6.2.2-1 【指针与引用作为形参】在二叉树创建中的应用

0 引子

　　本文旨在通过二叉树的递归创建，分析指针与引用，函数形参与实参的具体实现。

　　二叉树的遍历，通常是利用创建好的二叉链表的首地址，也即根节点地址。主函数先定义一指针，再通过二叉树创建函数返回根结点地址，或者将定义的指针作为形参来实现修改。

　　这就涉及函数形参与实参的调用机制。实参赋给形参过程是复制的过程，而被调函数结束时，内部所有变量所分配的内存会被释放掉。这便是无法直接在同一层上通过形参去改变形参。

 　　c++提供两种基本方式，指针与引用。可以实现通过调用功能函数对主参值的修改。

 

1 代码实现

（1）“值传递”——被调函数返回给主函数根节点地址

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdlib>
 3 using namespace std;
 4 
 5 typedef char ElemType;
 6 
 7 typedef struct TreeNode{
 8     ElemType val;
 9     struct TreeNode *lchild, *rchild;
10     
11 }TreeNode, *BiTree;
12 
13 /*
14 方法1：通过返回根节点的指针的指针； 
15 */
16  BiTree createBiTree1(){
17         
18     ElemType ch;
19     cin >> ch;
20     
21     BiTree T;
22     if(ch == '#') {
23         T=NULL;
24         cout << "空结点，地址为 " << T << endl;
25     }
26     else{
27         static int a = 1;
28         T = (BiTree) malloc(sizeof(TreeNode));
29         cout <<"分配第"<< a++ <<"个结点存储地址：" << T << endl;
30         
31         T->val = ch;
32         cout << "value succeed! It's: "<< ch << endl;
33 
34         T->lchild = createBiTree1();
35         T->rchild = createBiTree1();            
36     }
37 
38     return T; 
39 }
40 
41 //先序遍历 
42 void preOrderTraversal(BiTree T){
43     
44     if(T){
45         cout<< T->val << " ";
46         preOrderTraversal(T->lchild);
47         preOrderTraversal(T->rchild); 
48     }    
49 }
50 
51 //中序 
52 void inOrderTraversal(BiTree T){
53     
54     if(T){
55         preOrderTraversal(T->lchild);        
56         cout<< T->val << " ";        
57         preOrderTraversal(T->rchild); 
58     }    
59 }
60 
61 //后序
62 void lastOrderTraversal(BiTree T){
63     
64     if(T){
65         preOrderTraversal(T->lchild);        
66         preOrderTraversal(T->rchild);
67         cout << T->val << " ";     
68     }    
69 }
70 
71     
72 int main(){
73     
74     BiTree root;
75     cout<<"请输入："<<endl; 
76     root = createBiTree1();//*
77 
78     cout<<"二叉树创建成功!"<<endl;
79     cout<<endl; 
80     
81     cout<< "根节点地址：" << root << endl;
82       
83     cout<<"先序遍历结果："<< endl; 
84     preOrderTraversal(root);
85     cout<<endl; 
86             
87     cout<<"中序遍历结果："<< endl; 
88     inOrderTraversal(root);
89     cout<<endl; 
90     
91     cout<<"后序遍历结果："<< endl; 
92     lastOrderTraversal(root);
93     cout<<endl; 
94     
95     return 0;
96 }
方法1

运行结果：

 

从结果可以看出，root地址等于被调函数内第一个结点地址。其内部结点创建也是按照非空再分配存储空间的逻辑，若为空结点，则不分配。

 

（2）采用指针的指针（双指针）作为形参。由于要创建的是指向结构体的指针的值，所以可采用指针的指针。如果只用指针则无法实现修改。

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdlib>
 3 using namespace std;
 4 
 5 typedef char ElemType;
 6 
 7 typedef struct TreeNode{
 8     ElemType val;
 9     struct TreeNode *lchild, *rchild;
10     
11 }TreeNode, *BiTree;
12 
13 /*
14 方法2：通过形参传递修改指向结构指针的值。
15 必须要用指针的指针才能实现修改。 
16 */
17 
18 void createBiTree2(BiTree *T){
19     ElemType ch;
20     cin >> ch;
21     if(ch == '#') {
22         *T=NULL;
23         cout << "空结点，地址为 " << *T << endl;
24     }
25     else{
26         static int a =1;
27         *T = (BiTree)malloc(sizeof(TreeNode));
28         if(!*T)
29             cout<<"bad_alloc!"<<endl;
30         cout <<"分配第"<< a++ <<"个结点存储地址：" << *T << endl;
31         
32         (*T)->val = ch;
33         cout << "value succeed! It's: "<< ch << endl;
34         
35         createBiTree2(&(*T)->lchild);
36         createBiTree2(&(*T)->rchild);        
37     }
38 } 
39 
40 //先序遍历 
41 void preOrderTraversal(BiTree T){
42     
43     if(T){
44         cout<< T->val << " ";
45         preOrderTraversal(T->lchild);
46         preOrderTraversal(T->rchild); 
47     }    
48 }
49 
50 //中序 
51 void inOrderTraversal(BiTree T){
52     
53     if(T){
54         preOrderTraversal(T->lchild);        
55         cout<< T->val << " ";        
56         preOrderTraversal(T->rchild); 
57     }    
58 }
59 
60 //后序
61 void lastOrderTraversal(BiTree T){
62     
63     if(T){
64         preOrderTraversal(T->lchild);        
65         preOrderTraversal(T->rchild);
66         cout << T->val << " ";     
67     }    
68 }
69 
70     
71 int main(){
72     
73     BiTree *root;
74     cout<<"请输入："<<endl; 
75     createBiTree2(root); //**
76     
77     cout<<"二叉树创建成功!"<<endl;
78     cout<<endl; 
79     
80     cout<< "根节点地址：" << *root << endl; //*root
81       
82     cout<<"先序遍历结果："<< endl; 
83     preOrderTraversal(*root);  //*root,下同。 
84     cout<<endl; 
85             
86     cout<<"中序遍历结果："<< endl; 
87     inOrderTraversal(*root);
88     cout<<endl; 
89     
90     cout<<"后序遍历结果："<< endl; 
91     lastOrderTraversal(*root);
92     cout<<endl; 
93     
94     return 0;
95 }
方法2

运行结果：

 

  （3）采用指针引用

　  相比于指针，c++更推崇使用‘引用’。这里引用指针，实现对主函数的指针修改。

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdlib>
 3 using namespace std;
 4 
 5 typedef char ElemType;
 6 
 7 typedef struct TreeNode{
 8     ElemType val;
 9     struct TreeNode *lchild, *rchild;
10     
11 }TreeNode, *BiTree;
12 
13 /*test：
14 形参为指针，被调函数结束后指针的值会被释放掉。
15 要修改就必须用指针的指针来实现修改。 
16 */ 
17 void createBiTree3(BiTree &T){
18     ElemType ch;
19     cin >> ch;
20     if(ch == '#') {
21         T=NULL;
22         cout << "空结点，地址为 " << T << endl;
23     }
24     else{
25         static int a=1;
26         T = (BiTree)malloc(sizeof(TreeNode));
27         if(!T)
28             cout<<"bad_malloc!"<<endl;
29         cout <<"分配第"<< a++ <<"个结点存储地址：" << T << endl;
30         
31         T->val = ch;
32         cout << "value succeed! It's: "<< ch << endl;
33         createBiTree3(T->lchild);
34         createBiTree3(T->rchild);    
35     }    
36 } 
37  
38 //先序遍历 
39 void preOrderTraversal(BiTree T){
40     
41     if(T){
42         cout<< T->val << " ";
43         preOrderTraversal(T->lchild);
44         preOrderTraversal(T->rchild); 
45     }    
46 }
47 
48 //中序 
49 void inOrderTraversal(BiTree T){
50     
51     if(T){
52         preOrderTraversal(T->lchild);        
53         cout<< T->val << " ";        
54         preOrderTraversal(T->rchild); 
55     }    
56 }
57 
58 //后序
59 void lastOrderTraversal(BiTree T){
60     
61     if(T){
62         preOrderTraversal(T->lchild);        
63         preOrderTraversal(T->rchild);
64         cout << T->val << " ";     
65     }    
66 }
67 
68     
69 int main(){
70     
71     BiTree root;
72     cout<<"请输入："<<endl; 
73     createBiTree3(root);
74     cout<<"二叉树创建成功!"<<endl;
75     cout<<endl; 
76     
77     cout<< "根节点地址：" << root << endl;
78       
79     cout<<"先序遍历结果："<< endl; 
80     preOrderTraversal(root);
81     cout<<endl; 
82             
83     cout<<"中序遍历结果："<< endl; 
84     inOrderTraversal(root);
85     cout<<endl; 
86     
87     cout<<"后序遍历结果："<< endl; 
88     lastOrderTraversal(root);
89     cout<<endl; 
90     
91     return 0;
92 }
方法3

运行结果：

 

若仅采用传指针（将方法3形参的&去掉），则没有遍历结果。从结果也看出，根节点地址与被调函数第一结点不一样。根节点地址是在定义时分配的，而被调函数则是在形参复制实参时分配的。两者不一样。即，尽管被调函数内部创建二叉树，但函数结束形参的地址就释放了，实参并没有得到修改。

代码略，运行结果如下：

 

总结：通过以上几种方式，可以了解到指针与引用以及形参实参的应用性质。抓住指针与引用，函数的基本概念和性质，将有利于我们理解和使用更多复杂算法实现。

 

2 知识点

（1）【变量与对象】

（2）【定义、声明、初始化、赋值】

（3）【函数，形参，实参】

（4）【指针与引用】

 

3 参考

* 《大话数据结构》

* 《c++ primer 4th》

 

posted @ 2018-11-17 11:58  刀亘  阅读(459)  评论(0)  编辑  收藏  举报