二叉树的层序遍历（两种方法实现）

两种方法实现二叉树的层序遍历

1、说明

二叉树的层序遍历是面试经常会被考察的知识点，甚至要求当场写出实现过程。

层序遍历所要解决的问题很好理解，就是按二叉树从上到下，从左到右依次打印每个节点中存储的数据。如下图：

先序遍历：A → B → D → C
中序遍历：B → D → A → C
后续遍历：D → B → C → A
层序遍历：A → B → C → D

2、实现

队列实现：

• 仔细看看层序遍历过程，其实就是从上到下，从左到右依次将每个数放入到队列中，然后按顺序依次打印就是想要的结果。

• 实现过程
  1、首先将二叉树的根节点push到队列中，判断队列不为NULL，就输出队头的元素，
  2、判断节点如果有孩子，就将孩子push到队列中，
  3、遍历过的节点出队列，
  4、循环以上操作，直到Tree == NULL。

void FloorPrint_QUEUE(pTreeNode &Tree) //层序遍历_队列实现
{
    queue < pTreeNode> q;
    if (Tree != NULL)
    {
        q.push(Tree);   //根节点进队列
    }

    while (q.empty() == false)  //队列不为空判断
    {
        cout << q.front()->data << " → "; 

        if (q.front()->leftPtr != NULL)   //如果有左孩子，leftChild入队列
        {
            q.push(q.front()->leftPtr);   
        }

        if (q.front()->rightPtr != NULL)   //如果有右孩子，rightChild入队列
        {
            q.push(q.front()->rightPtr);
        }
        q.pop();  //已经遍历过的节点出队列
    }
}

数组实现：

• 实现过程
  1、创建一个指针数组，保存二叉树结构体指针，
  2、保存二叉树根节点，再申请变量 in、out ，控制数组，在遍历过程中，始终能找到节点和该节点的前一个节点，
  3、循环以上过程。

void FloorPrint(pTreeNode Tree)  //层序遍历
{
    pTreeNode temp[100];   //创建pTreeNode指针类型的指针数组
    int in = 0;
    int out = 0;

    temp[in++] = Tree;  //先保存二叉树根节点 

    while (in > out)
    {
        if (temp[out])
        {
            cout << temp[out]->data << " → ";
            temp[in++] = temp[out]->leftPtr;
            temp[in++] = temp[out]->rightPtr;
        }
        out++;
    }
}

3、完整代码

bintree.h

#ifndef __BINTREE_H__
#define __BINTREE_H__

#include
#include
#include
#include

using namespace std;

typedef char DataType;

struct TreeNode {

    DataType data;    /* node data */

    struct TreeNode *leftPtr;   /* pointer to left subtree */

    struct TreeNode *rightPtr;  /* pointer to right subtree */
};

typedef struct TreeNode TreeNode;

typedef TreeNode * pTreeNode;

void CreateBinTree(pTreeNode *Tree);//创建二叉树

void InitTreeNode(pTreeNode *Tree);//初始化

void PreOrderPrint(pTreeNode Tree);//先序遍历

void MidOrderPrint(pTreeNode Tree);//中序遍历

void PostOrderPrint(pTreeNode Tree);//后续遍历

void FloorPrint(pTreeNode Tree);//层序遍历

void FloorPrint_QUEUE(pTreeNode &Tree);//层序遍历_队列实现

#endif

bintree.cpp

#include"binterr.h"

void InitTreeNode(pTreeNode *Tree)
{
    *Tree = NULL;
}

void CreateBinTree(pTreeNode *Tree)
{
    DataType ch;
    ch = getchar();
    if (ch == '#')
    {
        *Tree = NULL;
    }
    else
    {
        *Tree = (pTreeNode)malloc(sizeof(pTreeNode));

        if (NULL == (*Tree))
        {
            exit(0);
        }
        else
        {
            (*Tree)->data = ch;
            (*Tree)->leftPtr = NULL;
            (*Tree)->rightPtr = NULL;
            CreateBinTree(&(*Tree)->leftPtr);
            CreateBinTree(&(*Tree)->rightPtr);
        }
    }
}


void PreOrderPrint(pTreeNode Tree)
{
    if (!Tree)
    {
        return;
    }
    cout << Tree->data << " → ";
    PreOrderPrint(Tree->leftPtr);
    PreOrderPrint(Tree->rightPtr);
}

void MidOrderPrint(pTreeNode Tree)//中序遍历
{
    if (NULL != Tree)
    {
        PreOrderPrint(Tree->leftPtr);
        cout << Tree->data << " → ";
        PreOrderPrint(Tree->rightPtr);
    }
}

void PostOrderPrint(pTreeNode Tree)//后续遍历
{
    if (NULL != Tree)
    {
        PreOrderPrint(Tree->leftPtr);
        PreOrderPrint(Tree->rightPtr);
        cout << Tree->data << " → ";
    }
}

void FloorPrint(pTreeNode Tree)  //层序遍历
{
    pTreeNode temp[100];   //创建pTreeNode指针类型的指针数组
    int in = 0;
    int out = 0;

    temp[in++] = Tree;  //先保存二叉树根节点 

    while (in > out)
    {
        if (temp[out])
        {
            cout << temp[out]->data << " → ";
            temp[in++] = temp[out]->leftPtr;
            temp[in++] = temp[out]->rightPtr;
        }
        out++;
    }
}

void FloorPrint_QUEUE(pTreeNode &Tree) //层序遍历_队列实现
{
    queue < pTreeNode> q;
    if (Tree != NULL)
    {
        q.push(Tree);   //根节点进队列
    }

    while (q.empty() == false)  //队列不为空判断
    {
        cout << q.front()->data << " → "; 

        if (q.front()->leftPtr != NULL)   //如果有左孩子，leftChild入队列
        {
            q.push(q.front()->leftPtr);   
        }

        if (q.front()->rightPtr != NULL)   //如果有右孩子，rightChild入队列
        {
            q.push(q.front()->rightPtr);
        }
        q.pop();  //已经遍历过的节点出队列
    }
}

test.cpp

#include"binterr.h"

void test()
{
    pTreeNode T;
    InitTreeNode(&T);

    CreateBinTree(&T);  //创建一个二叉树

    cout << "前序遍历:" << endl;
    PreOrderPrint(T);    //前序遍历

    cout << "\n中序遍历:" << endl;
    MidOrderPrint(T);   //中序遍历

    cout << "\n后序遍历:" << endl;
    PostOrderPrint(T);   //后续遍历

    cout << "\n层序遍历:" << endl;
    FloorPrint(T);

    cout << "\n层序遍历——Queue:" << endl;
    FloorPrint_QUEUE(T);
}

int main(void)
{
    test();
    return 0;
}

4、结果截图