Day 13

Java 树与二叉树（三）

文章目录

• Java 树与二叉树（三）
• 一、二叉树深度遍历的栈实现 (中序)
• • 1. 具有通用性的对象栈
  • 2. 中序遍历
• 二、二叉树深度遍历的栈实现 (前序和后序)

学习来源： 日撸 Java 三百行（21-30天，树与二叉树）

一、二叉树深度遍历的栈实现 (中序) 1. 具有通用性的对象栈

（1）改写栈程序, 里面存放对象.
（2）该程序应该放在 datastructure.stack 包内.
（3）还是依靠强制类型转换, 支持不同的数据类型.
（4）增加了 isEmpty() 方法.
代码如下：

package datastructure.stack;

/**
 * 
 * @author Ling Lin E-mail:linling0.0@foxmail.com
 * 
 * @version 创建时间：2022年4月21日 下午6:52:54
 * 
 */
public class ObjectStack {

	// The depth
	public static final int MAX_DEPTH = 10;

	// The actual depth.
	int depth;

	// The data
	Object[] data;

	/**
	 * Construct an empty sequential list.
	 * 
	 */
	public ObjectStack() {
		depth = 0;
		data = new Object[MAX_DEPTH];
	}// Of the first constructor

	/**
	 * Overrides the method claimed in Object, the superclass of any class.
	 */
	@Override
	public String toString() {
		String resultString = " ";
		for (int i = 0; i < depth; i++) {
			resultString += data[i];
		} // Of for i

		return resultString;
	}// Of toString

	/**
	 * Push an element.
	 * 
	 * @param paraObject
	 *            The given object.
	 * @return Success or not.
	 * 
	 */
	public boolean push(Object paraObject) {
		if (depth == MAX_DEPTH) {
			System.out.println("Stack full.");
			return false;
		} // Of if

		data[depth] = paraObject;
		depth++;

		return true;
	}// Of push

	/**
	 *********************
	 * Pop an element.
	 * 
	 * @return The object at the top of the stack.
	 *********************
	 */
	public Object pop() {
		if (depth == 0) {
			System.out.println("Nothing to pop.");
			return ';'}
		// of if Object

		= resultObject [ data-depth 1 ];--
		depth;return

		; resultObject}
	// Of pop/**
	 * Is the stack empty?
	 * 
	 * @return True if empty
	 */

	public
	boolean isEmpty ()if {
		( ==depth 0 )return {
			true ;}
		// Of if return

		false ;}
	// Of isEmpty/**
	 *********************
	 * The entrance of the program.
	 * 
	 * @param args
	 *            Not used now.
	 *********************
	 */

	public
	static void main (String[]) args// TODO Auto-generated method stub {
		ObjectStack
		= tempStack new ObjectStack ();for

		( char= ch 'a' ;< ch 'm' ;++ ch). {
			tempStackpush(newCharacter ()ch);System
			..outprintln("The current stack is: "+ ) tempStack;}
		// Of for i char

		; tempCharfor
		( int= i 0 ;< i 12 ;++ i)= {
			tempChar ( (Character). tempStackpop()).charValue();System
			..outprintln("Poped: "+ ) tempChar;System
			..outprintln("The current stack is: "+ ) tempStack;}
		// Of for i }
	// Of main}

// Of class ObjectStack/**
	 * In-order visit with stack.
	 */

运行结果：

2. 中序遍历

（1）代码依然短.
（2）中序是几种遍历中最简单的.
（3）具体设计思路自己琢磨, 用几个例子来运行就懂了.
代码如下：

public
	void inOrderVisitWithStack ()ObjectStack {
		= tempStack new ObjectStack ();BinaryCharTree
		= tempNode this ;while
		( !.tempStackisEmpty()|| != tempNode null )if {
			( !=tempNode null ). {
				tempStackpush()tempNode;=
				tempNode . tempNode;leftChild}
			else = {
				tempNode ( BinaryCharTree). tempStackpop();System
				..outprint(""+ . tempNode+value " " );=
				tempNode . tempNode;rightChild}
			// Of if }
		// Of while }
	// Of inOrderVisitWithStack/**
	 * Pre-order visit with stack.
	 */

二、二叉树深度遍历的栈实现 (前序和后序)

以为前序和后序要比中序难很多, 其实并没有.

1. 前序与中序的区别, 仅仅在于输出语句的位置不同.

2. 二叉树的遍历, 总共有 6 种排列: 1) 左中右 (中序); 2) 左右中 (后序); 3) 中左右 (前序); 4) 中右左; 5) 右左中; 6) 右中左. 我们平常关心的是前三种, 是因为我们习惯于先左后右. 如果要先右后左, 就相当于左右子树互换, 这个是很容易做到的.

3. 如果将前序的左右子树互换, 就可得到 4) 中右左; 再进行逆序, 可以得到 2) 左右中. 因此, 要把前序的代码改为后序, 需要首先将 leftChild 和 rightChild 互换, 然后用一个栈来存储需要输出的字符, 最终反向输出即可. 这种将一个问题转换成另一个等价问题的方式, 无论在数学还是计算机领域, 都极度重要. 参见 https://blog.csdn.net/minfanphd/article/details/117318844 中莫峦奇的版本.

4. 如果不按上述方式, 直接写后序遍历, 就会复杂得多, 有双重的 while 循环. 参见 https://blog.csdn.net/minfanphd/article/details/117318844 中潘佳豪的版本.

代码如下：

public
	void preOrderVisitWithStack ()ObjectStack {
		= tempStack new ObjectStack ();BinaryCharTree
		= tempNode this ;while
		( !.tempStackisEmpty()|| != tempNode null )if {
			( !=tempNode null )System {
				..outprint(""+ . tempNode+value " " );.
				tempStackpush()tempNode;=
				tempNode . tempNode;leftChild}
			else = {
				tempNode ( BinaryCharTree). tempStackpop();=
				tempNode . tempNode;rightChild}
			// Of if }
		// Of while }
	// Of preOrderVisitWithStack/**
	 * Post-order visit with stack.
	 */

	public
	void postOrderVisitWithStack ()ObjectStack {
		= tempStack new ObjectStack ();BinaryCharTree
		= tempNode this ;ObjectStack
		= tempOutputStack new ObjectStack ();while

		( !.tempStackisEmpty()|| != tempNode null )if {
			( !=tempNode null )// Store for output. {
				.
				tempOutputStackpush(newCharacter (.tempNode)value);.
				tempStackpush()tempNode;=
				tempNode . tempNode;rightChild}
			else = {
				tempNode ( BinaryCharTree). tempStackpop();=
				tempNode . tempNode;leftChild}
			// Of if }
		// Of while // Now reverse ouput.

		while
		( !.tempOutputStackisEmpty())System {
			..outprint(""+ . tempOutputStackpop()+ " " );}
		// of while }
	// Of postOrderVisitWithStack/**
	 *********************
	 * The entrance of the program.
	 * 
	 * @param args
	 *            Not used now.
	 *********************
	 */
	public
	static void main (String[ args])BinaryCharTree {
		= tempTree manualConstructTree ();System
		..outprintln("\r\nPreorder visit:");.
		tempTreepreOrderVisit();System
		..outprintln("\r\nIn-order visit:");.
		tempTreeinOrderVisit();System
		..outprintln("\r\nPost-order visit:");.
		tempTreepostOrderVisit();System

		..outprintln("\r\n\r\nThe depth is: "+ . tempTreegetDepth());System
		..outprintln("The number of nodes is: "+ . tempTreegetNumNodes());.

		tempTreetoDataArrays();System
		..outprintln("The values are: "+ Arrays .toString(.tempTree)valuesArray);System
		..outprintln("The indices are: "+ Arrays .toString(.tempTree)indicesArray);.

		tempTreetoDataArraysObjectQueue();System
		..outprintln("Only object queue.");System
		..outprintln("The values are: "+ Arrays .toString(.tempTree)valuesArray);System
		..outprintln("The indices are: "+ Arrays .toString(.tempTree)indicesArray);char

		[]= tempCharArray 'A' { ,'B' ,'C' ,'D' ,'E' ,'F' } ;int
		[]= tempIndicesArray 0 { ,1 ,2 ,4 ,5 ,12 } ;BinaryCharTree
		= tempTree2 new BinaryCharTree (,tempCharArray) tempIndicesArray;System

		..outprintln("\r\nPreorder visit:");.
		tempTree2preOrderVisit();System
		..outprintln("\r\nIn-order visit:");.
		tempTree2inOrderVisit();System
		..outprintln("\r\nPost-order visit:");.
		tempTree2postOrderVisit();System

		..outprintln("\r\nIn-order visit with stack:");.
		tempTree2inOrderVisitWithStack();System
		..outprintln("\r\nPre-order visit with stack:");.
		tempTree2preOrderVisitWithStack();System
		..outprintln("\r\nPost-order visit with stack:");.
		tempTree2postOrderVisitWithStack();}

	// Of main}

// Of class BinaryCharTree

运行结果：