【2020-MOOC-浙江大学-陈越、何钦铭-数据结构】树(第四周的笔记和编程作业)

〇、前言

这两周开始跟着【MOOC-浙江大学-陈越、何钦铭-数据结构】进行数据结构与算法的学习,特此记录复习一下,虽然记不住,但是一直记一直记一直记,成为复读机就好了。
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一、二叉搜索树

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二、平衡二叉树

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三、平衡二叉树的调整

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四、是否同一棵二叉搜索树

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实现在后面的第一题!

五、课后题

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1、04-树4 是否同一棵二叉搜索树 (25分)

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输入样例:

4 2
3 1 4 2
3 4 1 2
3 2 4 1
2 1
2 1
1 2
0

输出样例:

Yes
No
No


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

typedef struct TreeNode *Tree;
struct TreeNode {
	int v;
	Tree Left, Right;
	int flag;
};

Tree NewNode( int V )
{ 
	Tree T = (Tree)malloc(sizeof(struct TreeNode));
	T->v = V;
	T->Left = T->Right = NULL;
	T->flag = 0;
	return T;
}

Tree Insert( Tree T, int V )
{
	if ( !T ) 
		T = NewNode(V);
	else {
		if ( V>T->v )
			T->Right = Insert( T->Right, V );
		else
			T->Left = Insert( T->Left, V );
	}
	return T;
}

Tree MakeTree( int N )
{ 
	Tree T;
	int i, V;
	scanf("%d", &V);
	T = NewNode(V);
	for (i=1; i<N; i++) {
		scanf("%d", &V);
		T = Insert(T, V);
	}
	return T;
}

int check ( Tree T, int V )
{
	if ( T->flag ) {
		if ( V<T->v ) 
			return check(T->Left, V);
		else if ( V>T->v ) 
			return check(T->Right, V);
		else 
			return 0;
	}
	else {
		if ( V==T->v ) {
			T->flag = 1;
			return 1;
		}
	else 
		return 0;
	}
}

int Judge( Tree T, int N )
{
	int i, V, flag = 0;
	/* flag: 0代表目前还一致,1代表已经不一致*/
	scanf("%d", &V);
	if ( V!=T->v ) 
		flag = 1;
	else 
		T->flag = 1;
	for (i=1; i<N; i++) {
		scanf("%d", &V);
		if ( (!flag) && (!check(T, V)) ) 
			flag = 1;
	}
	if (flag) 
		return 0;
	else 
		return 1;
}

void ResetT ( Tree T ) /* 清除T中各结点的flag标记 */
{
	if (T->Left) ResetT(T->Left);
	if (T->Right) ResetT(T->Right);
	T->flag = 0;
}

void FreeTree ( Tree T ) /* 释放T的空间 */
{
	if (T->Left) FreeTree(T->Left);
	if (T->Right) FreeTree(T->Right);
	free(T);
}

int main()
{
	int N, L, i;
	Tree T;
	scanf("%d", &N);
	while (N) {
		scanf("%d", &L);
		T = MakeTree(N);
		for (i=0; i<L; i++) {
			if (Judge(T, N)) 
				printf("Yes\n");
			else 
				printf("No\n");
			ResetT(T); /*清除T中的标记flag*/
		}
		FreeTree(T);
		scanf("%d", &N);
	}
	return 0;
}

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2、04-树5 Root of AVL Tree (25分)

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Sample Input 1:

5
88 70 61 96 120

Sample Output 1:

70

Sample Input 2:

7
88 70 61 96 120 90 65

Sample Output 2:

88


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

typedef int ElementType;
typedef struct AVLNode *Position;
typedef Position AVLTree; /* AVL树类型 */
struct AVLNode{
    ElementType Data; /* 结点数据 */
    AVLTree Left;     /* 指向左子树 */
    AVLTree Right;    /* 指向右子树 */
    int Height;       /* 树高 */
};

int Max ( int a, int b )
{
    return a > b ? a : b;
}

int GetHeight(AVLTree A)
{
	int MaxH, HR, HL;
	if(A) {
		HL = GetHeight(A->Left);
		HR = GetHeight(A->Right);
		MaxH = (HL>HR)?HL:HR;
		return MaxH+1;
	}
	return -1;
}

AVLTree SingleLeftRotation(AVLTree A)
{
    AVLTree B = A->Left;
    A->Left = B->Right;
    B->Right = A;
    A->Height = Max(GetHeight(A->Left), GetHeight(A->Right)) + 1;
    B->Height = Max(GetHeight(B->Left), A->Height) + 1;

    return B;
}

AVLTree SingleRightRotation(AVLTree A)
{
    AVLTree B = A->Right;
    A->Right = B->Left;
    B->Left = A;
    A->Height = Max(GetHeight(A->Left), GetHeight(A->Right)) + 1;
    A->Height = Max(GetHeight(B->Right), A->Height) + 1;

    return B;
}

AVLTree DoubleLeftRightRotation(AVLTree A)
{
    A->Left = SingleRightRotation(A->Left);

    return SingleLeftRotation(A);
}

AVLTree DoubleRightLeftRotation(AVLTree A)
{
    A->Right = SingleLeftRotation(A->Right);

    return SingleRightRotation(A);
}
 
AVLTree Insert( AVLTree T, ElementType X )
{ /* 将X插入AVL树T中,并且返回调整后的AVL树 */
    if ( !T ) { /* 若插入空树,则新建包含一个结点的树 */
        T = (AVLTree)malloc(sizeof(struct AVLNode));
        T->Data = X;
        T->Height = 0;
        T->Left = T->Right = NULL;
    } /* if (插入空树) 结束 */
 
    else if ( X < T->Data ) {
        /* 插入T的左子树 */
        T->Left = Insert( T->Left, X);
        /* 如果需要左旋 */
        if ( GetHeight(T->Left)-GetHeight(T->Right) == 2 )
            if ( X < T->Left->Data ) 
               T = SingleLeftRotation(T);      /* 左单旋 */
            else 
               T = DoubleLeftRightRotation(T); /* 左-右双旋 */
    } /* else if (插入左子树) 结束 */
     
    else if ( X > T->Data ) {
        /* 插入T的右子树 */
        T->Right = Insert( T->Right, X );
        /* 如果需要右旋 */
        if ( GetHeight(T->Left)-GetHeight(T->Right) == -2 )
            if ( X > T->Right->Data ) 
               T = SingleRightRotation(T);     /* 右单旋 */
            else 
               T = DoubleRightLeftRotation(T); /* 右-左双旋 */
    } /* else if (插入右子树) 结束 */
 
    /* else X == T->Data,无须插入 */
 
    /* 别忘了更新树高 */
    T->Height = Max( GetHeight(T->Left), GetHeight(T->Right) ) + 1;
     
    return T;
}

int main()
{
	int N, i;
	ElementType t;
	AVLTree T=NULL;
	scanf("%d", &N);
	for (i=0; i<N; i++) {
	 	scanf("%d",&t);
		T= Insert(T,t);
	}
	if(T)
		printf("%d", T->Data);
	return 0;
}

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3、04-树6 Complete Binary Search Tree (30分)

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Sample Input:

10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Sample Output:

6 3 8 1 5 7 9 0 2 4


#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int arr[1000], rearr[1000];
int compare( const void* a, const void* b ){
	return *(int*)a - *(int*)b;
}
int getLeftLength(int n){    //利用二叉树的性质:满二叉树第i层有 2^(i-1) 个结点, 高为h的满二叉树有 2^h - 1 个结点(从1开始)
	double h, x, L, t;
	h = (double)(int)( log((double)n+1) / log(2.0) );
	//h = floor( log((double)n+1) / log(2.0) );	
	x = n - pow(2.0, h) + 1 ;
	t = pow(2.0, h - 1.0);
	x = x < t ? x : t;
	L = t - 1 + x;
	return (int)L;
}
void solve( int left, int right, int root ){
	//初始调用: solve(0, n-1, 0);
	int n, L, leftRoot, rightRoot;
	n = right - left + 1;			//数组中的总个数
	if(n == 0) return ;				//递归退出的条件
	L = getLeftLength(n);			//计算出左子树的结点
	rearr[root] = arr[left + L];	//将新的根结点放入新的数组
	leftRoot = root * 2 + 1;		//左孩子
	rightRoot = leftRoot + 1;		//右孩子
	solve(left, left + L - 1, leftRoot);
	solve(left + L + 1, right, rightRoot);
}
int main(){
	int n;
	scanf("%d", &n);
	for(int i = 0; i < n; i++){
		scanf("%d", &arr[i]);
	}
	qsort(arr, n, sizeof(int), compare);
	solve(0, n-1, 0);
	for(int i = 0; i < n; i++){
		if( i != 0 ) printf(" ");
		printf("%d", rearr[i]);
	}
	system("pause");
	return 0;
}

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4、04-树7 二叉搜索树的操作集 (30分)

在这里插入图片描述
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef int ElementType;
typedef struct TNode *Position;
typedef Position BinTree;
struct TNode{
    ElementType Data;
    BinTree Left;
    BinTree Right;
};

void PreorderTraversal( BinTree BT ); /* 先序遍历,由裁判实现,细节不表 */
void InorderTraversal( BinTree BT );  /* 中序遍历,由裁判实现,细节不表 */

BinTree Insert( BinTree BST, ElementType X );
BinTree Delete( BinTree BST, ElementType X );
Position Find( BinTree BST, ElementType X );
Position FindMin( BinTree BST );
Position FindMax( BinTree BST );

int main()
{
    BinTree BST, MinP, MaxP, Tmp;
    ElementType X;
    int N, i;

    BST = NULL;
    scanf("%d", &N);
    for ( i=0; i<N; i++ ) {
        scanf("%d", &X);
        BST = Insert(BST, X);
    }
    printf("Preorder:"); PreorderTraversal(BST); printf("\n");
    MinP = FindMin(BST);
    MaxP = FindMax(BST);
    scanf("%d", &N);
    for( i=0; i<N; i++ ) {
        scanf("%d", &X);
        Tmp = Find(BST, X);
        if (Tmp == NULL) printf("%d is not found\n", X);
        else {
            printf("%d is found\n", Tmp->Data);
            if (Tmp==MinP) printf("%d is the smallest key\n", Tmp->Data);
            if (Tmp==MaxP) printf("%d is the largest key\n", Tmp->Data);
        }
    }
    scanf("%d", &N);
    for( i=0; i<N; i++ ) {
        scanf("%d", &X);
        BST = Delete(BST, X);
    }
    printf("Inorder:"); InorderTraversal(BST); printf("\n");

    return 0;
}
/* 你的代码将被嵌在这里 */

输入样例:

10
5 8 6 2 4 1 0 10 9 7
5
6 3 10 0 5
5
5 7 0 10 3

输出样例:

Preorder: 5 2 1 0 4 8 6 7 10 9
6 is found
3 is not found
10 is found
10 is the largest key
0 is found
0 is the smallest key
5 is found
Not Found
Inorder: 1 2 4 6 8 9



BinTree Insert( BinTree BST, ElementType X ){
	if( !BST ){
		BST = (BinTree)malloc(sizeof(struct TNode));
		BST->Data = X;
		BST->Left = BST->Right = NULL;
	}
	else {
		if( X < BST->Data ) BST->Left = Insert( BST->Left, X );
		else if( X > BST->Data ) BST->Right = Insert( BST->Right, X );
		//else if(X = BST->Data)  do nothing
	}
	return BST;
}
BinTree Delete( BinTree BST, ElementType X ){
	Position TMP;
	if( !BST ) printf("Not Found\n");
	else {
		if( X < BST->Data ) BST->Left = Delete( BST->Left, X );  //从左子树递归删除
		else if( X > BST->Data ) BST->Right = Delete( BST->Right, X );  //从右子树递归删除
		else { //BST就是要删除的结点
			if( BST->Left && BST->Right ){  //如果BST左右孩子都有
				TMP = FindMin( BST->Right ); //从右子树中找到最小的结点来代替该结点
				BST->Data = TMP->Data;
				BST->Right = Delete( BST->Right, BST->Data );  //从右子树中把最小的结点删除
			}
			else { 
				TMP = BST;
				if( !BST->Left )	//如果只有右结点,或者没有结点
					BST = BST->Right;
				else				//只有左结点
					BST = BST->Left;
				free( TMP );
			}
		}
	}
	return BST;
}
Position Find( BinTree BST, ElementType X ){
	if( !BST )	return NULL;
	else if( X == BST->Data ) return BST;
	else if( X > BST->Data ) return Find( BST->Right, X );
	else if( X < BST->Data ) return Find( BST->Left, X );
	return NULL;
}
//递归查找最小元素
Position FindMin( BinTree BST ){
	if( !BST ) return NULL;
	else if( !BST->Left ) return BST;
	else if( BST->Left ) FindMin( BST->Left );
}
//非递归查找最大元素
Position FindMax( BinTree BST ){
	if( BST )
		while( BST->Right ) BST = BST->Right;
	return BST;
}

在这里插入图片描述

总结

简单总结下这周的学习内容,继续二叉树,我觉得自己非常有做调包侠的前途!!!

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