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C语言解决二元查找树转换成有序双向链表

OC/C/C++ 水墨上仙 2188次浏览

题目:
输入一棵二元查找树,将该二元查找树转换成一个排序的双向链表。
要求不能创建任何新的结点,只调整指针的指向。

&nbsp&nbsp&nbsp10
&nbsp&nbsp/&nbsp/
&nbsp&nbsp6&nbsp&nbsp14
&nbsp/&nbsp/&nbsp/&nbsp/
4&nbsp&nbsp8&nbsp12&nbsp16
&nbsp转换成双向链表
4=6=8=10=12=14=16。
&nbsp
&nbsp首先我们定义的二元查找树&nbsp节点的数据结构如下:

 struct BSTreeNode
{
  int m_nValue; // value of node
  BSTreeNode *m_pLeft; // left child of node
  BSTreeNode *m_pRight; // right child of node
};

算法思想:
在二元查找树对应的有序双向链表中,
节点的左指针指向二元查找树中对应节点的左子树中最大节点
节点的右指针指向二元查找树中对应节点的右子树中最小节点
根据上述思想,以树的根节点为分界点,生成两个单向链表:
单链表1:根节点的左子树转换成一个左指针连接成的单向链表;该链表中只能有左指针,如果得到的是右指针,则转换成对应的左指针。
单链表2:根节点的右子树转换成一个右指针链接成的单向链表;该链表中只能有右指针,如果得到的是左指针,则转换成对应的右指针。
双向链表的左右指针转换关系:
p->m_pLeft&nbsp=&nbspq&nbsp&nbsp等价于&nbspq->m_pRight&nbsp=
p->m_pRight&nbsp=&nbspq&nbsp等价于&nbspq->m_pLeft&nbsp=
然后在分别将上述两个单向链表补充完整,最终形成一个双向链表。

程序源码:

tree.h

/******************************** 
tree.h : 定义树的头文件 
********************************/  
#ifndef __TREE_H__  
#define __TREE_H__  
  
typedef int  ElemType;  
  
struct BSTreeNode{  
    ElemType m_nValue;  
    struct BSTreeNode *m_pLeft;  
    struct BSTreeNode *m_pRight;  
};  
  
typedef struct BSTreeNode *pBSTreeNode;  
typedef struct BSTreeNode *pSearchTree;  
  
pSearchTree Insert(ElemType x,pSearchTree T);  
void InOrderTree(pSearchTree T);  
void PrintList(pBSTreeNode pHead);  
void TreeToList(pSearchTree pT);  
pBSTreeNode DList(pSearchTree pRoot);  
  
#endif  

tree.c

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include "tree.h"  
  
extern pBSTreeNode phead;  
extern int root_val;  
  
// 打印双向链表  
void PrintList(pBSTreeNode pHead)  
{  
    if (NULL == pHead)  
    {  
        return;  
    }  
  
    printf("\n%11s: ","List");  
    pBSTreeNode p = pHead;  
    do   
    {  
        printf("%d, ", p->m_nValue);   
        p = p->m_pRight;  
    }while(p != NULL);  
    printf("\n");  
}  
  
//判断节点是否为叶子节点  
int IsLeafNode(pBSTreeNode pNode)  
{  
    if (NULL == pNode)  
        return 0;  
  
    if ((NULL == pNode->m_pLeft) && (NULL == pNode->m_pRight))  
        return 1;  
      
    return 0;  
}  
  
//判断节点属于根节点的左子树还是右子树  
int IsLTreeNode(pBSTreeNode pNode)  
{  
    if (NULL == pNode)  
        return 0;  
      
    return ((pNode->m_nValue < root_val)? 1:0);  
}  
  
/*创建新节点*/  
pBSTreeNode NewNode(ElemType x)  
{  
    pBSTreeNode new_node;  
    new_node = (pBSTreeNode)malloc(sizeof(struct BSTreeNode));  
        if ( NULL == new_node){  
            printf("malloc error\n");  
                return NULL;  
        }else{  
                new_node->m_nValue = x;  
                new_node->m_pLeft = new_node->m_pRight = NULL;  
        }  
      
    return new_node;  
}  
  
/*在二叉树中插入节点*/  
pSearchTree Insert(ElemType x, pSearchTree T)  
{  
    if (NULL == T)  
    {  
        T = NewNode(x); //创建新节点  
    }  
    else {  
        if ( x < T->m_nValue){ //如果新插入的节点小于当前节点,则插入其左节点  
            T->m_pLeft = Insert(x, T->m_pLeft);   
        }   
        else{  
            if ( x > T->m_nValue){  
                T->m_pRight = Insert(x, T->m_pRight);//如果大于当前节点,则插入其右节点  
            }  
            else{  
                printf("x is already exsited\n"); //不允许重复节点  
            }     
        }  
    }     
  
    return T;  
}  
  
/*中序遍历二叉树*/  
void InOrderTree(pSearchTree T)  
{  
    if (NULL != T)  
    {  
        InOrderTree(T->m_pLeft);  
        printf("%d, ", T->m_nValue);  
        InOrderTree(T->m_pRight);  
    }  
}  
  
/********************************************** 
 查找节点在双向链表中对应的左指针指向的节点 
 以该节点为根节点的左子树中最大的节点 
*********************************************/   
pBSTreeNode FindLeft(pSearchTree pT)  
{  
    pBSTreeNode p;  
      
    if (NULL == pT){  
        return NULL;  
    }  
      
    if ( NULL == pT->m_pRight){ //如果当前节点不存在右节点,则当前节点就是所找节点  
        return pT;  
    }  
    else{  
        p = FindLeft(pT->m_pRight);  
    }  
    return p;  
}  
  
/****************************************** 
  查找节点在双向链表中对应的右指针指向的节点 
  以该节点为根节点的右子树中最小的节点 
*******************************************/  
pBSTreeNode FindRight(pSearchTree pT)  
{  
    pBSTreeNode p;  
  
    if (NULL == pT){  
        return NULL;  
    }  
      
    if (NULL == pT->m_pLeft){ //如果当前节点不存在左节点,则当前节点即为所找节点  
        return pT;  
    }  
    else{  
                p = FindRight(pT->m_pLeft);  
        }  
      
    return p;  
}  
  
/********************************************** 
以根节点为分界,生成两个单向链表。 
比根节点小的节点,生成用左指针连接而成的单链表 
比根节点大的节点,生成用右指针链接而成的单链表 
***********************************************/  
void TreeToList(pSearchTree pT)  
{  
    pSearchTree L,R;  
  
    if (NULL == pT)  
        return ;  
  
    L = pT->m_pLeft; //先保存当前节点的左右子树  
    R = pT->m_pRight;  
      
    pT->m_pLeft = FindLeft(pT->m_pLeft); //查找当前节点在双向链表中左指针指向的节点  
      
    /*********************************************** 
      如果查找到的节点非空而且属于根节点的右子树,则进行如下处理: 
      1.将左指针指向改为右指针指向; 
      2.删除左指针,避免结构中出现环   
    ************************************************/  
    if (pT->m_pLeft && !IsLTreeNode(pT->m_pLeft)){  
        pT->m_pLeft->m_pRight = pT; //将左指针指向改为对应的右指针指向  
        pT->m_pLeft = NULL;         //删除左指针  
    }   
    
    pT->m_pRight = FindRight(pT->m_pRight); //查找当前节点在双向链表中右指针指向的节点  
      
        /*********************************************** 
          如果查找到的节点非空而且属于根节点的左子树,则进行如下处理 
          1.将右指针指向改为左指针指向; 
          2.删除右指针,避免结构中出现环 
        ************************************************/  
    if ( pT->m_pRight && IsLTreeNode(pT->m_pRight)){  
        pT->m_pRight->m_pLeft = pT; //将右指针指向改为对应的左指针指向  
        pT->m_pRight = NULL;        //删除右指针  
    }  
      
    TreeToList(L);  
    TreeToList(R);  
}  
  
/**************************************** 
将根节点连接的两个单向链表生成一个双向链表 
函数返回双向链表的头结点 
*****************************************/  
pBSTreeNode DList(pBSTreeNode pT)  
{  
    if (NULL == pT)  
        {  
                return NULL;  
        }  
  
        pBSTreeNode p = pT;  
    pBSTreeNode q = p->m_pLeft;  
  
    /*补齐左指向的单向链表的右指向*/    
    while (q != NULL){  
        q->m_pRight = p;  
        p = q;  
        q = p->m_pLeft;  
    }  
      
    phead = p;  
  
    p = pT;  
    q = p->m_pRight;  
    /*补齐右指向的单向链表的左指向*/  
    while ( q != NULL){  
        q->m_pLeft = p;  
        p = q;  
        q = p->m_pRight;  
    }  
      
    return phead;  
}  

main.c

/**************************************** 
author:  Rita Huang 
date:    2012.12.06 
desc:    由二元查找树生成有序双向链表 
 
算法思想:  
在二元查找树对应的有序双向链表中, 
节点的左指针指向二元查找树中对应节点的左子树中最大节点 
节点的右指针指向二元查找树中对应节点的右子树中最小节点 
 
根据上述思想, 
1)先将根节点的左子树转换成一个左指针连接成的单向链表; 
2)将根节点的右子树转换成一个右指针链接成的单向链表; 
3)再分别将上述两个单向链表补充完整,最终形成一个双向链表。 
***************************************/  
  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include "tree.h"  
  
pBSTreeNode phead; //生成的双向链表的头结点  
int root_val = 0;  //二元查找树根节点的值  
  
int main()  
{     
    FILE *fp;  
    int c;  
  
    pSearchTree T;  
    T = NULL;  
  
    fp = freopen("in.txt","r",stdin);  
    if (NULL == fp){  
        printf("open file in.txt failed\n");  
        exit(0);  
    }  
    while ( scanf("%d",&c) != EOF ){  
        T = Insert(c,T);  
    }  
  
    fclose(stdin);  
  
    printf("InOrderTree: ");  
    InOrderTree(T);  
    printf("\n");  
  
    if ( NULL != T )  
        root_val = T->m_nValue; //获取二元查找树根节点的值  
  
    TreeToList(T); /*二元查找树转换为两个单向链表*/  
    phead=DList(T);  /*两个单向链表生成一个双向链表*/  
  
      
    PrintList(phead);  
      
    return 0;     
}

&nbsp&nbsp
测试数据&nbspin.txt
39&nbsp93&nbsp84&nbsp21&nbsp35&nbsp193&nbsp10&nbsp6&nbsp8&nbsp18&nbsp9&nbsp&nbsp86&nbsp12&nbsp3&nbsp20&nbsp11&nbsp23&nbsp92&nbsp
运行结果&nbsp
InOrderTree:&nbsp3,&nbsp6,&nbsp8,&nbsp9,&nbsp10,&nbsp11,&nbsp12,&nbsp18,&nbsp20,&nbsp21,&nbsp23,&nbsp35,&nbsp39,&nbsp84,&nbsp86,&nbsp92,&nbsp93,&nbsp193,&nbsp

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbspList:&nbsp3,&nbsp6,&nbsp8,&nbsp9,&nbsp10,&nbsp11,&nbsp12,&nbsp18,&nbsp20,&nbsp21,&nbsp23,&nbsp35,&nbsp39,&nbsp84,&nbsp86,&nbsp92,&nbsp93,&nbsp193,


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