C语言实现二叉树-03版

我们亲爱的项目经理真是有创意，他说你给我写得二叉树挺好的；

功能还算可以：插入节点，能够删除节点；

可是有时候我们只是需要查找树的某个节点是否存在；

所以我希望你能够给我一个find功能；

还有就是，我在跟BOSS交流的时候，他根本不相信你已经把链表写成树的结构啦；

他希望你能够更明显的把树的结构打印出来；

所以，你需要实现一个show功能；

这应该不难吧；

Problem

我们需要实现的其实是遍历的两个变体；

首先确定我们的思路，想到都是需要遍历的；

那么我们是不是又想到了有递归的方式和非递归的方式呢；

int find_recursive(Node *root, int data)
{
    //TODO
}

我们首先实现的是递归的，大致的结构应该是这样的；

还记得吗？递归的前面几行一般是递归的结束条件；

因此，我们的代码应该是这样的：

int find_recursive(Node *root, int data)
{
    if(root == NULL)
        return ;
}

其次，我们应当考虑找到目标的时候，应该是怎么确定的呢？

应该是root->data 与参数data相等的时候，我们希望程序返回啦；

因此，我们需要的代码可能会是这样的；

int find_recursive(Node *root, int data)
{
    if(root == NULL){
        return ;
    }else if(root->data == data){
        return ;
    }
}

那，在当前的节点上如果没有找到目标呢；

我们需要的应该是确定往左找还是往右找；

所以需要把代码写成如下的形式；

int find_recursive(Node *root, int data)
{
    if(root == NULL){
        return ;
    }else if(root->data == data){
        return ;
    }else{
        int dir = root->data < data;
        return find_recursive(root->link[dir],data);
    }
}

dir的值只能是0或者1，代表的意义是什么大家应该很清楚啦；

它的作用是什么也应该很清楚啦；

最后执行递归；

通常我们需要客户操作的是树，因此我们需要一个包装函数；

int find(Tree *tree,int data)
{
    return find_recursive(tree->root,data);
}

好啦，我们可以测试一下啦；

我首先把需要用到得代码附上；

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
typedef struct _node {
    int data;
    struct _node *link[];
}Node;
typedef struct _tree{
    struct _node *root;
}Tree;
Tree * init_tree()
{
    Tree *temp = (Tree*)malloc(sizeof(Tree));
    temp->root = NULL;
    return temp;
}
Node * make_node(int data)
{
    Node *temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    temp->link[] = temp->link[] = NULL;
    temp->data = data;
    return temp;
}
int insert(Tree *tree, int data)
{
    if(tree->root == NULL){
        tree->root = make_node(data);
    }else{
        Node * it = tree->root;
        int dir ;
        for(;;){
            dir = it->data < data;
            if(it->data == data){
                return ;
            }else if(it->link[dir] == NULL){
                break;
            }
            it = it->link[dir];
        }
        it->link[dir] = make_node(data);
    }
    return ;
}

测试主函数代码如下：

int main(void)
{
    Tree * tree = init_tree();
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    printf("looking for %d...%s\n",,find(tree,) ? "Got it":"Not exist");
    printf("looking for %d...%s\n",,find(tree,) ? "Got it":"Not exist");
    return ;
}

运行结果如下：

好啦！可能对于客户来说，这样把查询的数据写死啦，并把那么好；

别人可能想查某个数据就输入某个数据，可能更实用；

这是非常简单的功能，我不会去讲解，但是也附上一份简单的实现；

大家写的肯的能够更加漂亮；

void tips(){
    time_t curTime;
    struct tm *ts;
    time_t testTime = time(&curTime);
    ts = localtime(&curTime);
    //struct tm *tsgm = gmtime(&curTime);
    puts("*************************************************************");
    printf("Date:%s",asctime(ts));
    puts("Please input right cmd");
    puts("1)Search");
    puts("2)Quit");
    puts("*************************************************************");
}
 
int search(Tree *tree)
{
    char cmd;
    int isExist;
    int target;
    tips();
    while((cmd=getchar())!=EOF){
        if(cmd==''){
            puts("-------------------------------------------------------------");
            printf("Please input the target:");
            scanf("%d",&target);
            isExist=find(tree,target);
            if(isExist){
                 printf("Target %d is exists \n",target);
            puts("-------------------------------------------------------------");
                 puts("\n");
                 continue;
                //break;
            }else{
                 puts("Target Not exitst");
            puts("-------------------------------------------------------------");
                 puts("\n");
                 continue;
                //break;
            }
        }else if(cmd==''){
            puts("bye~");
            break;
        }else{
        tips();
        }
    }
    return ;
}

运行结果如下：

这个可能用户体验要较好些；

注意别忘记包涵头文件time.h

好啦查询工作算是完成啦；

接下来是下一个任务；

Problem

为啦更加形象的表明我们一直在写得是一棵树；

我想有必要show也就是秀秀我们的成果啦；

这次咱们先看要实现的效果，如下图；

我们的树根就是8，而~符合代表就是叶子啦；

这样旋转90°的树可能你不一定喜欢；

但是，如果你想再旋转90度的话你就自己想想吧；

好啦，接下来就是实现啦；

不管它咱们显示，咱们始终记住，我们需要遍历；

为简单，我们使用递归实现；

void structure_recursive(Node *root,int level)
{
    if(root == NULL){
        //TODO
    }else{
        //TODO;
    }
}

这个遍历方式结构就怎么简单；

但是请思考思考，我们的输出到终端上得数据是先大的，然后是小的；

显然是只有中序遍历才能得到按正确的大小顺序输出；

所以我们需要记住这点哈；

void structure_recursive(Node *root,int level)
{
    if(root == NULL){
        //TODO
    }else{
        structure_recursive(root->link[],level + );
        printf("%d\n",root->data);
        structure_recursive(root->link[],level + );
    }
}

你会发现，我首先写else部分，仔细看看else部分你会发现我们的中序遍历很明显啦；

可是呢!!它又有别于我们前面写得中序遍历方式，我们首先从右子树下手啦；

以前都是从左子树的，这就是为什么我们输出的结果是从大到小往下的啦；

好啦！TODO到底应该写成什么样子呢？

想想要是我们一直递归到最后要是递归一次我们就得增加一个level的计数；

到最后发现叶子是NULL我们就直接输出level个tab然后跟一个~表示叶子；

所以代码如下：

void structure_recursive(Node *root,int level)
{
　　 int i;
    if(root == NULL){
        for(i = ;i<level;i++){
            putchar('\t');
        }
        puts("~");
    }else{
        structure_recursive(root->link[],level + );
        printf("%d\n",root->data);
        structure_recursive(root->link[],level + );
    }
}

这里已经差不多完事啦，但是我们先去写一个包装函数；

void structure(Tree *tree)
{
    structure_recursive(tree->root,);
}

注意包装函数里面的0表示是从最左边开始打印的；

我们先不去完善我们的structure_recursive函数，我们直接测试，看看结果；

这个可不是我们想看到的结果哈；

原因是什么呢；

我们还没有完善我们的函数呢；

void structure_recursive(Node *root,int level)
{
    int i;
    if(root == NULL){
        for(i = ;i<level;i++){
            putchar('\t');
        }
        puts("~");
    }else{
        structure_recursive(root->link[],level + );
        for(i = ;i < level;i++){
            putchar('\t');
        }
        printf("%d\n",root->data);
        structure_recursive(root->link[],level + );
    }
}

好啦，我们的效果出来啦；

好啦！工作完成啦；

总结一下吧；

不，还没有到总结的时候；

明天的任务还有呢：

我们的树不能一直老想着用递归实现，在很多时候它是受限制的；

递归对空间要求特别多，所以我们下次想想有没有非递归的方法实现其他的函数；

最后附上我们今天所有代码吧：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
 
typedef struct _node {
    int data;
    struct _node *link[];
}Node;
 
typedef struct _tree{
    struct _node *root;
}Tree;
 
Tree * init_tree()
{
    Tree *temp = (Tree*)malloc(sizeof(Tree));
    temp->root = NULL;
    return temp;
}
 
Node * make_node(int data)
{
    Node *temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    temp->link[] = temp->link[] = NULL;
    temp->data = data;
    return temp;
}
 
int insert(Tree *tree, int data)
{
    if(tree->root == NULL){
        tree->root = make_node(data);
    }else{
        Node * it = tree->root;
        int dir ;
        for(;;){
            dir = it->data < data;
            if(it->data == data){
                return ;
            }else if(it->link[dir] == NULL){
                break;
            }
            it = it->link[dir];
        }
        it->link[dir] = make_node(data);
    }
    return ;
}
int remove_node(Tree *tree, int data)
{
    if(tree->root != NULL)
    {
        Node *p = NULL;
        Node *succ;
        Node *it = tree->root;
        int dir;
        for(;;){
            if( it == NULL){
                return ;
            }else if(it->data == data){
                break;
            }
            dir = it->data < data;
            p = it;
            it = it->link[dir];
        }
/***********************************************************************/
 
        if(it->link[] != NULL && it->link[] != NULL){
            p = it;
            succ = it->link[];
            while(succ->link[] != NULL){
                p = succ;
                succ = succ->link[];
            }
            it->data = succ->data;
            p->link[p->link[] == succ] = succ->link[];
            free(succ);
/***********************************************************************/
        }else{  /*it->link[0] == NULL || it->link[1] == NULL */
            dir = it->link[] == NULL;
            if( p == NULL){
                tree->root = it->link[dir];
            }else{
                p->link[p->link[] == it] = it->link[dir];
            }
            free(it);
        }
    }
 
    return ;
}
int find_recursive(Node *root, int data)
{
    if(root == NULL){
        return ;
    }else if(root->data == data){
        return ;
    }else{
        int dir = root->data < data;
        return find_recursive(root->link[dir],data);
    }
}
 
int find(Tree *tree,int data)
{
    return find_recursive(tree->root,data);
}
 
void tips(){
    time_t curTime;
    struct tm *ts;
    time_t testTime = time(&curTime);
    ts = localtime(&curTime);
    //struct tm *tsgm = gmtime(&curTime);
    puts("*************************************************************");
    printf("Date:%s",asctime(ts));
    puts("Please input right cmd");
    puts("1)Search");
    puts("2)Quit");
    puts("*************************************************************");
}
int search(Tree *tree)
{
    char cmd;
    int isExist;
    int target;
    tips();
    while((cmd=getchar())!=EOF){
        if(cmd==''){
            puts("-------------------------------------------------------------");
            printf("Please input the target:");
            scanf("%d",&target);
            isExist=find(tree,target);
            if(isExist){
                 printf("Target %d is exists \n",target);
            puts("-------------------------------------------------------------");
                 puts("\n");
                 continue;
                //break;
            }else{
                 puts("Target Not exitst");
            puts("-------------------------------------------------------------");
                 puts("\n");
                 continue;
                //break;
            }
        }else if(cmd==''){
            puts("bye~");
            break;
        }else{
        tips();
        }
    }
    return ;
}
 
void structure_recursive(Node *root,int level)
{
    int i;
    if(root == NULL){
        for(i = ;i<level;i++){
            putchar('\t');
        }
        puts("~");
    }else{
        structure_recursive(root->link[],level + );
        for(i = ;i < level;i++){
            putchar('\t');
        }
        printf("%d\n",root->data);
        structure_recursive(root->link[],level + );
    }
}
 
void structure_recursive(Node *root,int level)
{
    int i;
    if(root == NULL){
        for(i = ;i<level;i++){
            putchar('\t');
        }
        puts("~");
    }else{
        structure_recursive(root->link[],level + );
        for(i = ;i < level;i++){
            putchar('\t');
        }
        printf("%d\n",root->data);
        structure_recursive(root->link[],level + );
    }
}
 
void structure(Tree *tree)
{
    structure_recursive(tree->root,);
}
 
int main(void)
{
    Tree * tree = init_tree();
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    insert(tree,);
    structure(tree);
    return ;
}