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判断一颗树是不是完全二叉树

程序员文章站 2022-06-05 20:14:10
...

首先我们要明白完全二叉树的含义:
完全二叉树:
若设二叉树的深度为h,除第 h 层外,其它各层 (1~h-1) 的结点数都达到最大个数,第 h 层所有的结点都连续集中在最左
边,这就是完全二叉树
判断一颗树是不是完全二叉树
我们先来回顾下二叉树按层遍历,先将根节点进队列,然后判断每次这个队列是否为空,不为空,每次取队头的数据然后pop,最后再递归走其子问题,判断左子树是否为空,不为空直接入队,再判断右子树是否为空,不为空直接入队.这样所有的元素都可以入队;我们再从细节观察如何出队.
判断一颗树是不是完全二叉树

//二叉树的层序遍历
void LevelOrder(BSTreeNode*root)
{
    queue<BSTreeNode*>q;
    if (root)
    {

        q.push(root);
    }
    while(!q.empty())
    {
        BSTreeNode*front = q.front();
        q.pop();
        cout <<front->_data << " ";
        if (front->left)
        {
            q.push(front->left);
        }
        if (front->right)
        {
            q.push(front->right);
        }
    }
    cout << endl;
}

完全二叉树如何判断呢?
根据前面的概念,判断完全二叉树,每次都是递归走子问题,当前层是否满足条件,当前层满足后再判断下一层,每次都是递归走子问题.这个过程和层序遍历很像,不过加了判断条件:是否满足完全二叉树的性质.

我们列出不满足的情况
1:当前层节点不连续
2:当前层没有孩子节点
可能这样还是会比较麻烦,那么我们通过一种方式:
判断一颗树是不是完全二叉树
用一个标签来标记,就会省去很多不必要以及重复的操作:

bool IsCompleteTree(BSTreeNode*root)
{
    queue<BSTreeNode*>q;
    if (root)
        q.push(root);
    bool tag = true;//表明有孩子
    while (!q.empty())
    {
        BSTreeNode*front = q.front();
        q.pop();

        if (front->left)
        {
            //表明没有孩子
            if (tag == false)
            {
                //当前层不是完全二叉树
                return false;
            }
            q.push(front->left);
        }
        else
        {
            //没有孩子
            tag = false;
        }
        if (front->right)
        {
            //表明没有孩子
            if (tag == false)
            {
                //当前层不是完全二叉树
                return false;
            }
            q.push(front->right);
        }
        else
        {
            tag = false;
        }
    }
    return true;
}

验证:


#include<iostream>
#include<queue>
#include<string>
using namespace std;

struct BSTreeNode
{
    int _data;
    BSTreeNode*left;
    BSTreeNode*right;

    BSTreeNode(int data)
        :_data(data)
        , left(NULL)
        , right(NULL)
    {}
};

void PrevInoer(BSTreeNode*root)
{
    if (root == NULL)
        return;
    cout << root->_data << "  ";
    PrevInoer(root->left);
    PrevInoer(root->right);
}


//二叉树的层序遍历
void LevelOrder(BSTreeNode*root)
{
    queue<BSTreeNode*>q;
    if (root)
    {

        q.push(root);
    }
    while(!q.empty())
    {
        BSTreeNode*front = q.front();
        q.pop();
        cout <<front->_data << " ";
        if (front->left)
        {
            q.push(front->left);
        }
        if (front->right)
        {
            q.push(front->right);
        }
    }
    cout << endl;
}

//二叉树层序遍历的变形(判断一颗树是不是完全二叉树)
/*判断一颗树是不是完全二叉树,它的上一层必须是完全二叉树*/
bool IsCompleteTree(BSTreeNode*root)
{
    queue<BSTreeNode*>q;
    if (root)
        q.push(root);
    bool tag = true;//表明有孩子
    while (!q.empty())
    {
        BSTreeNode*front = q.front();
        q.pop();

        if (front->left)
        {
            //表明没有孩子
            if (tag == false)
            {
                //当前层不是完全二叉树
                return false;
            }
            q.push(front->left);
        }
        else
        {
            //没有孩子
            tag = false;
        }
        if (front->right)
        {
            //表明没有孩子
            if (tag == false)
            {
                //当前层不是完全二叉树
                return false;
            }
            q.push(front->right);
        }
        else
        {
            tag = false;
        }
    }
    return true;
}

void Test()
{
    BSTreeNode*node1 = new BSTreeNode(1);
    BSTreeNode*node2 = new BSTreeNode(2);
    BSTreeNode*node3 = new BSTreeNode(3);
    BSTreeNode*node4 = new BSTreeNode(4);
    BSTreeNode*node5 = new BSTreeNode(5);
    BSTreeNode*node6 = new BSTreeNode(6);

    node1->left = node2;
    node1->right = node5;

    node2->left = node3;
    node2->right = node4;
    node5->left = node6;
    PrevInoer(node1);
    cout << endl;

    cout << "LevelOrder?" << LevelOrder(node1) << endl;
    cout << "IsCompleteTree?" << IsCompleteTree(node1) << endl;


}
int main()
{
    Test();
    system("pause");
    return 0;
}