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C++怎么实现二叉树的遍历_C++数据结构与二叉树遍历算法

穿越時空

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发布时间:2025-11-18 05:09:24

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来源于php中文网

原创

二叉树遍历包括前序、中序、后序和层序四种,可通过递归或迭代实现。前序遍历先访问根节点,再左子树、右子树;中序是左→根→右;后序为左→右→根;层序按层级从上到下、每层从左到右访问节点。递归实现简洁直观,迭代则借助栈或队列模拟过程,其中前序迭代使用栈并优先压入右子树,中序持续向左入栈后回退访问,后序较复杂需标记已访问节点或双栈辅助,层序遍历利用队列实现,可记录每层节点数以分行输出。

c++怎么实现二叉树的遍历_c++数据结构与二叉树遍历算法

二叉树的遍历是数据结构中的基础操作,C++中可以通过递归或迭代的方式实现。常见的遍历方式有三种:前序、中序和后序,再加上层序遍历,共四种。下面详细介绍每种遍历的实现方法。

前序、中序、后序遍历(递归实现)

定义二叉树节点结构后,递归遍历非常直观。顺序区别在于“根”的处理时机:

  • 前序遍历:先访问根节点,再遍历左子树,最后右子树(根→左→右)
  • 中序遍历:先遍历左子树,再访问根节点,最后右子树(左→根→右)
  • 后序遍历:先遍历左子树,再右子树,最后访问根节点(左→右→根)

代码示例:

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode *left;
    TreeNode *right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

// 前序遍历 void preorder(TreeNode* root) { if (!root) return; cout << root->val << " "; preorder(root->left); preorder(root->right); }

// 中序遍历 void inorder(TreeNode* root) { if (!root) return; inorder(root->left); cout << root->val << " "; inorder(root->right); }

// 后序遍历 void postorder(TreeNode* root) { if (!root) return; postorder(root->left); postorder(root->right); cout << root->val << " "; }

前中后序遍历(迭代实现)

使用模拟递归过程,可以避免函数调用开销,也便于理解执行流程。

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前序迭代:

利用栈,先压入右子树再压左子树,保证左子树先出栈。

void preorderIterative(TreeNode* root) {
    if (!root) return;
    stack stk;
    stk.push(root);
    while (!stk.empty()) {
        TreeNode* node = stk.top(); stk.pop();
        cout << node->val << " ";
        if (node->right) stk.push(node->right);
        if (node->left) stk.push(node->left);
    }
}

中序迭代:

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一直向左走到底,路径上节点入栈,到空时回退并访问,再转向右子树。

void inorderIterative(TreeNode* root) {
    stack stk;
    TreeNode* curr = root;
    while (curr || !stk.empty()) {
        while (curr) {
            stk.push(curr);
            curr = curr->left;
        }
        curr = stk.top(); stk.pop();
        cout << curr->val << " ";
        curr = curr->right;
    }
}

后序迭代:

较复杂,可借助两个栈,或使用一个栈配合“上次访问节点”标记。

void postorderIterative(TreeNode* root) {
    if (!root) return;
    stack stk;
    TreeNode* lastVisited = nullptr;
    TreeNode* curr = root;
    while (curr || !stk.empty()) {
        if (curr) {
            stk.push(curr);
            curr = curr->left;
        } else {
            TreeNode* peekNode = stk.top();
            if (peekNode->right && lastVisited != peekNode->right) {
                curr = peekNode->right;
            } else {
                cout << peekNode->val << " ";
                lastVisited = stk.top(); stk.pop();
            }
        }
    }
}

层序遍历(广度优先)

使用队列实现,按层级从上到下、从左到右访问节点。

void levelOrder(TreeNode* root) {
    if (!root) return;
    queue q;
    q.push(root);
    while (!q.empty()) {
        TreeNode* node = q.front(); q.pop();
        cout << node->val << " ";
        if (node->left) q.push(node->left);
        if (node->right) q.push(node->right);
    }
}

若需按层输出(每层一行),可在循环内记录当前层节点数:

void levelOrderPerLevel(TreeNode* root) {
    if (!root) return;
    queue q;
    q.push(root);
    while (!q.empty()) {
        int levelSize = q.size();
        for (int i = 0; i < levelSize; ++i) {
            TreeNode* node = q.front(); q.pop();
            cout << node->val << " ";
            if (node->left) q.push(node->left);
            if (node->right) q.push(node->right);
        }
        cout << endl; // 每层换行
    }
}

基本上就这些。掌握递归与迭代的写法,能应对大多数面试和工程场景。迭代写法虽然稍复杂,但有助于深入理解遍历逻辑。实际开发中可根据需求选择合适方式。

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