数据结构之---二叉树C实现

学过数据结构的都知道树。那么什么是树？

typedef struct Node
   {
       int data;//数据内容
       struct Node* left;//指向左子树
       struct Node* right;//指向右子树
   }Node;

//实现有序二叉树的各种操作
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//定义节点的数据类型
typedef struct Node
{
	int data;//存储数据内容
	struct Node* left;//左子树的地址
	struct Node* right;//右子树的地址
}Node;

//定义有序二叉树的数据类型
typedef struct
{
	Node* root;//记录根节点的地址
	int cnt;//记录节点的个数
}Tree;

//实现向有序二叉树中插入新节点的操作
void insert_data(Tree* pt,int data);
//插入新节点的递归函数
void insert(Node** pRoot,Node* pn);
//採用中序遍历方法进行遍历
void travel_data(Tree* pt);
//遍历的递归函数
void travel(Node* pRoot);
//实现创建新节点
Node* create_node(int data);
//实现清空树中的全部节点
void clear_data(Tree* pt);
//实现清空的递归函数
void clear(Node** pRoot);
//实现查找一个指定的节点
Node** find_data(Tree* pt,int data);
//查找的递归函数
Node** find(Node** pRoot,int data);
//实现删除指定的节点
void del_data(Tree* pt,int data);
//改动指定元素的操作
void modify(Tree* pt,int data,int new_data);
//推断二叉树是否为空
int empty(Tree* pt);
//推断二叉树是否为满
int full(Tree* pt);
//计算二叉树中节点的个数
int size(Tree* pt);
//获取根节点的元素值
int get_root(Tree* pt);

int main(void)
{
	//创建有序二叉树，而且进行初始化
	Tree tree;
	tree.root = NULL;
	tree.cnt = 0;
	//插入新节点，进行遍历
	insert_data(&tree,50);
	travel_data(&tree);//50
	insert_data(&tree,70);
	travel_data(&tree);//50 70
	insert_data(&tree,20);
	travel_data(&tree);//20 50 70
	insert_data(&tree,60);
	travel_data(&tree);//20 50 60 70
	
	printf("------------------\n");
	//clear_data(&tree);
	travel_data(&tree);//20 50 60 70
	del_data(&tree,50);
	travel_data(&tree);//20 60 70
	del_data(&tree,30);//删除失败
	travel_data(&tree);//20 60 70
	del_data(&tree,20);
	travel_data(&tree);//60 70

	printf("--------------------\n");
	modify(&tree,10,20);//插入20
	travel_data(&tree);//20 60 70
	printf("二叉树中根节点的元素是：%d\n",get_root(&tree));//70
	printf("二叉树中节点的个数是：%d\n",size(&tree));//3
	printf("%s\n",empty(&tree)?"二叉树为空":"二叉树不为空");
	printf("%s\n",full(&tree)?"二叉树已满":"二叉树没有满");
	return 0;
}

//改动指定元素的操作
//旧元素不存在时，直接插入新元素就可以
void modify(Tree* pt,int data,int new_data)
{
	//1.删除旧元素
	del_data(pt,data);
	//2.插入新元素
	insert_data(pt,new_data);
}
//推断二叉树是否为空
int empty(Tree* pt)
{
	return NULL == pt->root;
}
//推断二叉树是否为满
int full(Tree* pt)
{
	return 0;
}
//计算二叉树中节点的个数
int size(Tree* pt)
{
	return pt->cnt;
}
//获取根节点的元素值
int get_root(Tree* pt)
{
	if(empty(pt))
	{
		return -1;//表示失败(以后讲到)
	}
	return pt->root->data;
}

//实现删除指定的节点
void del_data(Tree* pt,int data)
{
	//1.查找目标元素所在节点的地址
	Node** pp = find_data(pt,data);
	//2.推断查找失败情况,不须要删除
	if(NULL == *pp)
	{
		printf("目标元素不存在。删除失败\n");
		return;
	}
	//3.合并左右子树,左子树插入到右子树中
	if((*pp)->left != NULL)
	{
		//左子树不为空时。须要插入到右子树中
		insert(&(*pp)->right,(*pp)->left);
	}
	//4.寻找指针记录要删除的节点地址
	Node* q = *pp;
	//5.将原来指向要删除节点的指针 又一次指向 合并之后的右子树
	*pp = (*pp)->right;
	//6.删除目标元素所在的节点
	free(q);
	q = NULL;
	//7.节点个数减1
	pt->cnt--;
}

//查找的递归函数
Node** find(Node** pRoot,int data)
{
	//1.推断二叉树是否为空，为空直接返回
	if(NULL == *pRoot)
	{
		return pRoot;//&pt->root; 
	}
	//2.比較根节点元素和目标元素的大小，假设相等。直接返回
	if(data == (*pRoot)->data)
	{
		return pRoot;//&pt->root;
	}
	//3.若目标元素小于根节点元素值,左子树查找
	else if(data < (*pRoot)->data)
	{
		return find(&(*pRoot)->left,data);
	}
	//4.若目标元素大于根节点元素,去右子树查找
	else
	{
		return find(&(*pRoot)->right,data);
	}
}

//实现查找一个指定的节点
//返回 指向目标元素所在节点的指针 的地址
Node** find_data(Tree* pt,int data)
{
	//调用递归函数实现查找
	return find(&pt->root,data);
}

//实现清空的递归函数
void clear(Node** pRoot)
{
	//推断二叉树是否为空
	if(*pRoot != NULL)
	{
		//1.清空左子树
		clear(&(*pRoot)->left);
		//2.清空右子树
		clear(&(*pRoot)->right);
		//3.清空根节点
		free(*pRoot);
		*pRoot = NULL;
	}
}

//实现清空树中的全部节点
void clear_data(Tree* pt)
{
	//调用递归函数实现清空
	clear(&pt->root);
	//二叉树的节点个数清零
	pt->cnt = 0;
}

//实现创建新节点
Node* create_node(int data)
{
	Node* pn = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	pn->data = data;
	pn->left = NULL;
	pn->right = NULL;
	return pn;
}

//遍历的递归函数
void travel(Node* pRoot)
{
	//推断二叉树不为空时才须要遍历
	if(pRoot != NULL)
	{
		//1.遍历左子树
		travel(pRoot->left);
		//2.遍历根节点
		printf("%d ",pRoot->data);
		//3.遍历右子树
		travel(pRoot->right);
	}
}

//採用中序遍历方法进行遍历
void travel_data(Tree* pt)
{
	//调用递归函数进行遍历
	travel(pt->root);
	//打印换行
	printf("\n");
}

//插入新节点的递归函数
void insert(Node** pRoot,Node* pn)
{
	//1.推断二叉树是否为空,假设为空则让根节点指针直接指向新节点
	if(NULL == *pRoot)
	{
		*pRoot = pn;
		return;
	}
	//2.假设二叉树非空,比較根节点和新节点大小
	//2.1 假设根节点大于新节点，插入左子树
	if((*pRoot)->data > pn->data)
	{
		insert(&(*pRoot)->left,pn);
	}
	//2.2 假设根节点小于等于新节点,插入右子树
	else
	{
		insert(&(*pRoot)->right,pn);
	}
}

//实现向有序二叉树中插入新节点的操作
void insert_data(Tree* pt,int data)
{
	//1.创建新节点。进行初始化 create_node
	//Node* pn = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	//pn->data = data;
	//pn->left = NULL;
	//pn->right = NULL;
	//2.插入新节点到二叉树中,调用递归函数
	insert(&pt->root,create_node(data));
	//3.二叉树中节点个数加1
	pt->cnt++;
}