【数据结构】线索二叉树

线索二叉树：指向前驱和后继的指针称为线索，加上线索的二叉链表称为线索链表，相应的二叉树称为线索二叉树（Threaded Binary Tree）。

线索化：对二叉树以某种次序遍历使其变为线索二叉树称作是线索化。线索化的过程就是在遍历的过程中修改空指针的过程。

代码：

#include "string.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "io.h"
#include "math.h"
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 100 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef char TElemType;
typedef enum {Link,Thread} PointerTag;	/* Link==0表示指向左右孩子指针, */
										/* Thread==1表示指向前驱或后继的线索 */
typedef  struct BiThrNode	/* 二叉线索存储结点结构 */
{
	TElemType data;	/* 结点数据 */
	struct BiThrNode *lchild, *rchild;	/* 左右孩子指针 */
	PointerTag LTag;
	PointerTag RTag;		/* 左右标志 */
} BiThrNode, *BiThrTree;

TElemType Nil='#'; /* 字符型以空格符为空 */

Status visit(TElemType e)
{
	printf("%c ",e);
	return OK;
}

/* 按前序输入二叉线索树中结点的值,构造二叉线索树T */
/* 0(整型)/空格(字符型)表示空结点 */
Status CreateBiThrTree(BiThrTree *T)
{
	TElemType h;
	scanf("%c",&h);

	if(h==Nil)
		*T=NULL;
	else
	{
		*T=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode));
		if(!*T)
			exit(OVERFLOW);
		(*T)->data=h; /* 生成根结点(前序) */
		CreateBiThrTree(&(*T)->lchild); /* 递归构造左子树 */
		if((*T)->lchild) /* 有左孩子 */
			(*T)->LTag=Link;
		CreateBiThrTree(&(*T)->rchild); /* 递归构造右子树 */
		if((*T)->rchild) /* 有右孩子 */
			(*T)->RTag=Link;
	}
	return OK;
}

BiThrTree pre; /* 全局变量,始终指向刚刚访问过的结点 */
/* 中序遍历进行中序线索化 */
void InThreading(BiThrTree p)
{
	if(p)
	{
		InThreading(p->lchild); /* 递归左子树线索化 */
		if(!p->lchild) /* 没有左孩子 */
		{
			p->LTag=Thread; /* 前驱线索 */
			p->lchild=pre; /* 左孩子指针指向前驱 */
		}
		if(!pre->rchild) /* 前驱没有右孩子 */
		{
			pre->RTag=Thread; /* 后继线索 */
			pre->rchild=p; /* 前驱右孩子指针指向后继(当前结点p) */
		}
		pre=p; /* 保持pre指向p的前驱 */
		InThreading(p->rchild); /* 递归右子树线索化 */
	}
}

/* 中序遍历二叉树T,并将其中序线索化,Thrt指向头结点 */
Status InOrderThreading(BiThrTree *Thrt,BiThrTree T)
{
	*Thrt=(BiThrTree)malloc(sizeof(BiThrNode));
	if(!*Thrt)
		exit(OVERFLOW);
	(*Thrt)->LTag=Link; /* 建头结点 */
	(*Thrt)->RTag=Thread;
	(*Thrt)->rchild=(*Thrt); /* 右指针回指 */
	if(!T) /* 若二叉树空,则左指针回指 */
		(*Thrt)->lchild=*Thrt;
	else
	{
		(*Thrt)->lchild=T;
		pre=(*Thrt);
		InThreading(T); /* 中序遍历进行中序线索化 */
		pre->rchild=*Thrt;
		pre->RTag=Thread; /* 最后一个结点线索化 */
		(*Thrt)->rchild=pre;
	}
	return OK;
}

/* 中序遍历二叉线索树T(头结点)的非递归算法 */
Status InOrderTraverse_Thr(BiThrTree T)
{
	BiThrTree p;
	p=T->lchild; /* p指向根结点 */
	while(p!=T)
	{ /* 空树或遍历结束时,p==T */
		while(p->LTag==Link)
			p=p->lchild;
		if(!visit(p->data)) /* 访问其左子树为空的结点 */
			return ERROR;
		while(p->RTag==Thread&&p->rchild!=T)
		{
			p=p->rchild;
			visit(p->data); /* 访问后继结点 */
		}
		p=p->rchild;
	}
	return OK;
}

int main()
{
	BiThrTree H,T;
	printf("请按前序输入二叉树(如:'ABDH##I##EJ###CF##G##')\n");
 	CreateBiThrTree(&T); /* 按前序产生二叉树 */
	InOrderThreading(&H,T); /* 中序遍历,并中序线索化二叉树 */
	printf("中序遍历(输出)二叉线索树:\n");
	InOrderTraverse_Thr(H); /* 中序遍历(输出)二叉线索树 */
	printf("\n");

	return 0;
}

结果：

适用范围：

如果所用的二叉树需要经常遍历或查找结点时需要某种遍历序列中的前驱和后继，那么采用线索二叉链表的存储结构将会是不错的选择。