完成线索二叉树

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2020-12-03 22:48:05 +08:00
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16
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@@ -0,0 +1,16 @@
{
"cSpell.words": [
"infty",
"inorder",
"lchild",
"ltag",
"nextval",
"nlog",
"postorder",
"preorder",
"rchild",
"rclild",
"rtag",
"struct"
]
}

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@@ -406,7 +406,7 @@ int LocateElem(LinkList L, int e)
{
p = p->next;
}
// 找到后返回该点指针,否则返回 NULL
// 找到后返回该点指针,否则返回 NULL
return p;
}
```

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@@ -164,7 +164,7 @@ LNode *LocateElem(LinkList L, int e)
{
p = p->next;
}
// 找到后返回该点指针,否则返回 NULL
// 找到后返回该点指针,否则返回 NULL
return p;
}

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@@ -91,7 +91,7 @@ for (int i = 1; i < a.length; i++)
1. 找到一个空的结点,存入数据元素。
2. 从头结点出发,找到位序为 $i-1$ 的结点。
3. 修改新点的 `next`
3. 修改新点的 `next`
4. 修改 $i-1$ 结点的 `next`
## 5. 删除

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@@ -2,12 +2,12 @@
## 1. 树的基本概念
树是 $nn \geq 0$ 个点的有限集合,$n=0$ 时,称为空树。
树是 $nn \geq 0$ 个点的有限集合,$n=0$ 时,称为空树。
而任意非空树应满足:
1. 有且仅有一个特定的称为**根**的结点。
2. 当 $n>0$ 时,其余结点可分为 $mm \geq 0$ 个互不相交的有限集合,其中每一个集合本身又是一棵树,称为根点的**子树**。
2. 当 $n>0$ 时,其余结点可分为 $mm \geq 0$ 个互不相交的有限集合,其中每一个集合本身又是一棵树,称为根点的**子树**。
$n$ 个结点的树中只有 $n-1$ 条边。
@@ -22,7 +22,7 @@ $n$ 个结点的树中只有 $n-1$ 条边。
- 叶子结点:度为 $0$ 的结点。
- 结点的层次:根结点为第一层(或第零层)。
- 结点的高度:从叶子结点(第一层)开始逐层累加。
- 结点的深度:从根点(第一层)开始逐层累加。
- 结点的深度:从根点(第一层)开始逐层累加。
- 树的高度(深度)是树中结点的最大层数。
- 有序树和无序树
- 路径:树中两个结点之间的路径是由这两个结点之间所经过的**结点序列**构成的。(树的分支是有向的,即从双亲结点指向孩子结点,所以路径一定是自上而下的。)
@@ -60,3 +60,26 @@ $n$ 个结点的树中只有 $n-1$ 条边。
- [平衡二叉树](binary-tree/README.md#34-平衡二叉树)
### 4.4. [二叉树的性质](binary-tree/README.md#4-二叉树的性质)
### 4.5. [二叉树的存储结构](binary-tree-storage/README.md#二叉树的存储结构)
- [二叉树的顺序存储](binary-tree-storage/README.md#1-二叉树的顺序存储)
- [二叉树的链式存储](binary-tree-storage/README.md#2-二叉树的链式存储)
### 4.6. [二叉树的遍历](binary-tree-traversal/README.md#二叉树的遍历)
- [先序遍历](binary-tree-traversal/README.md#1-先序遍历)
- [中序遍历](binary-tree-traversal/README.md#2-中序遍历)
- [后序遍历](binary-tree-traversal/README.md#3-后序遍历)
- [层次遍历](binary-tree-traversal/README.md#5-层次遍历)
- [由遍历序列构造二叉树](binary-tree-traversal/README.md#6-由遍历序列构造二叉树)
### 4.7. [线索二叉树](binary-tree-traversal/README.md#7-线索二叉树)
#### 4.7.1. [线索二叉树的概念](binary-tree-traversal/README.md#71-线索二叉树的概念)
- 先序线索二叉树
- 中序线索二叉树
- 后序线索二叉树
#### 4.7.2. [线索二叉树的构造](binary-tree-traversal/README.md#72-线索二叉树的构造)

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@@ -0,0 +1,30 @@
# 二叉树的存储结构
## 1. 二叉树的顺序存储
用一组连续的存储单元依次从上而下、从左至右存储[完全二叉树](../binary-tree/README.md#32-完全二叉树)上的结点元素。
![二叉树的顺序存储](sequential-storage-of-binary-tree.png)
在完全二叉树中依次编号,对于结点 $i$
- 若存在左孩子,则编号为 $2i$
- 若存在右孩子,则编号为 $2i+1$
![二叉树的顺序存储的缺点](disadvantages-of-sequential-storage-of-binary-tree.png)
## 2. 二叉树的链式存储
用链表存放一棵二叉树,二叉树的每个结点用链表的一个链结点来存储。
```cpp
typedef struct BiTNode
{
ElemType data;
struct BiTNode *Lchild, *rclild;
} BiTNode, *BiTree;
```
含有 $n$ 个结点的二叉链表中,有 $n+1$ 个空链域。
![二叉树的链式存储](link-storage-of-binary-tree.png)

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@@ -0,0 +1,11 @@
#include <stdio.h>
typedef struct BiTNode
{
int data;
struct BiTNode *Lchild, *rclild;
} BiTNode, *BiTree;
int main(int argc, char const *argv[])
{
return 0;
}

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@@ -0,0 +1,288 @@
# 二叉树的遍历
按照某条搜索路径访问树中的每个结点,树的每个结点均被访问一次,而且只访问一次。
## 1. 先序遍历
若二叉树非空:
1. 访问根结点。
2. 先序遍历左子树。
3. 先序遍历右子树。
```cpp
void PreOrder(BiTree T)
{
if (T != NULL)
{
visit(T);
PreOrder(T.lchild);
PreOrder(T.rchild);
}
}
```
时间复杂度:$O(n)$。
## 2. 中序遍历
若二叉树非空:
1. 中序遍历左子树。
2. 访问根结点。
3. 中序遍历右子树。
```cpp
void InOrder(BiTree T)
{
if (T != NULL)
{
InOrder(T.lchild);
visit(T);
InOrder(T.rchild);
}
}
```
时间复杂度:$O(n)$。
## 3. 后序遍历
若二叉树非空:
1. 后序遍历左子树。
2. 后序遍历右子树。
3. 访问根结点。
```cpp
void PostOrder(BiTree T)
{
if (T != NULL)
{
PostOrder(T.lchild);
PostOrder(T.rchild);
visit(T);
}
}
```
时间复杂度:$O(n)$。
## 4. 中序遍历非递归算法
借助**栈**。算法思想:
1. 初始时依次扫描根结点的所有左侧结点并将他们一一进栈;
2. 出栈一个结点,**访问**它;
3. 扫描该结点的右孩子结点并将其进栈;
4. 依次扫描右孩子结点的所有左侧结点,并一一进栈;
5. 反复该过程直到栈空为止。
```cpp
void InOrder2(BiTree T)
{
InitStack(S);
BiTree p = T;
while (p || IsEmpty(S))
{
if (p)
{
Push(S, p);
p = p.lchild;
}
else
{
Pop(S, p);
visit(p);
p = p.rchild;
}
}
}
```
## 5. 层次遍历
借助**队列**。算法思想:
1. 初始将根入队并访问根结点;
2. 若有左子树,则将左子树的根入队;
3. 若有右子树,则将右子树的根入队;
4. 然后出队,访问该结点;
5. 反复该过程直到队空为止。
```cpp
void levelOrder(BiTree T)
{
InitQueue(Q);
BiTree p;
EnQueue(Q, T);
while (!isEmpty(Q))
{
DeQueue(Q, p);
visit(p);
if (p->lchild != NULL)
{
EnQueue(Q, p->lchild);
}
if (p->rchild != NULL)
{
EnQueue(Q, p->rchild);
}
}
}
```
## 6. 由遍历序列构造二叉树
- 先序(或后序)遍历序列+中序遍历序列可以确定一棵二叉树。
- 而先序遍历序列+后序遍历序列不可以确定一颗二叉树。
1. 在先序序列中,第一个结点是根结点;
2. 根结点将中序遍历序列划分为两部分;
3. 然后在先序序列中确定两部分的结点,并且两部分的第一个结点分别为左子树的根结点和右子树的根结点;
4. 在子树中递归重复该过程,边能唯一确定一棵二叉树。
> 层次遍历序列+中序遍历序列也可以确定一棵二叉树。
## 7. 线索二叉树
### 7.1. 线索二叉树的概念
线索化:
1. 若无左子树,则将左指针指向其前驱结点;
2. 若无右子树,则将右指针指向其后继结点。
![二叉树遍历举例](binary-tree-traversal-example.png)
- 先序遍历:$124536$
![先序线索二叉树](clue-binary-tree-with-preorder-traversal.png)
- 中序遍历:$425163$
![中序线索二叉树](clue-binary-tree-with-inorder-traversal.png)
- 后序遍历:$452631$
![后序线索二叉树](clue-binary-tree-with-postorder-traversal.png)
线索二叉树的结点结构
| ltag | lchild | data | rclild | rtag |
| ---- | ------ | ---- | ------ | ---- |
$$
标志域l(r)tag=
\begin{cases}
0,l(r)child域指示结点的左孩子\\
1,l(r)child域指示结点的前驱后继
\end{cases}
$$
```cpp
typedef struct ThreadNode
{
ElemType data;
struct ThreadNode *lchild, *rclild;
int ltag, rtag;
}ThreadNode, *ThreadTree;
```
这种结点结构构成的二叉链表作为二叉树的存储结构,称为**线索链表**。
![三种线索二叉树](three-kinds-of-clue-binary-trees.png)
### 7.2. 线索二叉树的构造
常用的是**中序线索二叉树**。
寻找前驱结点:
- 若左指针为线索,则其指向结点为前驱结点。
- 若左指针为左孩子,则其左子树的最右侧结点为前驱结点。
寻找后继结点:
- 若右指针为线索,则其指向结点为后继结点。
- 若右指针为右孩子,则其右子树的最左侧结点为后继结点。
中序线索二叉树线索化
```cpp
// p 为线索二叉树的根结点
// pre 为对应结点的前驱结点
void InThread(ThreadTree &p, ThreadTree &pre)
{
if (p != NULL)
{
InThread(p->lchild, pre);
if (p->lchild == NULL)
{
p->lchild = pre;
p->ltag = 1;
}
if (pre != NULL && pre->lchild == NULL)
{
p->rchild = p;
p->rtag = 1;
}
InThread(p->rchild, pre);
}
}
```
```cpp
void CreateInThread(ThreadTree T)
{
ThreadTree pre = NULL;
if (T != NULL)
{
InThread(T, pre);
pre->rchild = NULL;
pre->rtag = 1;
}
}
```
![中序线索二叉树的线索化](cueing-of-inorder-clue-binary-tree.png)
![中序线索二叉树的线索化2](cueing-of-inorder-clue-binary-tree2.png)
```cpp
// p 为线索二叉树的根结点
ThreadNode *FirstNode(ThreadNode *p)
{
while (p->ltag == 0)
{
p = p->lchild;
}
return p;
}
```
```cpp
// p 为结点
ThreadNode *NextNode(ThreadNode *p)
{
if (p->rtag == 0)
{
return FirstNode(p.rchild); // 如果有孩子结点,则后继结点就是右子树最左侧的结点
}
else
{
return p.rchild;
}
}
```
```cpp
// 遍历
void InOrder(ThreadNode *T)
{
for (ThreadNode *p = FirstNode(T); p != NULL; p = NextNode(p))
{
visit(p);
}
}
```

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@@ -3,15 +3,15 @@
二叉树是 $nn \geq 0$ 个结点的有限集合。
1. $n=0$ 时,二叉树为空。
2. $n>0$ 时,由根点和两个互不相交的被称为根的左子树和右子树组成。左子树和右子树也分别是一棵二叉树。
2. $n>0$ 时,由根点和两个互不相交的被称为根的左子树和右子树组成。左子树和右子树也分别是一棵二叉树。
## 1. 五种基本形态
- 空树
- 仅有根结点
-点+左子树
-点+右子树
-点+左子树+右子树
-点+左子树
-点+右子树
-点+左子树+右子树
![二叉树的五种基本形态](five-basic-form-of-binary-tree.png)
@@ -42,7 +42,7 @@
- 若 $i<[n/2]$,则结点 $i$ 为分支结点,否则为叶子结点。
- 叶子结点只可能出现在层次最大的两层上出现。对于最大层次的叶子结点,都依次排在最左边的位置上。
- 度为 $1$ 的结点若存在,则可能有一个,且是编号最大的分支结点,并孩子结点一定是左点。
- 度为 $1$ 的结点若存在,则可能有一个,且是编号最大的分支结点,并孩子结点一定是左点。
![完全二叉树的性质](character-of-complete-binary-tree.png)
@@ -50,7 +50,7 @@
一颗二叉树,若树非空,则有如下性质:
对任意结点若存在左子树或右子树,则其左子树上所有结点的关键字均小于该点。右子树上所有结点的关键字均大于该结点。
对任意结点若存在左子树或右子树,则其左子树上所有结点的关键字均小于该点。右子树上所有结点的关键字均大于该结点。
![二叉排序树](binary-sort-tree.png)
@@ -62,7 +62,7 @@
## 4. 二叉树的性质
- 非空二叉树上的叶子结点数等于度为 $2$ 的点数加 $1$,即 $n_0=n_2+1$
- 非空二叉树上的叶子结点数等于度为 $2$ 的点数加 $1$,即 $n_0=n_2+1$
![二叉树性质一](nature-1-of-binary-tree.png)
@@ -72,7 +72,7 @@
![二叉树性质二和性质三](nature-2-and-3-of-binary-tree.png)
- 对完全二叉树按从上到下、从左到右的顺序依次编号 $1,2,...,n$,则有以下关系:
- 当 $i>1$ 时,结点 $i$ 的双亲点编号为:$\left \lfloor i/2 \right \rfloor$。即当 $i$ 为偶数时,其双亲结点的编号为 $i/2$,它是双亲结点的左孩子 0当 $i$ 为奇数时,其双亲结点的编号的为 $(i-1)/2$,它是双亲结点的右孩子。
- 当 $i>1$ 时,结点 $i$ 的双亲点编号为:$\left \lfloor i/2 \right \rfloor$。即当 $i$ 为偶数时,其双亲结点的编号为 $i/2$,它是双亲结点的左孩子 0当 $i$ 为奇数时,其双亲结点的编号的为 $(i-1)/2$,它是双亲结点的右孩子。
- 当 $2i \leq n$ 时,结点 $i$ 的左孩子编号为 $2i$,否则无左孩子。
- 当 $2i+1 \leq n$ 时,结点 $i$ 的右孩子编号为 $2i+1$,否则无右孩子。
- 结点 $i$ 所在的层次为 $\left \lfloor log_2i \right \rfloor+1$。