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算法系列15天速成——第十二天 树操作【中】

 

先前说了树的基本操作,我们采用的是二叉链表来保存树形结构,当然二叉有二叉的困扰之处,比如我想找到当前结点

的“前驱”和“后继”,那么我们就必须要遍历一下树,然后才能定位到该“节点”的“前驱”和“后继”,每次定位都是O(n),这

不是我们想看到的,那么有什么办法来解决呢?

   (1) 在节点域中增加二个指针域,分别保存“前驱”和“后继”,那么就是四叉链表了,哈哈,还是有点浪费空间啊。

   (2) 看下面的这个二叉树,我们知道每个结点有2个指针域,4个节点就有8个指针域,其实真正保存节点的指针

            仅有3个,还有5个是空闲的,那么为什么我们不用那些空闲的指针域呢,达到资源的合理充分的利用。

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一: 线索二叉树

 

1  概念

      刚才所说的在空闲的指针域里面存放“前驱”和“后继”就是所谓的线索。

        <1>  左线索:   在空闲的左指针域中存放该“结点”的“前驱”被认为是左线索。

        <2>  右线索:   在空闲的右指针域中存放该“结点“的”后继“被认为是右线索。

      当“二叉链表”被套上这种线索,就被认为是线索链表,当“二叉树”被套上这种线索就被认为是线索二叉树,当然线索根据

二叉树的遍历形式不同被分为“先序线索”,“中序线索”,“后序线索”。

 

2  结构图

      说了这么多,我们还是上图说话,就拿下面的二叉树,我们构建一个中序线索二叉树,需要多动动脑子哟。

     <1> 首先要找到“中序遍历”中的首结点D,因为“D结点”是首节点,所以不存在“前驱”,左指针自然是空,

            ”D节点”的右指针存放的是“后继”,那么根据“中序遍历”的规则应该是B,所以D的右指针存放着B节点。

     <2>  接着就是“B节点”,他的左指针不为空,所以就不管了,但是他的“右指针”空闲,根据规则“B结点“的右

             指针存放的是"A结点“。

     <3>  然后就是“A节点”,他已经被塞的满满的,所以就没有“线索”可言了。

     <4>  最后就是“C节点”,根据规则,他的“左指针”存放着就是“A节点“,”C节点“是最后一个节点,右指针自然就是空的,你懂的。

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3 基本操作

   

   常用的操作一般有“创建线索二叉树”,”查找后继节点“,”查找前驱节点“,”遍历线索二叉树“,下面的操作我们就以”中序遍历“

来创建中序线索二叉树。

 

<1>  线索二叉树结构

          从“结构图”中可以看到,现在结点的指针域中要么是”子节点(SubTree)“或者是”线索(Thread)“,此时就要设立标志位来表示指针域

 

      存放的是哪一种。

 

 1     #region 节点标识(用于判断孩子是节点还是线索)

 2     /// <summary>

 3 /// 节点标识(用于判断孩子是节点还是线索)

 4 /// </summary>

 5     public enum NodeFlag

 6     {

 7         SubTree = 1,

 8         Thread = 2

 9     }

10     #endregion

11

12     #region 线索二叉树的结构

13     /// <summary>

14 /// 线索二叉树的结构

15 /// </summary>

16 /// <typeparam name="T"></typeparam>

17     public class ThreadTree<T>

18     {

19         public T data;

20         public ThreadTree<T> left;

21         public ThreadTree<T> right;

22         public NodeFlag leftFlag;

23         public NodeFlag rightFlag;

24     }

25     #endregion

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<2>  创建线索二叉树

 

        刚才也说了如何构建中序线索二叉树,在代码实现中,我们需要定义一个节点来保存当前节点的前驱,我练习的时候迫不得已,只能使用两个

 

    ref来实现地址操作,达到一个Tree能够让两个变量来操作。

 

 1 #region 中序遍历构建线索二叉树

 2         /// <summary>

 3 /// 中序遍历构建线索二叉树

 4 /// </summary>

 5 /// <typeparam name="T"></typeparam>

 6 /// <param name="tree"></param>

 7         public void BinTreeThreadingCreate_LDR<T>(ref ThreadTree<T> tree, ref ThreadTree<T> prevNode)

 8         {

 9             if (tree == null)

10                 return;

11

12             //先左子树遍历,寻找起始点

13             BinTreeThreadingCreate_LDR(ref tree.left, ref prevNode);

14

15             //如果left为空,则说明该节点可以放“线索”

16             tree.leftFlag = (tree.left == null) ? NodeFlag.Thread : NodeFlag.SubTree;

17

18             //如果right为空,则说明该节点可以放“线索”

19             tree.rightFlag = (tree.right == null) ? NodeFlag.Thread : NodeFlag.SubTree;

20

21             if (prevNode != null)

22             {

23                 if (tree.leftFlag == NodeFlag.Thread)

24                     tree.left = prevNode;

25                 if (prevNode.rightFlag == NodeFlag.Thread)

26                     prevNode.right = tree;

27             }

28

29             //保存前驱节点

30

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