9ddddd890441439cb5ed1a979e45dca6.png在上一篇博客《go语言|数据结构:二叉树可视化(制作svg格式树形图)》中,已实现了用svg图片展示二叉树的树形结构。但对非满二叉树的比较复杂,需要先转成满二叉树,再获取各结点在满二叉树中的对应坐标位置,这种做法明显有个缺点就是遍历的次数比较多。


树形图的关键在于获取结点的坐标。对满二叉树的来说,它的坐标数组可以标记为:[[(0,0)], [(1,0), (1,1)], [(2,0), (2,1), (2,2), (2,3)], [(3,0),(3,1), ...], ...];如能对任意二叉树只做一次遍布,就获得这样的坐标,效率就提高了。首先,从递归遍历说起——




递归遍历


递归遍历时,看数据域和左右子树结点出现的位置顺序看,分先序、中序、后序三种方式。不管哪种方式都可以用2种方法,一种是直接打印遍历结果、一种返回遍历结果(结点的数据域数组)。如下代码,以先序遍历为例:


创建函数Build()也作了改进,直接用变长参数,而非之前用数组作参数。另外,参数中如有不能连接的结点,直接放弃而非抛出错误panic()。如参数 1,nil,nil,2,3 就只返回一个结点。



深度的遍历


递归遍历核心就以下三行代码,先读出数据域,后左右递归的即先序遍历;读出放中间或最后一行就变成中序和后序遍历了。


   

如果把bt.Data换成其它呢,结点结构就定义了三个值,换成bt.Lchild,bt.Rchild就能遍历出左右子树结点。这样用处不大, 如果写成 bt.Lchild!=nil 或者 bt.Rchild!=nil,遍历结果就是该结点是否有左子树或右子树;写成 bt.Lchild==nil && bt.Rchild==nil 就能判断是否为叶结点。如果换作一个自定义函数呢,那就能得到自己想要的结果。也可以玩其它花样,比如累加所有结点的和,为了方便默认它们的数据域都是整数:




深度和高度的概念


深度是从根节点数到它的叶节点,高度是从叶节点数到它的根节点。即深度是从上到下计数的,而高度是从下往上计数。


二叉树的深度是指所有结点中最深的结点所在的层数。对于整棵树来说,最深的叶结点的深度就是树的深度,即树的高度和深度是相等的。但同一层的节点的深度是相同,它们的高度不一定相同。如下图,节点2和3的深度相等,但高度不相等;节点4、5、6深度也相等,但高度不全相等。

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深度的遍历

从二叉树深度的定义可知,二叉树的深度应为其左、右子树深度的最大值加1。由此,需先分别求得左、右子树的深度,算法中“访问结点”的操作为:求得左、右子树深度的最大值,然后加 1 。递归代码如下:



遍历时用上这个函数就可得到所有结点的深度了,完整测试代码以8个结点的完全二叉树为例,返回结果是:“4 3 2 1 1 2 1 1”。最大值4为根结点的尝试,也就是整个二叉树的深度或高度;四个最小值1,表示有四个叶结点。



叶结点的遍历

结点结构的三变量都用过了,对得到结点的坐标帮助不大,坐标需要的是结点在树中的层数和所在层数的索引号。于是尝试引入其它变量——



坐标的遍历


纵坐标遍历

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改成返回数组形式如下: 另外也可以把y++,y--改成参数y+1,输出[0 1 2 3 2 1 2 2],结果相同。



横坐标遍历

依葫芦画瓢,照纵坐标的方式遍历:

但结果不符合要求:1:0 2:-1 4:-2 8:-3 5:0 3:1 6:0 7:2

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最底下一层最靠近中间的左右两结点横坐标是-1,1就OK了,以满二叉树为例来说比较好理解:

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从上图的规律看,每层平移的距离不一样的,不能平移正负1,移动距离应该是2的高度减一次方才对,调用时参数为(0,2的高度-2次方),完整的测试代码如下:


横纵坐标联合输出

综上,把横纵坐标放一起以数组形式输出,参数多一个是变动的平移距离:


至此,坐标遍历全部完成,再加上判断有否左右子树结点就能作图了:


作图时的用法,以上面完整代码的输出为例:


遍历到 2 -4 1 2 true true ,表示(-4,1)处是结点2,true true就有2条子树的连线,指向坐标 (-4-2, 1+1) (-4+2, 1+1),即 (-6, 2) 和 (-2, 2),即结点4和结点;

遍历到 4 -6 2 1 true false,表示(-6,2)处是结点4,true false说明它只有左子树,指向坐标 (-7,3),即结点8;

遍历到 8 -7 3 0 false false,表示(-7,3)处是结点8,false,false说明它是叶结点。


具体如何把结点和坐标转换到二叉树svg图形格式,请参见上篇文章:


《go语言|数据结构:二叉树可视化(制作svg格式树形图)》。

BTW,以上所有代码不论是哪一个递归遍历都可以有三种顺序,比如坐标遍历的代码:


换个顺序就成为中序和后序遍历:

(本文完)