C实现二叉树（模块化集成，遍历的递归与非递归实现）

C实现二叉树模块化集成

实验源码介绍（源代码的总体介绍）：
header.h : 头文件链栈，循环队列，二叉树的结构声明和相关函数的声明。
LinkStack.c : 链栈的相关操作函数定义。
Queue.c : 循环队列的相关操作函数定义。
BinTree.c : 二叉树的相关操作的函数定义，层序序列生成二叉树，二叉树的前序序列、中序序列、后序序列的递归和非递归实现，求叶子结点的递归与非递归实现，求树高。
由于我还是学生（初学者）且第一次写类似的博客，文章中难免会有错误！如发现错误，望各路大神能够指出！
详见源代码！

源代码：header.h

/**
 * header.h
 */
/**
 * BinTree
 */
typedef int BinTree_Type;
typedef struct TreeNode BinTree;
struct TreeNode {
    BinTree_Type Data;
    BinTree *Left;
    BinTree *Right;
};

/**
 * Queue
 */
#define MaxSize 50
typedef BinTree * Q_ElementType;
typedef struct {
    Q_ElementType Data[MaxSize];
    int front;
    int rear;
} Queue;

extern Queue * InitQueue();
extern void Destory(Queue * q);
extern int IsQueueEmpty(Queue *q);
extern void EnQueue(Queue *q, Q_ElementType e);
extern Q_ElementType DeQueue(Queue* q);

/**
 * LinkStack
 */
typedef BinTree * L_ElementType;
typedef struct Node {
    L_ElementType Data;
    struct Node *next;
} LinkStack;

extern LinkStack * InitStack();
extern int IsStackEmpty(LinkStack *s);
extern void Push(LinkStack *s, L_ElementType e);
extern L_ElementType Pop(LinkStack *s);
extern L_ElementType getTop(LinkStack *s);

header.h

源代码：LinkStack.c

#include <stdio.h> //standard input output 标准输入输出头文件
#include <malloc.h> //memory allocation分配
#include "header.h"

/**
 * 初始化一个头结点为空的Stack
 * init a stack with a NULL head
 */
LinkStack * InitStack() {
    LinkStack *s = (LinkStack *) malloc(sizeof(LinkStack));
    s->next = NULL;
    return s;
}

/**
 * 若stack为空返回1,否则返回0
 */
int IsStackEmpty(LinkStack *s) {
    return s->next == NULL;
}

/**
 * 入栈
 */
void Push(LinkStack *s, L_ElementType e) {
    struct Node *p;
    p = (LinkStack *) malloc(sizeof(LinkStack));
    p->Data = e;
    p->next = s->next;
    s->next = p;
}

/**
 * 出栈
 */
L_ElementType Pop(LinkStack *s) {
    if (s->next == NULL) {
        printf("Stack is NULL");
        return NULL;
    }
    L_ElementType TopElem;
    struct Node *top;
    top = s->next;
    s->next = top->next;
    TopElem = top->Data;
    free(top);
    return TopElem;
}

/**
 * 返回栈顶元素
 */
L_ElementType getTop(LinkStack *s) {
    if (s->next == NULL) {
        printf("Stack is NULL");
        return NULL;
    }
    return s->next->Data;
}

LinkStack.c

源代码：Queue.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "header.h"

/**
 * 初始化循环队列
 */
Queue * InitQueue() {
    Queue *q = (Queue *) malloc(sizeof(Queue));
    q->front = q->rear = ;
    return q;
}

/**
 * 销毁队列
 */
void Destory(Queue * q) {
    free(q);
}

/**
 * 判断队列是否为空
 */
int IsQueueEmpty(Queue *q) {
    return q->front == q->rear;
}

/**
 * 入队
 */
void EnQueue(Queue *q, Q_ElementType e) {
    if ((q->rear + ) % MaxSize == q->front) {
        printf("队列满了");
        return;
    }
    q->rear = (q->rear + ) % MaxSize;
    q->Data[q->rear] = e;
}

/**
 * 出队
 */
Q_ElementType DeQueue(Queue* q) {
    if (q->front == q->rear) {
        printf("队列空了！");
        return NULL;
    }
    q->front = (q->front + ) % MaxSize;
    return q->Data[q->front];
}

Queue.c

源代码：BinTree.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "header.h"

/**
 * 访问
 */
void Visited(BinTree *BT) {
    printf("%d ", BT->Data);
}

/**
 * 层序生成二叉树
 */
BinTree *CreateBinTree() {
    BinTree_Type Data;
    BinTree *BT = NULL, *T = NULL;
    Queue * Q = NULL;
    Q = InitQueue();         /* 生成一个队列 */
    scanf("%d", &Data);         /* 建立第一个结点,即根节点 */
    if (Data) {         /* 分配结点单元,并将结点地址入队 */
        BT = (BinTree *) malloc(sizeof(BinTree));
        BT->Data = Data;
        EnQueue(Q, BT);
    } else {
        return NULL;        /* 若第一个数据就是0,则返回空树 */
    }
    while (!IsQueueEmpty(Q)) {
        T = DeQueue(Q);         /* 从队列中取出一结点地址 */
        scanf("%d", &Data);         /* 读入T的左孩子 */
        if (Data) {         /* 分配新结点,作为出对结点左孩子 */
            T->Left = (BinTree *) malloc(sizeof(BinTree));
            T->Left->Data = Data;
            EnQueue(Q, T->Left);         /* 新结点入队 */
        } else {
            T->Left = NULL;
        }
        scanf("%d", &Data);         /* 读入T的右孩子 */
        if (Data) {         /* 分配新结点,作为出对结点右孩子 */
            T->Right = (BinTree *) malloc(sizeof(BinTree));
            T->Right->Data = Data;
            EnQueue(Q, T->Right);             /* 新结点入队 */
        } else {
            T->Right = NULL;
        }
    }         /* 结束while */
    return BT;
}

/**
 * 遍历二叉树 递归算法
 */
void PreOrderTraversal(BinTree *BT) {
    if (BT) {         //BT != NULL
        Visited(BT);
        PreOrderTraversal(BT->Left);
        PreOrderTraversal(BT->Right);
    }
}

void InOrderTraversal(BinTree *BT) {
    if (BT) {
        InOrderTraversal(BT->Left);
        Visited(BT);
        InOrderTraversal(BT->Right);
    }
}

void PostOrderTraversal(BinTree *BT) {
    if (BT) {
        PostOrderTraversal(BT->Left);
        PostOrderTraversal(BT->Right);
        Visited(BT);
    }
}

/**
 * 遍历二叉树 非递归算法
 */
/**
 * 前序遍历非递归算法
 */
void PreOrderTraversal_Iter(BinTree *BT) {
    BinTree *T;
    LinkStack * S = InitStack();         /* 生成一个堆栈 */
    T = BT;
    while (T || !IsStackEmpty(S)) {
        while (T) {         /* 一直向左并访问沿途结点后压入堆栈S */
            Visited(T);
            Push(S, T);
            T = T->Left;
        }
        if (!IsStackEmpty(S)) {
            T = Pop(S);         /* 结点弹出堆栈 */
            T = T->Right;         /* 转向右子树 */
        }
    }
}

/**
 * 中序遍历非递归算法
 */
void InOrderTraversal_Iter(BinTree *BT) {
    BinTree *T;
    LinkStack * S = InitStack();         /* 生成一个堆栈 */
    T = BT;
    while (T || !IsStackEmpty(S)) {
        while (T) {         /* 一直向左并将沿途结点后压入堆栈S */
            Push(S, T);
            T = T->Left;
        }
        if (!IsStackEmpty(S)) {
            T = Pop(S);         /* 结点弹出堆栈 */
            Visited(T);
            T = T->Right;         /* 转向右子树 */
        }
    }
}

/**
 * 后序遍历非递归算法一
 * 此思路来源于数据结构教程(李春葆主编)
 */
void PostOrderTraversal_Iter1(BinTree *BT) {
    if (BT == NULL)
        return;
    BinTree *p, *T;
    LinkStack * S = InitStack();
    T = BT;
    int flag = ;
    do {
        while (T) { /*  一直向左并将沿途结点后压入堆栈S */
            Push(S, T);
            T = T->Left;
        }
        /* 执行到此处,栈顶元素没有做孩子或左子树均已访问过 */
        flag = ;             /* 表示 T的左孩子已访问或为空 */
        p = NULL;             /* p指向栈顶结点的前一个已访问的结点  */
        while (!IsStackEmpty(S) && flag) {
            T = getTop(S);             /* 获取当前的栈顶元素,不是删除 */
            /**
             * 若p=NULL,表示T的右孩子不存在,而左孩子不存在或已经被访问过,所以访问T;
             * 若p≠NULL,表示T的右孩子已访问(原因是p指向T的右子树中刚访问过的结点,而p是T的右孩子,
             *     p一定是T的右子树中后序序列的最后一个结点),所以可以访问T.
             */
            if (p == T->Right) {
                Visited(T);         /* 访问  */
                p = Pop(S);         /* 弹出刚访问的结点并将p指向刚访问的结点 */
            } else {
                T = T->Right;         /* T指向T的右孩子  */
                flag = ;         /* 表示T的右孩子尚未被访问过 */
            }
        }
    } while (!IsStackEmpty(S));

}

/**
 * 后序遍历非递归算法二
 *    思路：要保证根结点在左孩子和右孩子访问之后才能访问，因此对于任一结点p，先将其入栈。
 *    如果p不存在左孩子和右孩子，则可以直接访问它；
 *    或者P存在左孩子或者右孩子，但是其左孩子和右孩子都已被访问过了，则同样可以直接访问该结点。
 *    若非上述两种情况，则将P的右孩子和左孩子依次入栈，这样就保证了每次取栈顶元素的时候，
 *    左孩子在右孩子前面被访问，左孩子和右孩子都在根结点前面被访问。
 *    (此思路来源于博客园海子!!!)
 */
void PostOrderTraversal_Iter2(BinTree *BT) {
    if (!BT)
        return;
    BinTree *p, *cur;
    LinkStack *S = InitStack();
    p = NULL;
    cur = NULL;
    Push(S, BT);
    while (!IsStackEmpty(S)) {
        cur = getTop(S);
        if ((!cur->Left && !cur->Right) /* NULL==cur->Left && NULL==cur->Right */
        || (p && (p == cur->Left || p == cur->Right))) {
            Visited(cur);
            p = Pop(S);
        } else {
            if (cur->Right) {
                Push(S, cur->Right);
            }
            if (cur->Left) {
                Push(S, cur->Left);
            }
        }
    }
}

/**
 * 层序遍历
 */
void LevelOrderTraversal(BinTree *BT) {
    BinTree *T;
    T = BT;
    if (!T) {
        return;
    }
    Queue *Q = InitQueue();     /* 生成一个队列 */
    EnQueue(Q, T);         /* 根节点入队 */
    while (!IsQueueEmpty(Q)) {         /* 队列不为空,弹出一个元素 */
        T = DeQueue(Q);
        Visited(T);         /* 访问 */
        if (T->Left)         /* 左子树不为空入队 */
            EnQueue(Q, T->Left);
        if (T->Right)     /* 右子树不为空入队 */
            EnQueue(Q, T->Right);
    }
}

/**
 * 访问叶子结点的递归算法
 */
void getOrderPrintLeaves(BinTree *BT) {
    if (BT) {
        if (!BT->Left && !BT->Right) {
            Visited(BT);
        }
        getOrderPrintLeaves(BT->Left);
        getOrderPrintLeaves(BT->Right);
    }
}

/**
 * 访问叶子结点的非递归算法
 */
void getOrderPrintLeaves_Iter(BinTree *BT) {
    BinTree *T;
    LinkStack *S = InitStack();
    T = BT;
    while (T || !IsStackEmpty(S)) {
        while (T) {
            Push(S, T);
            T = T->Left;
        }
        if (!IsStackEmpty(S)) {
            T = Pop(S);
            if (!T->Left && !T->Right) { /* 当该结点的左子树和右子树都为空,访问 */
                Visited(T);
            }
            T = T->Right;
        }
    }
}

/**
 * 求树高
 */
int PostOrderGetHeight(BinTree *BT) {
    int LH, RH, MaxH;
    if (BT) {
        LH = PostOrderGetHeight(BT->Left);
        RH = PostOrderGetHeight(BT->Right);
        MaxH = (LH > RH ? LH : RH);
        return MaxH + ;
    }
    return ;
}

源代码：Test.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "header.h"

extern BinTree *CreateBinTree();
extern void PreOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void InOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void PreOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void InOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void PostOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void PreOrderTraversal_Iter(BinTree *BT);
extern void InOrderTraversal_Iter(BinTree *BT);
extern void PostOrderTraversal_Iter1(BinTree *BT);
extern void PostOrderTraversal_Iter2(BinTree *BT);
extern void LevelOrderTraversal(BinTree *BT);
extern void getOrderPrintLeaves(BinTree *BT);
extern void getOrderPrintLeaves_Iter(BinTree *BT);
extern int PostOrderGetHeight(BinTree *BT);

int main() {
    puts("START!!!");

    printf("\n层序序列生成二叉树，请输入层序序列(类型为int,0代表为树的位置为NULL)：\n");
    BinTree * BT = CreateBinTree();

    printf("PreOrderTraversal: ");
    PreOrderTraversal(BT);
    printf("\n");

    printf("InOrderTraversal: ");
    InOrderTraversal(BT);
    printf("\n");

    printf("PostOrderTraversal: ");
    PostOrderTraversal(BT);
    printf("\n");

    printf("PreOrderTraversal_Iter: ");
    PreOrderTraversal_Iter(BT);
    printf("\n");

    printf("InOrderTraversal_Iter: ");
    InOrderTraversal_Iter(BT);
    printf("\n");

    printf("PostOrderTraversal_Iter1: ");
    PostOrderTraversal_Iter1(BT);
    printf("\n");

    printf("PostOrderTraversal_Iter2:");
    PostOrderTraversal_Iter2(BT);
    printf("\n");

    printf("LevelOrderTraversal: ");
    LevelOrderTraversal(BT);
    printf("\n");

    printf("getOrderPrintLeaves: ");
    getOrderPrintLeaves(BT);
    printf("\n");

    printf("getOrderPrintLeaves_Iter: ");
    getOrderPrintLeaves_Iter(BT);
    printf("\n");

    printf("PostOrderGetHeight: %d",PostOrderGetHeight(BT));
    printf("\n");

    puts("END!!!");
    return EXIT_SUCCESS;
}

Test.c

运行结果：

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