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【万丈高楼平地起 第三季 C#实现二叉树操作】

本文接上一篇【万丈高楼平地起 第二季 队列和栈】继续说明如何用C#语言实现二叉树的操作。

四、树
     
链表、堆栈和队列都是线性结构(即序列)。树是一种特殊的非线性二维数据机构。树节点包含两个或两个以上的链接。工作中主要应用的二叉树——每个节点都有两个链接(其中可有一个或两个链接为null)。根节点是树的第一个节点。左孩子(left child)是左子树的第一个节点,右孩子(right child )是右子树的第一个节点。属于相同节点的子节点成为兄弟节点(siblings)。没有子节点的节点成为叶子节点。计算机科学家常常用根节点在上、叶子节点的方式画出一棵树——同树的自然生长方向恰好相反。


特殊二叉树——二叉查找树
二叉查找树(没有重复的节点值)的特征是:左子树中任何值都小于父节点的值,右子树中任何值都大于父节点的值。


构建二叉树、前序、中序、后序遍历二叉树  BinaryTreeLibrary.cs

View Code
  1 using System;
2
3 namespace BinaryTreeLibrary
4 {
5 /// <summary>
6 /// 定义TreeNode类
7 /// </summary>
8 class TreeNode
9 {
10 private TreeNode leftNode;
11 private int data;
12 private TreeNode rightNode;
13
14 /// <summary>
15 /// 初始化数据,构造一个叶子节点
16 /// </summary>
17 /// <param name="nodeData"></param>
18 public TreeNode(int nodeData)
19 {
20 data = nodeData;
21 leftNode = rightNode = null;
22 }
23
24 /// <summary>
25 /// 左节点
26 /// </summary>
27 public TreeNode LeftNode
28 {
29 get
30 {
31 return leftNode;
32 }
33 set
34 {
35 leftNode = value;
36 }
37 }
38
39 /// <summary>
40 /// Data数据节点
41 /// </summary>
42 public int Data
43 {
44 get
45 {
46 return data;
47 }
48 set
49 {
50 data = value;
51 }
52 }
53
54 public TreeNode RightNode
55 {
56 get
57 {
58 return rightNode;
59 }
60 set
61 {
62 rightNode = value;
63 }
64 }
65
66 /// <summary>
67 /// 在包含节点的二叉树中插入TreeNode
68 /// </summary>
69 /// <param name="insertValue"></param>
70 public void Insert(int insertValue)
71 {
72 // 在左子树中插入数据
73 if (insertValue < data)
74 {
75 // 如果没有左子树就构建一个叶子节点
76 if (leftNode == null)
77 {
78 leftNode = new TreeNode(insertValue);
79 }
80 else
81 {
82 // 遍历左子树
83 leftNode.Insert(insertValue);
84 }
85 }
86 // 在右子树中插入数据
87 else if (insertValue > data)
88 {
89 // 如果没有右子树就构建一个叶子节点
90 if (rightNode == null)
91 {
92 rightNode = new TreeNode(insertValue);
93 }
94 else
95 {
96 // 遍历右子树
97 rightNode.Insert(insertValue);
98 }
99 }
100 }// end insert method
101
102 }// end class TreeNode
103
104 /// <summary>
105 /// 类Tree定义
106 /// </summary>
107 public class Tree
108 {
109 // 整个类操作的是 TreeNode 类的对象
110 private TreeNode root;
111
112 /// <summary>
113 /// 构建一颗空树
114 /// </summary>
115 public Tree()
116 {
117 root = null;
118 }
119
120 /// <summary>
121 /// 将新节点插入到二叉树
122 /// 如果根节点是空的,就创建根节点
123 /// 否则,调用insert方法
124 /// </summary>
125 /// <param name="insertValue"></param>
126 public void InsertNode(int insertValue)
127 {
128 lock (this)
129 {
130 if (root == null)
131 {
132 root = new TreeNode(insertValue);
133 }
134 else
135 {
136 root.Insert(insertValue);
137 }
138 }
139 }
140
141 /// <summary>
142 /// 前序遍历
143 /// </summary>
144 public void PreorderTraverse()
145 {
146 lock (this)
147 {
148 PreorderHelper(root);
149 }
150 }
151
152
153 /// <summary>
154 /// 递归进行前序遍历
155 /// </summary>
156 /// <param name="node"></param>
157 private void PreorderHelper(TreeNode node)
158 {
159 if (node == null)
160 {
161 return;
162 }
163
164 // 输出 节点 数据
165 Console.Write(node.Data + " ");
166
167 // 遍历左子树
168 PreorderHelper(node.LeftNode);
169
170 // 遍历右子树
171 PreorderHelper(node.RightNode);
172 }
173
174 /// <summary>
175 /// 中序遍历
176 /// </summary>
177 public void InorderTravese()
178 {
179 lock (this)
180 {
181 InorderHelper(root);
182 }
183 }
184
185 /// <summary>
186 /// 递归进行中序遍历
187 /// </summary>
188 /// <param name="node"></param>
189 private void InorderHelper(TreeNode node)
190 {
191 if (node == null)
192 {
193 return;
194 }
195
196 // 先 遍历左子树
197 InorderHelper(node.LeftNode);
198
199 // 输出 数据 节点
200 Console.Write(node.Data + " ");
201
202 // 后 遍历右子树
203 InorderHelper(node.RightNode);
204
205 }
206
207 /// <summary>
208 /// 后序遍历
209 /// </summary>
210 public void PostorderTravese()
211 {
212 lock (this)
213 {
214 PostorderHelper(root);
215 }
216 }
217
218 /// <summary>
219 /// 递归进行后序遍历
220 /// </summary>
221 /// <param name="node"></param>
222 private void PostorderHelper(TreeNode node)
223 {
224 if (node == null)
225 {
226 return;
227 }
228
229 // 先 遍历左子树
230 PostorderHelper(node.LeftNode);
231
232 // 再 遍历右子树
233 PostorderHelper(node.RightNode);
234
235 // 输出 数据 节点
236 Console.Write(node.Data + " ");
237 }
238 }// end class Tree
239 }

  

Tree类操作TreeNode类的对象。Tree类有一个私有数据成员——root,这是对根节点的引用。

为保证线程的安全性,Tree类的InsertNode方法首先锁定Tree对象,然后再进行后序是否为空、插入节点等操作。
方法PreorderTraverse()InorderTraverse()PostorderTraverse()分别调用辅助方法PreorderHelperInorderHelperPostorderHelper方法。

测试代码,Program.cs

using System;
using BinaryTreeLibrary;

namespace TreeTest
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Tree tree
= new Tree();
int insertValue;

Console.WriteLine(
"Inserting values: ");
Random random
= new Random();

for (int i = 0; i <= 10; i++)
{
insertValue
= random.Next(100);
Console.Write(insertValue
+ " ");

tree.InsertNode(insertValue);
}

// 前序遍历
Console.Write("\n\n 前序遍历:");
tree.PreorderTraverse();

// 中序遍历
Console.Write("\n\n 中序遍历:");
tree.InorderTravese();

// 后序遍历
Console.Write("\n\n 后序遍历:");
tree.PostorderTravese();

Console.ReadKey();
}
}
}

  

至此,二叉查找树测试完毕!

posted on 2011-09-14 16:30 Frank.Fan 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏