二叉树的定义:

二叉树是树形结构的一个重要类型。许多实际问题抽象出来的数据结构往往是二叉树的形式,即使是一般的树也能简单地转换为二叉树,而且二叉树的存储结构及其算法都较为简单,因此二叉树显得特别重要。
    二叉树(BinaryTree)是n(n≥0)个结点的有限集,它或者是空集(n=0),或者由一个根结点及两棵互不相交的、分别称作这个根的左子树和右子树的二叉树组成。
    这个定义是递归的。由于左、右子树也是二叉树, 因此子树也可为空树。下图中展现了五种不同基本形态的二叉树。


java 二叉树先序遍历 非递归_二叉树


   其中 (a) 为空树, (b) 为仅有一个结点的二叉树, (c) 是仅有左子树而右子树为空的二叉树, (d) 是仅有右子树而左子树为空的二叉树, (e) 是左、右子树均非空的二叉树。这里应特别注意的是,二叉树的左子树和右子树是严格区分并且不能随意颠倒的,图 (c) 与图 (d) 就是两棵不同的二叉树。

二叉树的遍历

对于二叉树来讲最主要、最基本的运算是遍历。
    遍历二叉树 是指以一定的次序访问二叉树中的每个结点。所谓 访问结点 是指对结点进行各种操作的简称。例如,查询结点数据域的内容,或输出它的值,或找出结点位置,或是执行对结点的其他操作。遍历二叉树的过程实质是把二叉树的结点进行线性排列的过程。假设遍历二叉树时访问结点的操作就是输出结点数据域的值,那么遍历的结果得到一个线性序列。

从二叉树的递归定义可知,一棵非空的二叉树由根结点及左、右子树这三个基本部分组成。因此,在任一给定结点上,可以按某种次序执行三个操作:
     (1)访问结点本身(N),
     (2)遍历该结点的左子树(L),
     (3)遍历该结点的右子树(R)。
以上三种操作有六种执行次序:
     NLR、LNR、LRN、NRL、RNL、RLN。
注意:
    前三种次序与后三种次序对称,故只讨论先左后右的前三种次序。
  由于被访问的结点必是某子树的根,所以N(Node)、L(Left subtlee)和R(Right subtree)又可解释为根、根的左子树和根的右子树。NLR、LNR和LRN分别又称为先根遍历、中根遍历和后根遍历。

二叉树的java实现

首先创建一棵二叉树如下图,然后对这颗二叉树进行遍历操作(遍历操作的实现分为递归实现和非递归实现),同时还提供一些方法如获取双亲结点、获取左孩子、右孩子等。

java 二叉树先序遍历 非递归_二叉树_02



java实现代码:


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1. <span abp="506" style="font-size:14px;">package study_02.datastructure.tree;  
2.   
3. import java.util.Stack;  
4.   
5. /**
6.  * 二叉树的链式存储
7.  * @author WWX
8.  */  
9. public class BinaryTree {  
10.   
11.       
12. private TreeNode root=null;  
13.       
14. public BinaryTree(){  
15. new TreeNode(1,"rootNode(A)");  
16.     }  
17.       
18. /**
19.      * 创建一棵二叉树
20.      * <pre>
21.      *           A
22.      *     B          C
23.      *  D     E            F
24.      *  </pre>
25.      * @param root
26.      * @author WWX
27.      */  
28. public void createBinTree(TreeNode root){  
29. new TreeNode(2,"B");  
30. new TreeNode(3,"C");  
31. new TreeNode(4,"D");  
32. new TreeNode(5,"E");  
33. new TreeNode(6,"F");  
34.         root.leftChild=newNodeB;  
35.         root.rightChild=newNodeC;  
36.         root.leftChild.leftChild=newNodeD;  
37.         root.leftChild.rightChild=newNodeE;  
38.         root.rightChild.rightChild=newNodeF;  
39.     }  
40.       
41.       
42. public boolean isEmpty(){  
43. return root==null;  
44.     }  
45.   
46. //树的高度  
47. public int height(){  
48. return height(root);  
49.     }  
50.       
51. //节点个数  
52. public int size(){  
53. return size(root);  
54.     }  
55.       
56.       
57. private int height(TreeNode subTree){  
58. if(subTree==null)  
59. return 0;//递归结束:空树高度为0  
60. else{  
61. int i=height(subTree.leftChild);  
62. int j=height(subTree.rightChild);  
63. return (i<j)?(j+1):(i+1);  
64.         }  
65.     }  
66.       
67. private int size(TreeNode subTree){  
68. if(subTree==null){  
69. return 0;  
70. else{  
71. return 1+size(subTree.leftChild)  
72.                     +size(subTree.rightChild);  
73.         }  
74.     }  
75.       
76. //返回双亲结点  
77. public TreeNode parent(TreeNode element){  
78. return (root==null|| root==element)?null:parent(root, element);  
79.     }  
80.       
81. public TreeNode parent(TreeNode subTree,TreeNode element){  
82. if(subTree==null)  
83. return null;  
84. if(subTree.leftChild==element||subTree.rightChild==element)  
85. //返回父结点地址  
86. return subTree;  
87.         TreeNode p;  
88. //现在左子树中找,如果左子树中没有找到,才到右子树去找  
89. if((p=parent(subTree.leftChild, element))!=null)  
90. //递归在左子树中搜索  
91. return p;  
92. else  
93. //递归在右子树中搜索  
94. return parent(subTree.rightChild, element);  
95.     }  
96.       
97. public TreeNode getLeftChildNode(TreeNode element){  
98. return (element!=null)?element.leftChild:null;  
99.     }  
100.       
101. public TreeNode getRightChildNode(TreeNode element){  
102. return (element!=null)?element.rightChild:null;  
103.     }  
104.       
105. public TreeNode getRoot(){  
106. return root;  
107.     }  
108.       
109. //在释放某个结点时,该结点的左右子树都已经释放,  
110. //所以应该采用后续遍历,当访问某个结点时将该结点的存储空间释放  
111. public void destroy(TreeNode subTree){  
112. //删除根为subTree的子树  
113. if(subTree!=null){  
114. //删除左子树  
115.             destroy(subTree.leftChild);  
116. //删除右子树  
117.             destroy(subTree.rightChild);  
118. //删除根结点  
119. null;  
120.         }  
121.     }  
122.       
123. public void traverse(TreeNode subTree){  
124. "key:"+subTree.key+"--name:"+subTree.data);;  
125.         traverse(subTree.leftChild);  
126.         traverse(subTree.rightChild);  
127.     }  
128.       
129. //前序遍历  
130. public void preOrder(TreeNode subTree){  
131. if(subTree!=null){  
132.             visted(subTree);  
133.             preOrder(subTree.leftChild);  
134.             preOrder(subTree.rightChild);  
135.         }  
136.     }  
137.       
138. //中序遍历  
139. public void inOrder(TreeNode subTree){  
140. if(subTree!=null){  
141.             inOrder(subTree.leftChild);  
142.             visted(subTree);  
143.             inOrder(subTree.rightChild);  
144.         }  
145.     }  
146.       
147. //后续遍历  
148. public void postOrder(TreeNode subTree) {  
149. if (subTree != null) {  
150.             postOrder(subTree.leftChild);  
151.             postOrder(subTree.rightChild);  
152.             visted(subTree);  
153.         }  
154.     }  
155.       
156. //前序遍历的非递归实现  
157. public void nonRecPreOrder(TreeNode p){  
158. new Stack<TreeNode>();  
159.         TreeNode node=p;  
160. while(node!=null||stack.size()>0){  
161. while(node!=null){  
162.                 visted(node);  
163.                 stack.push(node);  
164.                 node=node.leftChild;  
165.             }  
166. "507" style="font-size:14px;">while</span>(stack.size()>0){  
167.                 node=stack.pop();  
168.                 node=node.rightChild;  
169.             }   
170.         }  
171.     }  
172.       
173. //中序遍历的非递归实现  
174. public void nonRecInOrder(TreeNode p){  
175. new Stack<BinaryTree.TreeNode>();  
176.         TreeNode node =p;  
177. while(node!=null||stack.size()>0){  
178. //存在左子树  
179. while(node!=null){  
180.                 stack.push(node);  
181.                 node=node.leftChild;  
182.             }  
183. //栈非空  
184. if(stack.size()>0){  
185.                 node=stack.pop();  
186.                 visted(node);  
187.                 node=node.rightChild;  
188.             }  
189.         }  
190.     }  
191.       
192. //后序遍历的非递归实现  
193. public void noRecPostOrder(TreeNode p){  
194. new Stack<BinaryTree.TreeNode>();  
195.         TreeNode node =p;  
196. while(p!=null){  
197. //左子树入栈  
198. for(;p.leftChild!=null;p=p.leftChild){  
199.                 stack.push(p);  
200.             }  
201. //当前结点无右子树或右子树已经输出  
202. while(p!=null&&(p.rightChild==null||p.rightChild==node)){  
203.                 visted(p);  
204. //纪录上一个已输出结点  
205.                 node =p;  
206. if(stack.empty())  
207. return;  
208.                 p=stack.pop();  
209.             }  
210. //处理右子树  
211.             stack.push(p);  
212.             p=p.rightChild;  
213.         }  
214.     }  
215. public void visted(TreeNode subTree){  
216. true;  
217. "key:"+subTree.key+"--name:"+subTree.data);;  
218.     }  
219.       
220.       
221. /**
222.      * 二叉树的节点数据结构
223.      * @author WWX
224.      */  
225. private class  TreeNode{  
226. private int key=0;  
227. private String data=null;  
228. private boolean isVisted=false;  
229. private TreeNode leftChild=null;  
230. private TreeNode rightChild=null;  
231.           
232. public TreeNode(){}  
233.           
234. /**
235.          * @param key  层序编码
236.          * @param data 数据域
237.          */  
238. public TreeNode(int key,String data){  
239. this.key=key;  
240. this.data=data;  
241. this.leftChild=null;  
242. this.rightChild=null;  
243.         }  
244.   
245.   
246.     }  
247.       
248.       
249. //测试  
250. public static void main(String[] args) {  
251. new BinaryTree();  
252.         bt.createBinTree(bt.root);  
253. "the size of the tree is " + bt.size());  
254. "the height of the tree is " + bt.height());  
255.           
256. "*******(前序遍历)[ABDECF]遍历*****************");  
257.         bt.preOrder(bt.root);  
258.           
259. "*******(中序遍历)[DBEACF]遍历*****************");  
260.         bt.inOrder(bt.root);  
261.          
262. "*******(后序遍历)[DEBFCA]遍历*****************");  
263.         bt.postOrder(bt.root);  
264.           
265. "***非递归实现****(前序遍历)[ABDECF]遍历*****************");  
266.         bt.nonRecPreOrder(bt.root);  
267.           
268. "***非递归实现****(中序遍历)[DBEACF]遍历*****************");  
269.         bt.nonRecInOrder(bt.root);  
270.           
271. "***非递归实现****(后序遍历)[DEBFCA]遍历*****************");  
272.         bt.noRecPostOrder(bt.root);  
273.     }  
274. }  
275. </span>



输出结果

the size of the tree is 6
the height of the tree is 3
*******(前序遍历)[ABDECF]遍历*****************
key:1--name:rootNode(A)
key:2--name:B
key:4--name:D
key:5--name:E
key:3--name:C
key:6--name:F
*******(中序遍历)[DBEACF]遍历*****************
key:4--name:D
key:2--name:B
key:5--name:E
key:1--name:rootNode(A)
key:3--name:C
key:6--name:F
*******(后序遍历)[DEBFCA]遍历*****************
key:4--name:D
key:5--name:E
key:2--name:B
key:6--name:F
key:3--name:C
key:1--name:rootNode(A)
***非递归实现****(前序遍历)[ABDECF]遍历*****************
key:1--name:rootNode(A)
key:2--name:B
key:4--name:D
key:5--name:E
key:3--name:C
key:6--name:F
***非递归实现****(中序遍历)[DBEACF]遍历*****************
key:4--name:D
key:2--name:B
key:5--name:E
key:1--name:rootNode(A)
key:3--name:C
key:6--name:F
***非递归实现****(后序遍历)[DEBFCA]遍历*****************
key:4--name:D
key:5--name:E
key:2--name:B
key:6--name:F
key:3--name:C
key:1--name:rootNode(A)