Java实现二叉树的深度优先遍历和广度优先遍历算法示例

时间:2023-01-12 14:39:56

本文实例讲述了java实现二叉树深度优先遍历广度优先遍历算法。分享给大家供大家参考,具体如下:

1. 分析

二叉树的深度优先遍历的非递归的通用做法是采用栈,广度优先遍历的非递归的通用做法是采用队列。

深度优先遍历:对每一个可能的分支路径深入到不能再深入为止,而且每个结点只能访问一次。要特别注意的是,二叉树的深度优先遍历比较特殊,可以细分为先序遍历、中序遍历、后序遍历。具体说明如下:

先序遍历:对任一子树,先访问根,然后遍历其左子树,最后遍历其右子树。

中序遍历:对任一子树,先遍历其左子树,然后访问根,最后遍历其右子树。

后序遍历:对任一子树,先遍历其左子树,然后遍历其右子树,最后访问根。

广度优先遍历:又叫层次遍历,从上往下对每一层依次访问,在每一层中,从左往右(也可以从右往左)访问结点,访问完一层就进入下一层,直到没有结点可以访问为止。

2. 举例说明

对下图所示的二叉排序树进行遍历,要求使用先序遍历(递归、非递归)、中序遍历(递归、非递归)、后序遍历(递归、非递归)和广度优先遍历。

Java实现二叉树的深度优先遍历和广度优先遍历算法示例

① 参考代码

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package binarytreetraversetest;
import java.util.linkedlist;
import java.util.queue;
/**
 * 二叉树的深度优先遍历和广度优先遍历
 * @author fantasy
 * @version 1.0 2016/10/05 - 2016/10/07
 */
public class binarytreetraversetest {
  public static void main(string[] args) {
  binarysorttree<integer> tree = new binarysorttree<integer>();
    tree.insertnode(35);
    tree.insertnode(20);
    tree.insertnode(15);
    tree.insertnode(16);
    tree.insertnode(29);
    tree.insertnode(28);
    tree.insertnode(30);
    tree.insertnode(40);
    tree.insertnode(50);
    tree.insertnode(45);
    tree.insertnode(55);
    system.out.print("先序遍历(递归):");
    tree.preordertraverse(tree.getroot());
    system.out.println();
    system.out.print("中序遍历(递归):");
    tree.inordertraverse(tree.getroot());
    system.out.println();
    system.out.print("后序遍历(递归):");
    tree.postordertraverse(tree.getroot());
    system.out.println();
    system.out.print("先序遍历(非递归):");
    tree.preordertraversenorecursion(tree.getroot());
    system.out.println();
    system.out.print("中序遍历(非递归):");
    tree.inordertraversenorecursion(tree.getroot());
    system.out.println();
    system.out.print("后序遍历(非递归):");
    tree.postordertraversenorecursion(tree.getroot());
    system.out.println();
    system.out.print("广度优先遍历:");
    tree.breadthfirsttraverse(tree.getroot());
  }
}
/**
 * 结点
 */
class node<e extends comparable<e>> {
  e value;
  node<e> left;
  node<e> right;
  node(e value) {
    this.value = value;
    left = null;
    right = null;
  }
}
/**
 * 使用一个先序序列构建一棵二叉排序树(又称二叉查找树)
 */
class binarysorttree<e extends comparable<e>> {
  private node<e> root;
  binarysorttree() {
    root = null;
  }
  public void insertnode(e value) {
    if (root == null) {
      root = new node<e>(value);
      return;
    }
    node<e> currentnode = root;
    while (true) {
      if (value.compareto(currentnode.value) > 0) {
        if (currentnode.right == null) {
          currentnode.right = new node<e>(value);
          break;
        }
        currentnode = currentnode.right;
      } else {
        if (currentnode.left == null) {
          currentnode.left = new node<e>(value);
          break;
        }
        currentnode = currentnode.left;
      }
    }
  }
  public node<e> getroot(){
    return root;
  }
  /**
   * 先序遍历二叉树(递归)
   * @param node
   */
  public void preordertraverse(node<e> node) {
    system.out.print(node.value + " ");
    if (node.left != null)
      preordertraverse(node.left);
    if (node.right != null)
      preordertraverse(node.right);
  }
  /**
   * 中序遍历二叉树(递归)
   * @param node
   */
  public void inordertraverse(node<e> node) {
    if (node.left != null)
      inordertraverse(node.left);
    system.out.print(node.value + " ");
    if (node.right != null)
      inordertraverse(node.right);
  }
  /**
   * 后序遍历二叉树(递归)
   * @param node
   */
  public void postordertraverse(node<e> node) {
    if (node.left != null)
      postordertraverse(node.left);
    if (node.right != null)
      postordertraverse(node.right);
    system.out.print(node.value + " ");
  }
  /**
   * 先序遍历二叉树(非递归)
   * @param root
   */
  public void preordertraversenorecursion(node<e> root) {
    linkedlist<node<e>> stack = new linkedlist<node<e>>();
    node<e> currentnode = null;
    stack.push(root);
    while (!stack.isempty()) {
      currentnode = stack.pop();
      system.out.print(currentnode.value + " ");
      if (currentnode.right != null)
        stack.push(currentnode.right);
      if (currentnode.left != null)
        stack.push(currentnode.left);
    }
  }
  /**
   * 中序遍历二叉树(非递归)
   * @param root
   */
  public void inordertraversenorecursion(node<e> root) {
    linkedlist<node<e>> stack = new linkedlist<node<e>>();
    node<e> currentnode = root;
    while (currentnode != null || !stack.isempty()) {
      // 一直循环到二叉排序树最左端的叶子结点(currentnode是null)
      while (currentnode != null) {
        stack.push(currentnode);
        currentnode = currentnode.left;
      }
      currentnode = stack.pop();
      system.out.print(currentnode.value + " ");
      currentnode = currentnode.right;
    }
  }
  /**
   * 后序遍历二叉树(非递归)
   * @param root
   */
  public void postordertraversenorecursion(node<e> root) {
    linkedlist<node<e>> stack = new linkedlist<node<e>>();
    node<e> currentnode = root;
    node<e> rightnode = null;
    while (currentnode != null || !stack.isempty()) {
      // 一直循环到二叉排序树最左端的叶子结点(currentnode是null)
      while (currentnode != null) {
        stack.push(currentnode);
        currentnode = currentnode.left;
      }
      currentnode = stack.pop();
      // 当前结点没有右结点或上一个结点(已经输出的结点)是当前结点的右结点,则输出当前结点
      while (currentnode.right == null || currentnode.right == rightnode) {
        system.out.print(currentnode.value + " ");
        rightnode = currentnode;
        if (stack.isempty()) {
          return; //root以输出,则遍历结束
        }
        currentnode = stack.pop();
      }
      stack.push(currentnode); //还有右结点没有遍历
      currentnode = currentnode.right;
    }
  }
  /**
   * 广度优先遍历二叉树,又称层次遍历二叉树
   * @param node
   */
  public void breadthfirsttraverse(node<e> root) {
    queue<node<e>> queue = new linkedlist<node<e>>();
    node<e> currentnode = null;
    queue.offer(root);
    while (!queue.isempty()) {
      currentnode = queue.poll();
      system.out.print(currentnode.value + " ");
      if (currentnode.left != null)
        queue.offer(currentnode.left);
      if (currentnode.right != null)
        queue.offer(currentnode.right);
    }
  }
}

② 输出结果

先序遍历(递归):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍历(递归):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍历(递归):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
先序遍历(非递归):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍历(非递归):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍历(非递归):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
广度优先遍历:35 20 40 15 29 50 16 28 30 45 55

希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

原文链接:https://blog.csdn.net/fantasy_lin_/article/details/52751559