C语言实现线索二叉树—高级数据结构

树并不是线性结构，因为线性结构有前驱和后继，我们可以使用线索将二叉树转换成一个类似线性的结构。什么是线索，线索其实就是将结点连在一起的指针，如果一个二叉树有n个结点，那么有n-1个指针指向它们，一共2n个指针，剩下n+1个指针没有用，利用这n+1个指针可以指向我们二叉树遍历序列中的前驱和后继。

中序线索二叉树的建立：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>typedef struct TreeNode
{char ch;struct TreeNode* lchild;struct TreeNode* rchild;int ltag;int rtag;}TreeNode;TreeNode* creatTree(TreeNode** tree)
{创建二叉树char ch;ch = data[*index];*index += 1;scanf_s("%c\n", &ch);fflush(stdin);if (ch == '#'){此时为空结点*tree = NULL;}else{此时不为空结点*tree = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));if (*tree == NULL)return NULL;(*tree)->ch = ch;(*tree)->ltag = 0;(*tree)->rtag = 0;创建左子树，逻辑一致，递归创建(*tree)->lchild = NULL;(*tree)->rchild = NULL;creatTree(&((*tree)->lchild));creatTree(&((*tree)->rchild));return *tree;}
}void Recursion(TreeNode* root)
{if (root == NULL){return;}else{printf("%c ", root->ch);Recursion(root->lchild);Recursion(root->rchild);}
}void inTreadTree(TreeNode* T, TreeNode** pre)
{if (T){inTreadTree(T->lchild,pre);do somethingif (T->lchild == NULL){T->ltag = 1;T->lchild = *pre;}if (*pre != NULL && (*pre)->rchild == NULL){(*pre)->rtag = 1;(*pre)->rchild = T;}*pre = T;inTreadTree(T->rchild, pre);}
}TreeNode* getFirst(TreeNode* T)
{while (T->ltag == 0){T = T->lchild;}return T;
}TreeNode* getNext(TreeNode* node)
{if (node->rtag == 1)return  node->rchild;elsegetFirst(node->rchild);
}int main()
{TreeNode* T;TreeNode* pre = NULL;TreeNode* ret = creatTree(&T);inTreadTree(T, &pre);pre->rtag = 1;pre->rchild = NULL;if (T == NULL){printf("T为空指针\n");return;}Recursion(T);for (TreeNode* node = getFirst(T); node != NULL; node = getNext(node)){printf("%c ", node->ch);}printf("\n");system("pause");return 0;
}

测试结果：

先序搜索二叉树：如果结点没有左右孩子，则指针指向先序遍历的前驱和后继。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>typedef struct TreeNode
{char ch;struct TreeNode* lchild;struct TreeNode* rchild;int ltag;int rtag;}TreeNode;TreeNode* creatTree(TreeNode** tree)
{//创建二叉树char ch;//ch = data[*index];//*index += 1;scanf_s("%c\n", &ch);fflush(stdin);if (ch == '#'){//此时为空结点*tree = NULL;}else{//此时不为空结点*tree = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));if (*tree == NULL)return NULL;(*tree)->ch = ch;(*tree)->ltag = 0;(*tree)->rtag = 0;//创建左子树，逻辑一致，递归创建(*tree)->lchild = NULL;(*tree)->rchild = NULL;creatTree(&((*tree)->lchild));creatTree(&((*tree)->rchild));return *tree;}
}void preTreadTree(TreeNode* T, TreeNode** pre)
{if (T){//do somethingif (T->lchild == NULL){T->ltag = 1;T->lchild = *pre;}if (*pre != NULL && (*pre)->rchild == NULL){(*pre)->rtag = 1;(*pre)->rchild = T;}*pre = T;if(T->ltag == 0)preTreadTree(T->lchild, pre);preTreadTree(T->rchild, pre);}
}TreeNode* getNext(TreeNode* node)
{if (node->rtag == 1 || node->ltag == 1){return node->rchild;}else{return  node->lchild;}
}int main()
{TreeNode* T;TreeNode* pre = NULL;TreeNode* ret = creatTree(&T);preTreadTree(T, &pre);pre->rtag = 1;pre->rchild = NULL;if (T == NULL){printf("T为空指针\n");return;}for (TreeNode* node =T; node != NULL; node = getNext(node)){printf("%c ", node->ch);}printf("\n");system("pause");return 0;
}

测试结果：

后序线索二叉树：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>typedef struct TreeNode
{char ch;struct TreeNode* lchild;struct TreeNode* rchild;struct TreeNode* parent;int ltag;int rtag;}TreeNode;TreeNode* creatTree(TreeNode** tree, TreeNode* parent)
{//创建二叉树char ch;//ch = data[*index];//*index += 1;scanf_s("%c\n", &ch);fflush(stdin);if (ch == '#'){//此时为空结点*tree = NULL;}else{//此时不为空结点*tree = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));if (*tree == NULL)return NULL;(*tree)->ch = ch;(*tree)->ltag = 0;(*tree)->rtag = 0;(*tree)->parent = parent;//创建左子树，逻辑一致，递归创建(*tree)->lchild = NULL;(*tree)->rchild = NULL;creatTree(&((*tree)->lchild),*tree);creatTree(&((*tree)->rchild),*tree);return *tree;}
}void postTreadTree(TreeNode* T, TreeNode** pre)
{if (T){//do something//if (T->ltag == 0)postTreadTree(T->lchild, pre);postTreadTree(T->rchild, pre);if (T->lchild == NULL){T->ltag = 1;T->lchild = *pre;}if (*pre != NULL && (*pre)->rchild == NULL){(*pre)->rtag = 1;(*pre)->rchild = T;}*pre = T;}
}TreeNode* getFirst(TreeNode* T)
{while (T->ltag == 0){T = T->lchild;}if (T->rtag == 0){return getFirst(T->rchild);}return T;
}TreeNode* getNext(TreeNode* node)
{if (node->rtag == 1){return node->rchild;}else{//如果是根节点if (node->parent == NULL){return NULL;}//如果是右孩子else if (node->parent->rchild == node){return node->parent;}//如果是左孩子else{if (node->parent->rtag == 0){return getFirst(node->parent->rchild);}else{return node->parent;}}}
}int main()
{TreeNode* T;TreeNode* pre = NULL;TreeNode* ret = creatTree(&T,NULL);postTreadTree(T, &pre);/* pre->rtag = 1;pre->rchild = NULL;*/for (TreeNode* node = getFirst(T); node != NULL; node = getNext(node)){printf("%c ", node->ch);}printf("\n");system("pause");return 0;
}

测试结果：

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