);if (temp == 14){printf("程序退出》》》");break;}switch (temp){case 1:printf("二叉树前序遍历(递归)为：\n");porder(root);printf("\n");break;case 2:printf("二叉树中序遍历(递归)为：\n");morder(root);printf("\n");break;case 3:printf("二叉树后序遍历(递归)为：\n");torder(root);printf("\n");break;case 4:printf("二叉树前序遍历为：\n");p_order(root);printf("\n");break;case 5:printf("二叉树中序遍历为：\n");m_order(root);printf("\n");break;case 6:printf("二叉树后序遍历为：\n");t_order(root);printf("\n");break;case 7:printf("BFS层序遍历二叉树：\n");BFS(root);printf("\n");break;case 8:printf("二叉树的深度为%d层\n", deep(root));break;case 9:printf("二叉树中含有%d个叶子结点\n", leaves(root));break;case 10:printf("二叉树共有%d个结点\n", nodenum(root));break;case 11:{char x;printf("请输入你要查找的结点：");scanf_s(" %c", &x);//注意：一定要在%c前加个blank，让缓冲区置空！printf("当前结点所在的层数为：%d\n", floor(root, x));}break;case 12:tempty(root);printf("\n");break;case 13:{char x2;printf("请输入你要查找的结点：");scanf_s(" %c", &x2);printf("以%c为子树的深度为：",x2);x_deep(root, x2);printf("\n");}break;default:printf("error");break;}}return 0;
}

程序执行结果：

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