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线索二叉树：C++实现

news 2025/9/16 3:04:50

引言：

线索二叉树是一种特殊的二叉树，它可以通过线索（线索是指在二叉树中将空指针改为指向前驱或后继的指针）的方式将二叉树转化为一个线性结构，从而方便对二叉树进行遍历。本文将介绍如何使用C++实现线索二叉树。

技术实现：

首先，我们需要定义一个结构体来表示线索二叉树的节点。结构体中包含了节点的数据、左右子节点以及左右线索标记。

template<typename Element>
struct ThrNode
{Element data;ThrNode* lchild;ThrNode* rchild;int lTag;int rTag;
};

其中，lTag和rTag分别表示左右线索标记。如果lTag为0，则表示该节点的左子节点为普通子节点；如果lTag为1，则表示该节点的左子节点为前驱节点。rTag同理。

接下来，我们使用一个类来表示线索二叉树。该类中包含了根节点以及一些方法。

template<typename Element>
class InThrBiTree
{
public:InThrBiTree();~InThrBiTree();void inOrder();
private:ThrNode<Element>* root;void createTree(ThrNode<Element>*& node);void destroyTree(ThrNode<Element>* node);ThrNode<Element>* first(ThrNode<Element>*node);ThrNode<Element>* next(ThrNode<Element>* node);void createInThread(ThrNode<Element>*& node, ThrNode<Element>*& pre);
};

其中，createTree方法用于创建线索二叉树，destroyTree方法用于销毁线索二叉树，inOrder方法用于中序遍历线索二叉树。first方法用于找到中序遍历的第一个节点，next方法用于找到中序遍历中的下一个节点。createInThread方法用于创建中序遍历的线索。

接下来看怎么实现：

template<typename Element>
InThrBiTree<Element>::InThrBiTree()
{createTree(root);ThrNode<Element>* pre = nullptr;if (root != nullptr){createInThread(root, pre);pre->rTag = 1;}
}template<typename Element>
InThrBiTree<Element>::~InThrBiTree()
{destroyTree(node);
}template<typename Element>
void InThrBiTree<Element>::inOrder()
{ThrNode<Element>* p = first(p);while (p != nullptr) {cout << p->data << " ";p = next(p);}cout << endl;
}template<typename Element>
void InThrBiTree<Element>::createTree(ThrNode<Element>*& node)
{char item;cin >> item;if (item == '#')node = nullptr;else {node = new BiNode<Element>;node->data = item;createTree(node->lchild);createTree(node->rchild);}
}template<typename Element>
void InThrBiTree<Element>::destroyTree(ThrNode<Element>* node)
{if(node!=nullptr){destroyTree(node->lchild);destroyTree(node->rchild);delete node;}
}template<typename Element>
ThrNode<Element>* InThrBiTree<Element>::first(ThrNode<Element>* node)
{ThrNode<Element>* p = node;while (p->lTag == 0)p = p->lchild;return p;
}template<typename Element>
ThrNode<Element>* InThrBiTree<Element>::next(ThrNode<Element>* node)
{ThrNode<Element>* p = node->rchild;if (node->rTag == 1) {return p;}else {return first(p);}
}template<typename Element>
inline void InThrBiTree<Element>::createInThread(ThrNode<Element>*& node, ThrNode<Element>*& pre)
{if (node == nullptr) return;createInThread(node->lchild, pre);if (node->lchild == nullptr){node->lchild = pre;node->lTag = 1;}if (pre != nullptr && pre->rchild == nullptr){pre->rchild = node;pre->rTag = 1;}pre = node;createInThread(node->rchild, pre);
}

最后，我们来看一下如何使用该类来创建和遍历线索二叉树。

int main()
{InThrBiTree<int> tree;tree.createTree(tree.root);tree.createInThread(tree.root, nullptr);tree.inOrder();tree.destroyTree(tree.root);return 0;
}

首先创建一个InThrBiTree对象，然后调用createTree方法创建线索二叉树，接着调用createInThread方法创建中序遍历的线索，最后调用inOrder方法中序遍历线索二叉树。最后，调用destroyTree方法销毁线索二叉树。