树结构之线索化二叉树

馋奶兔 提交于 2020-02-02 08:11:55

数列 {1, 3, 6, 8, 10, 14  } 构建成一颗二叉树

当对上面的二叉树进行中序遍历时,顺序为:8, 3, 10, 1, 6, 14 ,但是 6, 8, 10, 14 这几个节点的 左右指针,并没有完全的利用上.

果希望充分的利用个节点的左右指针, 让各个节点可以指向自己的前后节点,该怎么办?

解决方案:线索二叉树

中序线索化后:

1、n个结点的二叉链表中含有n+1  【公式 2n-(n-1)=n+1】 空指针域。利用二叉链表中的空指针域,存放指结点某种遍历次序下的前驱和后继结点的指针(这种附加的指针称为"线索"

2、这种加上了线索的二叉链表称为线索链表,相应的二叉树称为线索二叉树(Threaded BinaryTree)。根据线索性质的不同,线索二叉树可分为前序线索二叉树、中序线索二叉树后序线索二叉树

3、一个结点的前一个结点,称为前驱结点

4、一个结点的后一个结点,称为后继结点

注意:

1、left 指向的是左子树,也可能是指向的前驱节点. 比如节点1的 left 指向的左子树, 而节点10的 left 指向的就是前驱节点.

2、right指向的是右子树,也可能是指向后继节点,比如点1的right 指向的是右子树,而节点10的right 指向的是后继节点.

遍历线索化二叉树
因为线索化后,点指向有变化,因此原来的遍历方式不能使用时需要使用新的方式遍历线索化二叉树,各个节点可以通过线型方式遍历,因此无需使用递归方式,这样也提高了遍历的效率。 历的次序应当和线索化遍历方式保持一致。即中序线索化二叉树后,遍历次二叉树时,需要按照中序方式遍历
 
代码如下:
 
static class ThreadedBinaryTree{

    private TreeNode root;
    public ThreadedBinaryTree(TreeNode root){
        this.root=root;
    }
    private TreeNode pre;//标记当前节点的前驱节点的指针

    //前序线索化二叉树1,3,8,10,6,14
    public void preThreadedBinaryTree(TreeNode node){
        if(node==null){
            return;
        }
        //线索化当前节点
        if(node.getLeft()==null){
            node.setLeft(pre);
            node.setLeftType(1);
        }

        if(pre!=null&&pre.getRight()==null){
            pre.setRightType(1);
            pre.setRight(node);
        }
        pre=node;
        //线索化左子树
        if(node.getLeftType()==0){
            preThreadedBinaryTree(node.getLeft());
        }
        //线索化右子树
        if(node.getRightType()==0){
            preThreadedBinaryTree(node.getRight());
        }

    }

    //遍历前序线索化二叉树
    public void preThreadedBinaryTreePrint(){
        TreeNode node=this.root;
        while (node!=null){
            System.out.println(node);
            while (node.getLeftType()==0){
                node=node.getLeft();
                System.out.println(node);
            }
            //重置节点
            node=node.getRight();
        }
    }

    //中序线索化二叉树
    public void midThreadedBinaryTree(TreeNode node){
         //判断节点是否为空
        if(node==null){
            return;
        }
        //线索化左子树
        midThreadedBinaryTree(node.getLeft());
        //线索化当前节点
        if(node.getLeft()==null){
            node.setLeft(pre);
            node.setLeftType(1);
        }
        //处理当前节点的后继节点的思路是当node指向下一个节点,
        // pre指向当前节点时,由pre设置,好好思考下
        if(pre!=null&&pre.getRight()==null){
            pre.setRight(node);
            pre.setRightType(1);
        }
        //变更pre指针信息
        pre=node;
        //线索化右子树
        midThreadedBinaryTree(node.getRight());
    }

    /**
     * 遍历中序线索化二叉树
     */
    public void midThreadedBinaryTreePrint(){
        TreeNode node=this.root;
        while (node!=null){
            //循环找到第一个leftType=1的节点
            while (node.getLeftType()==0){
                node=node.getLeft();
            }
            System.out.println(node);
            //如果当前节点的右指针指向的是后继节点,就一直输出
            while (node.getRightType()==1){
                node=node.getRight();
                System.out.println(node);
            }
            //重置节点
            node=node.getRight();
        }

    }


}

static class TreeNode{
    private int data;
    private TreeNode left;
    private int leftType;//0:指向左子树,1:指向前驱节点
    private TreeNode right;
    private int rightType;//0:指向右子树,1:指后继节点

    public TreeNode(int data){
        this.data=data;
    }

    public int getLeftType() {
        return leftType;
    }

    public void setLeftType(int leftType) {
        this.leftType = leftType;
    }

    public int getRightType() {
        return rightType;
    }

    public void setRightType(int rightType) {
        this.rightType = rightType;
    }

    public int getData() {
        return data;
    }

    public void setData(int data) {
        this.data = data;
    }

    public TreeNode getLeft() {
        return left;
    }

    public void setLeft(TreeNode left) {
        this.left = left;
    }

    public TreeNode getRight() {
        return right;
    }

    public void setRight(TreeNode right) {
        this.right = right;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "TreeNode{" +
                "data=" + data +
                '}';
    }
}
 
 

 

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