C++链表实现队列队列中关于出队的函数有一点小问题

关于c++的动态链表的小问题_百度知道
关于c++的动态链表的小问题
hiphotos.baidu,谢谢大神们指出./zhidao/wh%3D450%2C600/sign=2cdad6eaaac6ceeb4fb15ed/cf1b9d16fdfaaf510d153aeef11f7a56://a.com/zhidao/wh%3D450%2C600/sign=adcb4eb38bc96756fc20/ae51f3deb48f8ce292df5e0fe7f27.jpg" esrc="/zhidao/pic/item/ff2d8d61b0ef41bd53a15.baidu.jpg" target="_blank" title="点击查看大图" class="ikqb_img_alink"><img class="ikqb_img" src="/zhidao/wh%3D600%2C800/sign=2a4c20a76ef2d3ec437ed/cf1b9d16fdfaaf510d153aeef11f7a56动态链表的应用://f://d://g.com/zhidao/wh%3D450%2C600/sign=bf4dc43dffedabca19d8bc3ebda21ea8d3fc1f44cc.jpg" target="_blank" title="点击查看大图" class="ikqb_img_alink"><img class="ikqb_img" src="/zhidao/wh%3D600%2C800/sign=bbcbd7d5//zhidao/pic/item/ae51f3deb48f8ce292df5e0fe7f27
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出门在外也不愁C++面试题-链表栈二叉树数据结构
C++面试题-链表栈二叉树数据结构
一、单链表
  1.单链表反转
  2.找出单链表的倒数第4个元素
  3.找出单链表的中间元素
  4.删除无头单链表的一个节点
  5.两个不交叉的有序链表的合并
  6.有个二级单链表,其中每个元素都含有一个指向一个单链表的指针。写程序把这个二级链表称一级单链表。
  7.单链表交换任意两个元素(不包括表头)
  8.判断单链表是否有环?如何找到环的&起始&点?如何知道环的长度?
  9.判断两个单链表是否相交
  10.两个单链表相交,计算相交点
  11.用链表模拟大整数加法运算
  12.单链表排序
  13.删除单链表中重复的元素
  首先写一个单链表的C#实现,这是我们的基石:
  public class Link
  public Link N
  public string D
  public Link(Link next, string data)
  this.Next =
  this.Data =
  其中,我们需要人为地在单链表前面加一个空节点,称其为head。例如,一个单链表是1-&2-&5,如图所示:
  对一个单链表的遍历如下所示:
  static void Main(string[] args)
  Link head = GenerateLink();
  Link curr =
  while (curr != null)
  Console.WriteLine(curr.Data);
  curr = curr.N
1.单链表反转
  这道题目有两种算法,既然是要反转,那么肯定是要破坏原有的数据结构的:
  算法1:我们需要额外的两个变量来存储当前节点curr的下一个节点next、再下一个节点nextnext:
  public static Link ReverseLink1(Link head)
  Link curr = head.N
  Link next =
  Link nextnext =
  //if no elements or only one element exists
  if (curr == null || curr.Next == null)
  //if more than one element
  while (curr.Next != null)
  next = curr.N //1
  nextnext = next.N //2
  next.Next = head.N //3
  head.Next = //4
  curr.Next = //5
  算法的核心是while循环中的5句话
  我们发现,curr始终指向第1个元素。
  此外,出于编程的严谨性,还要考虑2种极特殊的情况:没有元素的单链表,以及只有一个元素的单链表,都是不需要反转的。
  算法2:自然是递归
  如果题目简化为逆序输出这个单链表,那么递归是很简单的,在递归函数之后输出当前元素,这样能确保输出第N个元素语句永远在第N+1个递归函数之后执行,也就是说第N个元素永远在第N+1个元素之后输出,最终我们先输出最后一个元素,然后是倒数第2个、倒数第3个,直到输出第1个:
  public static void ReverseLink2(Link head)
  if (head.Next != null)
  ReverseLink2(head.Next);
  Console.WriteLine(head.Next.Data);
  但是,现实应用中往往不是要求我们逆序输出(不损坏原有的单链表),而是把这个单链表逆序(破坏型)。这就要求我们在递归的时候,还要处理递归后的逻辑。
  首先,要把判断单链表有0或1个元素这部分逻辑独立出来,而不需要在递归中每次都比较一次:
  public static Link ReverseLink3(Link head)
  //if no elements or only one element exists
  if (head.Next == null || head.Next.Next == null)
  head.Next = ReverseLink(head.Next);
  我们观测到:
  head.Next = ReverseLink(head.Next);
  这句话的意思是为ReverseLink方法生成的逆序链表添加一个空表头。
  接下来就是递归的核心算法ReverseLink了:
  static Link ReverseLink(Link head)
  if (head.Next == null)
  Link rHead = ReverseLink(head.Next);
  head.Next.Next =
  head.Next =
  return rH
  算法的关键就在于递归后的两条语句:
  head.Next.Next = //1
  head.Next = //2
  啥意思呢?画个图表示就是:
  这样,就得到了一个逆序的单链表,我们只用到了1个额外的变量rHead。2.找出单链表的倒数第4个元素
  这道题目有两种算法,但无论哪种算法,都要考虑单链表少于4个元素的情况:
  第1种算法,建立两个指针,第一个先走4步,然后第2个指针也开始走,两个指针步伐(前进速度)一致。
  static Link GetLast4thOne(Link head)
  Link first =
  Link second =
  for (int i = 0; i & 4; i++)
  if (first.Next == null)
  throw new Exception("Less than 4 elements");
  first = first.N
  while (first != null)
  first = first.N
  second = second.N
  第2种算法,做一个数组arr[4],让我们遍历单链表,把第0个、第4个、第8个&&第4N个扔到arr[0],把第1个、第5个、第9个&&第4N+1个扔到arr[1],把第2个、第6个、第10个&&第4N+2个扔到arr[2],把第3个、第7个、第11个&&第4N+3个扔到arr[3],这样随着单链表的遍历结束,arr中存储的就是单链表的最后4个元素,找到最后一个元素对应的arr[i],让k=(i+1)%4,则arr[k]就是倒数第4个元素。
  static Link GetLast4thOneByArray(Link head)
  Link curr =
  int i = 0;
  Link[] arr = new Link[4];
  while (curr.Next != null)
  arr[i] = curr.N
  curr = curr.N
  i = (i + 1) % 4;
  if (arr[i] == null)
  throw new Exception("Less than 4 elements");
  return arr[i];
  本题目源代码下载:
  推而广之,对倒数第K个元素,都能用以上2种算法找出来。
3.找出单链表的中间元素
  算法思想:类似于上题,还是使用两个指针first和second,只是first每次走一步,second每次走两步:
  static Link GetMiddleOne(Link head)
  Link first =
  Link second =
  while (first != null && first.Next != null)
  first = first.Next.N
  second = second.N
  但是,这道题目有个地方需要注意,就是对于链表元素个数为奇数,以上算法成立。如果链表元素个数为偶数,那么在返回second的同时,还要返回second.Next也就是下一个元素,它俩都算是单链表的中间元素。
  下面是加强版的算法,无论奇数偶数,一概通杀:
  static void Main(string[] args)
  Link head = GenerateLink();
  bool isOdd =
  Link middle = GetMiddleOne(head, ref isOdd);
  if (isOdd)
  Console.WriteLine(middle.Data);
  Console.WriteLine(middle.Data);
  Console.WriteLine(middle.Next.Data);
  Console.Read();
  static Link GetMiddleOne(Link head, ref bool isOdd)
  Link first =
  Link second =
  while (first != null && first.Next != null)
  first = first.Next.N
  second = second.N
  if (first != null)
  isOdd =
4.一个单链表,很长,遍历一遍很慢,我们仅知道一个指向某节点的指针curr,而我们又想删除这个节点。
  这道题目是典型的&狸猫换太子&,如下图所示:
  如果不考虑任何特殊情况,代码就2行:
  curr.Data = curr.Next.D
  curr.Next = curr.Next.N
  上述代码由一个地方需要注意,就是如果要删除的是最后一个元素呢?那就只能从头遍历一次找到倒数第二个节点了。
  此外,这道题目的一个变身就是将一个环状单链表拆开(即删除其中一个元素),此时,只要使用上面那两行代码就可以了,不需要考虑表尾。
  相关问题:只给定单链表中某个结点p(非空结点),在p前面插入一个结点q。
  话说,交换单链表任意两个节点,也可以用交换值的方法。但这样就没意思了,所以,才会有第7题霸王硬上工的做法。5.两个不交叉的有序链表的合并
  有两个有序链表,各自内部是有序的,但是两个链表之间是无序的。
  算法思路:当然是循环逐项比较两个链表了,如果一个到了头,就不比较了,直接加上去。
  注意,对于2个元素的Data相等(仅仅是Data相等哦,而不是相同的引用),我们可以把它视作前面的Data大于后面的Data,从而节省了算法逻辑。
  static Link MergeTwoLink(Link head1, Link head2)
  Link head = new Link(null, Int16.MinValue);
  Link pre =
  Link curr = head.N
  Link curr1 = head1;
  Link curr2 = head2;
  //compare until one link run to the end
  while (curr1.Next != null && curr2.Next != null)
  if (curr1.Next.Data & curr2.Next.Data)
  curr = new Link(null, curr1.Next.Data);
  curr1 = curr1.N
  curr = new Link(null, curr2.Next.Data);
  curr2 = curr2.N
  pre.Next =
  pre = pre.N
  //if head1 run to the end
  while (curr1.Next != null)
  curr = new Link(null, curr1.Next.Data);
  curr1 = curr1.N
  pre.Next =
  pre = pre.N
  //if head2 run to the end
  while (curr2.Next != null)
  curr = new Link(null, curr2.Next.Data);
  curr2 = curr2.N
  pre.Next =
  pre = pre.N
  如果这两个有序链表交叉组成了Y型呢,比如说:
  这时我们需要先找出这个交叉点(图中是11),这个算法参见第9题,我们这里直接使用第10道题目中的方法GetIntersect。
  然后局部修改上面的算法,只要其中一个链表到达了交叉点,就直接把另一个链表的剩余元素都加上去。如下所示:
  static Link MergeTwoLink2(Link head1, Link head2)
  Link head = new Link(null, Int16.MinValue);
  Link pre =
  Link curr = head.N
  Link intersect = GetIntersect(head1, head2);
  Link curr1 = head1;
  Link curr2 = head2;
  //compare until one link run to the intersect
  while (curr1.Next != intersect && curr2.Next != intersect)
  if (curr1.Next.Data & curr2.Next.Data)
  curr = new Link(null, curr1.Next.Data);
  curr1 = curr1.N
  curr = new Link(null, curr2.Next.Data);
  curr2 = curr2.N
  pre.Next =
  pre = pre.N
  //if head1 run to the intersect
  if (curr1.Next == intersect)
  while (curr2.Next != null)
  curr = new Link(null, curr2.Next.Data);
  curr2 = curr2.N
  pre.Next =
  pre = pre.N
  //if head2 run to the intersect
  else if (curr2.Next == intersect)
  while (curr1.Next != null)
  curr = new Link(null, curr1.Next.Data);
  curr1 = curr1.N
  pre.Next =
  pre = pre.N
6.有个二级单链表,其中每个元素都含有一个指向一个单链表的指针。写程序把这个二级链表展开称一级单链表。
  这个简单,就是说,这个二级单链表只包括一些head:
  public class Link
  public Link N
  public int D
  public Link(Link next, int data)
  this.Next =
  this.Data =
  public class CascadeLink
  public Link N
  public CascadeLink NextH
  public CascadeLink(CascadeLink nextHead, Link next)
  this.Next =
  this.NextHead = nextH
  下面做一个二级单链表,GenerateLink1和GenerateLink2方法在前面都已经介绍过了:
  public static CascadeLink GenerateCascadeLink()
  Link head1 = GenerateLink1();
  Link head2 = GenerateLink2();
  Link head3 = GenerateLink1();
  CascadeLink element3 = new CascadeLink(null, head3);
  CascadeLink element2 = new CascadeLink(element3, head2);
  CascadeLink element1 = new CascadeLink(element2, head1);
  CascadeLink head = new CascadeLink(element1, null);
  就是说,这些单链表的表头head1、head2、head3、head4&&,它们组成了一个二级单链表head:null && head1 && head2 && head3 && head4
  我们的算法思想是:进行两次遍历,在外层用curr1遍历二级单链表head,在内层用curr2遍历每个单链表:
  public static Link GenerateNewLink(CascadeLink head)
  CascadeLink curr1 = head.NextH
  Link newHead = curr1.N
  Link curr2 = newH
  while (curr1 != null)
  curr2.Next = curr1.Next.N
  while (curr2.Next != null)
  curr2 = curr2.N
  curr1 = curr1.NextH
  return newH
  其中,curr2.Next = curr1.Next.N 这句话是关键,它负责把上一个单链表的表尾和下一个单链表的非空表头连接起来。7.单链表交换任意两个元素(不包括表头)
  先一次遍历找到这两个元素curr1和curr2,同时存储这两个元素的前驱元素pre1和pre2。
  然后大换血
  public static Link SwitchPoints(Link head, Link p, Link q)
  if (p == head || q == head)
  throw new Exception("No exchange with head");
  if (p == q)
  //find p and q in the link
  Link curr =
  Link curr1 =
  Link curr2 =
  Link pre1 =
  Link pre2 =
  int count = 0;
  while (curr != null)
  if (curr.Next == p)
  pre1 =
  count++;
  if (count == 2)
  else if (curr.Next == q)
  pre2 =
  count++;
  if (count == 2)
  curr = curr.N
  curr = curr1.N
  pre1.Next = curr2;
  curr1.Next = curr2.N
  pre2.Next = curr1;
  curr2.Next =
  注意特例,如果相同元素,就没有必要交换;如果有一个是表头,就不交换。
8.判断单链表是否有环?如何找到环的&起始&点?如何知道环的长度?
  算法思想:
  先分析是否有环。为此我们建立两个指针,从header一起向前跑,一个步长为1,一个步长为2,用while(直到步长2的跑到结尾)检查两个指针是否相等,直到找到为止。
  static bool JudgeCircleExists(Link head)
  Link first = //1 step each time
  Link second = //2 steps each time
  while (second.Next != null && second.Next.Next != null)
  second = second.Next.N
  first = first.N
  if (second == first)
  那又如何知道环的长度呢?
  根据上面的算法,在返回true的地方,也就是2个指针相遇处,这个位置的节点P肯定位于环上。我们从这个节点开始先前走,转了一圈肯定能回来:
  static int GetCircleLength(Link point)
  int length = 1;
  Link curr =
  while (curr.Next != point)
  length++;
  curr = curr.N
  继续我们的讨论,如何找到环的&起始&点呢?
  延续上面的思路,我们仍然在返回true的地方P,计算一下从有环单链表的表头head到P点的距离
  static int GetLengthFromHeadToPoint(Link head, Link point)
  int length = 1;
  Link curr =
  while (curr != point)
  length++;
  curr = curr.N
  如果我们把环从P点&切开&(当然并不是真的切,那就破坏原来的数据结构了),那么问题就转化为计算两个相交&单链表&的交点(第10题):
  一个单链表是从P点出发,到达P(一个回圈),距离M;另一个单链表从有环单链表的表头head出发,到达P,距离N。
  我们可以参考第10题的GetIntersect方法并稍作修改。
  private static Link FindIntersect(Link head)
  Link p =
  //get the point in the circle
  bool result = JudgeCircleExists(head, ref p);
  if (!result)
  Link curr1 = head.N
  Link curr2 = p.N
  //length from head to p
  int M = 1;
  while (curr1 != p)
  curr1 = curr1.N
  //circle length
  int N = 1;
  while (curr2 != p)
  curr2 = curr2.N
  //recover curr1 & curr2
  curr1 = head.N
  curr2 = p.N
  //make 2 links have the same distance to the intersect
  if (M & N)
  for (int i = 0; i & M - N; i++)
  curr1 = curr1.N
  else if (M & N)
  for (int i = 0; i & N - M; i++)
  curr2 = curr2.N
  //goto the intersect
  while (curr1 != p)
  if (curr1 == curr2)
  return curr1;
  curr1 = curr1.N
  curr2 = curr2.N
9.判断两个单链表是否相交
  这道题有多种算法。
  算法1:把第一个链表逐项存在hashtable中,遍历第2个链表的每一项,如果能在第一个链表中找到,则必然相交。
  static bool JudgeIntersectLink1(Link head1, Link head2)
  Hashtable ht = new Hashtable();
  Link curr1 = head1;
  Link curr2 = head2;
  //store all the elements of link1
  while (curr1.Next != null)
  ht[curr1.Next] = string.E
  curr1 = curr1.N
  //check all the elements in link2 if exists in Hashtable or not
  while (curr2.Next != null)
  //if exists
  if (ht[curr2.Next] != null)
  curr2 = curr2.N
  算法2:把一个链表A接在另一个链表B的末尾,如果有环,则必然相交。如何判断有环呢?从A开始遍历,如果能回到A的表头,则肯定有环。
  注意,在返回结果之前,要把刚才连接上的两个链表断开,恢复原状。
  static bool JudgeIntersectLink2(Link head1, Link head2)
  bool exists =
  Link curr1 = head1;
  Link curr2 = head2;
  //goto the end of the link1
  while (curr1.Next != null)
  curr1 = curr1.N
  //join these two links
  curr1.Next = head2;
  //iterate link2
  while (curr2.Next != null)
  if (curr2.Next == head2)
  exists =
  curr2 = curr2.N
  //recover original status, whether exists or not
  curr1.Next =
  算法3:如果两个链表的末尾元素相同,则必相交。
  static bool JudgeIntersectLink3(Link head1, Link head2)
  Link curr1 = head1;
  Link curr2 = head2;
  //goto the end of the link1
  while (curr1.Next != null)
  curr1 = curr1.N
  //goto the end of the link2
  while (curr2.Next != null)
  curr2 = curr2.N
  if (curr1 != curr2)
  }10.两个单链表相交,计算相交点
  分别遍历两个单链表,计算出它们的长度M和N,假设M比N大,则长度M的链表先前进M-N,然后两个链表同时以步长1前进,前进的同时比较当前的元素,如果相同,则必是交点。
  public static Link GetIntersect(Link head1, Link head2)
  Link curr1 = head1;
  Link curr2 = head2;
  int M = 0, N = 0;
  //goto the end of the link1
  while (curr1.Next != null)
  curr1 = curr1.N
  //goto the end of the link2
  while (curr2.Next != null)
  curr2 = curr2.N
  //return to the begining of the link
  curr1 = head1;
  curr2 = head2;
  if (M & N)
  for (int i = 0; i & M - N; i++)
  curr1 = curr1.N
  else if (M & N)
  for (int i = 0; i & N - M; i++)
  curr2 = curr2.N
  while (curr1.Next != null)
  if (curr1 == curr2)
  return curr1;
  curr1 = curr1.N
  curr2 = curr2.N
11.用链表模拟大整数加法运算
  例如:9&9&9&NULL + 1&NULL =&
  1&0&0&0&NULL
  肯定是使用递归啦,不然没办法解决进位+1问题,因为这时候要让前面的节点加1,而我们的单链表是永远指向前的。
  此外对于999+1=1000,新得到的值的位数(4位)比原来的两个值(1个1位,1个3位)都多,所以我们将表头的值设置为0,如果多出一位来,就暂时存放到表头。递归结束后,如果表头为1,就在新的链表外再加一个新的表头。
  //head1 length & head2, so M & N
  public static int Add(Link head1, Link head2, ref Link newHead, int M, int N)
  // goto the end
  if (head1 == null)
  return 0;
  int temp = 0;
  int result = 0;
  newHead = new Link(null, 0);
  if (M & N)
  result = Add(head1.Next, head2, ref newHead.Next, M - 1, N);
  temp = head1.Data +
  newHead.Data = temp % 10;
  return temp &= 10
  1 : 0;
  else // M == N
  result = Add(head1.Next, head2.Next, ref newHead.Next, M - 1, N - 1);
  temp = head1.Data + head2.Data + +
  newHead.Data = temp % 10;
  return temp &= 10
  1 : 0;
  这里假设head1比head2长,而且M、N分别是head1和head2的长度。
12.单链表排序
  无外乎是冒泡、选择、插入等排序方法。关键是交换算法,需要额外考虑。第7题我编写了一个交换算法,在本题的排序过程中,我们可以在外层和内层循环里面,捕捉到pre1和pre2,然后进行交换,而无需每次交换又要遍历一次单链表。
  在实践中,我发现冒泡排序和选择排序都要求内层循环从链表的末尾向前走,这明显是不合时宜的。
  所以我最终选择了插入排序算法,如下所示:
  先给出基于数组的算法:
  staticint[]
  InsertSort(int[]arr)
  for(inti=1;i&arr.Li++)
  for(intj=i;(j&0)&&arr[j]&arr[j-1];j--)
  arr[j]=arr[j]^arr[j-1];
  arr[j-1]=arr[j]^arr[j-1];
  arr[j]=arr[j]^arr[j-1];
  仿照上面的思想,我们来编写基于Link的算法:
  public static Link SortLink(Link head)
  Link pre1 =
  Link pre2 = head.N
  Link min =
  for (Link curr1 = head.N curr1 != curr1 = min.Next)
  if (curr1.Next == null)
  min = curr1;
  for (Link curr2 = curr1.N curr2 != curr2 = curr2.Next)
  //swap curr1 and curr2
  if (curr2.Data & curr1.Data)
  min = curr2;
  curr2 = curr1;
  curr1 =
  pre1.Next = curr1;
  curr2.Next = curr1.N
  curr1.Next = pre2;
  //if exchange element n-1 and n, no need to add reference from pre2 to curr2, because they are the same one
  if (pre2 != curr2)
  pre2.Next = curr2;
  pre2 = curr2;
  pre1 =
  pre2 = min.N
  值得注意的是,很多人的算法不能交换相邻两个元素,这是因为pre2和curr2是相等的,如果此时还执行pre2.Next = curr2; 会造成一个自己引用自己的环。
  交换指针很是麻烦,而且效率也不高,需要经常排序的东西最好不要用链表来实现,还是数组好一些。
13.删除单链表中重复的元素
  用Hashtable辅助,遍历一遍单链表就能搞定。
  实践中发现,curr从表头开始,每次判断下一个元素curr.Netx是否重复,如果重复直接使用curr.Next = curr.Next.N 就可以删除重复元素&&这是最好的算法。唯一的例外就是表尾,所以到达表尾,就break跳出while循环。
  public static Link DeleteDuplexElements(Link head)
  Hashtable ht = new Hashtable();
  Link curr =
  while (curr != null)
  if (curr.Next == null)
  if (ht[curr.Next.Data] != null)
  curr.Next = curr.Next.N
  ht[curr.Next.Data] = "";
  curr = curr.N
  结语:
  单链表只有一个向前指针Next,所以要使用1-2个额外变量来存储当前元素的前一个或后一个指针。
  尽量用while循环而不要用for循环,来进行遍历。
  哇塞,我就是不用指针,照样能&修改地址&,达到和C++同样的效果,虽然很烦~
  遍历的时候,不要在while循环中head=head.N这样会改变原先的数据结构。我们要这么写:Link curr=然后curr=curr.N
  有时我们需要临时把环切开,有时我们需要临时把单链表首尾相连成一个环。
  究竟是玩curr还是curr.Next,根据不同题目而各有用武之地,没有定论,不必强求。二、栈和队列
  目录:
  1.设计含min函数的栈,要求min、push和pop的时间复杂度都是o(1)。
  2.设计含min函数的栈的另解
  3.用两个栈实现队列
  4.用两个队列实现栈
  5.栈的push、pop序列是否一致
  6.递归反转一个栈,要求不得重新申请一个同样的栈,空间复杂度o(1)
  7.给栈排个序
  8..如何用一个数组实现两个栈
  9..如何用一个数组实现三个栈
1.设计含min函数的栈,要求min、push和pop的时间复杂度都是o(1)。
  算法思想:需要设计一个辅助栈,用来存储当前栈中元素的最小值。网上有人说存储当前栈中元素的最小值的所在位置,虽然能节省空间,这其实是不对的,因为我在调用Min函数的时候,只能得到位置,还要对存储元素的栈不断的pop,才能得到最小值&&时间复杂度o(1)。
  所以,还是在辅助栈中存储元素吧。
  此外,还要额外注意Push操作,第一个元素不用比较,自动成为最小值入栈。其它元素每次都要和栈顶元素比较,小的那个放到栈顶。
  public class NewStack
  private Stack dataS
  private Stack mindataS
  public NewStack()
  dataStack = new Stack();
  mindataStack = new Stack();
  public void Push(int element)
  dataStack.Push(element);
  if (mindataStack.Count == 0)
  mindataStack.Push(element);
  else if (element &= (int)mindataStack.Peek())
  mindataStack.Push(element);
  else //(element & mindataStack.Peek)
  mindataStack.Push(mindataStack.Peek());
  public int Pop()
  if (dataStack.Count == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  mindataStack.Pop();
  return (int)dataStack.Pop();
  public int Min()
  if (dataStack.Count == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return (int)mindataStack.Peek();
2.设计含min函数的栈的另解
  话说,和青菜脸呆久了,就沾染了上海小市民意识,再加上原本我就很抠门儿,于是对于上一题目,我把一个栈当成两个用,就是说,每次push,先入站当前元素,然后入栈当前栈中最小元素;pop则每次弹出2个元素。
  算法代码如下所示(这里最小元素位于当前元素之上,为了下次比较方便):
  public class NewStack
  private S
  public NewStack()
  stack = new Stack();
  public void Push(int element)
  if (stack.Count == 0)
  stack.Push(element);
  stack.Push(element);
  else if (element &= (int)stack.Peek())
  stack.Push(element);
  stack.Push(element);
  else //(element & stack.Peek)
  object min = stack.Peek();
  stack.Push(element);
  stack.Push(min);
  public int Pop()
  if (stack.Count == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  stack.Pop();
  return (int)stack.Pop();
  public int Min()
  if (stack.Count == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return (int)stack.Peek();
  之所以说我这个算法比较叩门,是因为我只使用了一个栈,空间复杂度o(N),节省了一半的空间(算法1的空间复杂度o(2N))。
3.用两个栈实现队列
  实现队列,就要实现它的3个方法:Enqueue(入队)、Dequeue(出队)和Peek(队头)。
  1)stack1存的是每次进来的元素,所以Enqueue就是把进来的元素push到stack1中。
  2)而对于Dequeue,一开始stack2是空的,所以我们把stack1中的元素全都pop到stack2中,这样stack2的栈顶就是队头。只要stack2不为空,那么每次出队,就相当于stack2的pop。
  3)接下来,每入队一个元素,仍然push到stack1中。每出队一个元素,如果stack2不为空,就从stack2中pop一个元素;如果stack2为空,就重复上面的操作&&把stack1中的元素全都pop到stack2中。
  4)Peek操作,类似于Dequeue,只是不需要出队,所以我们调用stack2的Peek操作。当然,如果stack2为空,就把stack1中的元素全都pop到stack2中。
  5)注意边界的处理,如果stack2和stack1都为空,才等于队列为空,此时不能进行Peek和Dequeue操作。
  按照上述分析,算法实现如下:
  public class NewQueue
  private Stack stack1;
  private Stack stack2;
  public NewQueue()
  stack1 = new Stack();
  stack2 = new Stack();
  public void Enqueue(int element)
  stack1.Push(element);
  public int Dequeue()
  if (stack2.Count == 0)
  if (stack1.Count == 0)
  throw new Exception("The queue is empty");
  while (stack1.Count & 0)
  stack2.Push(stack1.Pop());
  return (int)stack2.Pop();
  public int Peek()
  if (stack2.Count == 0)
  if (stack1.Count == 0)
  throw new Exception("The queue is empty");
  while (stack1.Count & 0)
  stack2.Push(stack1.Pop());
  return (int)stack2.Peek();
4.用两个队列实现栈
  这个嘛,就要queue1和queue2轮流存储数据了。这个&轮流&发生在Pop和Peek的时候,假设此时我们把所有数据存在queue1中(此时queue2为空),我们把queue1的n-1个元素放到queue2中,queue中最后一个元素就是我们想要pop的元素,此时queue2存有n-1个元素(queue1为空)。
  至于Peek,则是每次转移n个数据,再转移最后一个元素的时候,将其计下并返回。
  那么Push的操作,则需要判断当前queue1和queue2哪个为空,将新元素放到不为空的队列中。
  public class NewStack
  private Queue queue1;
  private Queue queue2;
  public NewStack()
  queue1 = new Queue();
  queue2 = new Queue();
  public void Push(int element)
  if (queue1.Count == 0)
  queue2.Enqueue(element);
  queue1.Enqueue(element);
  public int Pop()
  if (queue1.Count == 0 && queue2.Count == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  if (queue1.Count & 0)
  while (queue1.Count & 1)
  queue2.Enqueue(queue1.Dequeue());
  //还剩一个
  return (int)queue1.Dequeue();
  else //queue2.Count & 0
  while (queue2.Count & 1)
  queue1.Enqueue(queue2.Dequeue());
  //还剩一个
  return (int)queue2.Dequeue();
  public int Peek()
  if (queue1.Count == 0 && queue2.Count == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  int result = 0;
  if (queue1.Count & 0)
  while (queue1.Count & 1)
  queue2.Enqueue(queue1.Dequeue());
  //还剩一个
  result = (int)queue1.Dequeue();
  queue2.Enqueue(result);
  else //queue2.Count & 0
  while (queue2.Count & 1)
  queue1.Enqueue(queue2.Dequeue());
  //还剩一个
  result = (int)queue2.Dequeue();
  queue1.Enqueue(result);
  }5.栈的push、pop序列是否一致
  输入两个整数序列。其中一个序列表示栈的push顺序,判断另一个序列有没有可能是对应的pop顺序。为了简单起见,我们假设push序列的任意两个整数都是不相等的。
  比如输入的push序列是1、2、3、4、5,那么4、5、3、2、1就有可能是一个pop系列。因为可以有如下的push和pop序列:push 1,push 2,push 3,push 4,pop,push 5,pop,pop,pop,pop,这样得到的pop序列就是4、5、3、2、1。但序列4、3、5、1、2就不可能是push序列1、2、3、4、5的pop序列。
  网上的若干算法都太复杂了,现提出包氏算法如下:
  先for循环把arr1中的元素入栈,并在每次遍历时,检索arr2中可以pop的元素。如果循环结束,而stack中还有元素,就说明arr2序列不是pop序列。
  static bool
  JudgeSequenceIsPossible(int[] arr1,int[] arr2)
  Stackstack =newStack();
  for(inti = 0, j = 0; i & arr1.L i++)
  stack.Push(arr1[i]);
  while(stack.Count & 0 && (int)stack.Peek() == arr2[j])
  stack.Pop();
  returnstack.Count == 0;
6.递归反转一个栈,要求不得重新申请一个同样的栈,空间复杂度o(1)
  算法思想:汉诺塔的思想,非常复杂,玩过九连环的人都想得通的
  static void ReverseStack(ref Stack stack)
  if (stack.Count == 0)
  object top = stack.Pop();
  ReverseStack(ref stack);
  if (stack.Count == 0)
  stack.Push(top);
  object top2 = stack.Pop();
  ReverseStack(ref stack);
  stack.Push(top);
  ReverseStack(ref stack);
  stack.Push(top2);
7.给栈排个序
  本题目是上一题目的延伸
  static void Sort(ref Stack stack)
  if (stack.Count == 0)
  object top = stack.Pop();
  Sort(ref stack);
  if (stack.Count == 0)
  stack.Push(top);
  object top2 = stack.Pop();
  if ((int)top & (int)top2)
  stack.Push(top);
  Sort(ref stack);
  stack.Push(top2);
  stack.Push(top2);
  Sort(ref stack);
  stack.Push(top);
8..如何用一个数组实现两个栈
  继续我所提倡的抠门儿思想,也不枉我和青菜脸相交一场。
  网上流传着两种方法:
  采用交叉索引的方法
  一号栈所占数组索引为0, 2, 4, 6, 8......(K*2)
  二号栈所占数组索引为1,3,5,7,9 ......(K*2 + 1)
  算法实现如下:
  public class NewStack
  object[]
  int top1;
  int top2;
  public NewStack(int capticy)
  arr = new object[capticy];
  top1 = -1;
  top2 = -2;
  public void Push(int type, object element)
  if (type == 1)
  if (top1 + 2 &= arr.Length)
  throw new Exception("The stack is full");
  top1 += 2;
  arr[top1] =
  else //type==2
  if (top2 + 2 &= arr.Length)
  throw new Exception("The stack is full");
  top2 += 2;
  arr[top2] =
  public object Pop(int type)
  object obj =
  if (type == 1)
  if (top1 == -1)
  throw new Exception("The stack is empty");
  obj = arr[top1];
  arr[top1] =
  top1 -= 2;
  else //type == 2
  if (top2 == -2)
  throw new Exception("The stack is empty");
  obj = arr[top2];
  arr[top2] =
  top2 -= 2;
  public object Peek(int type)
  if (type == 1)
  if (top1 == -1)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return arr[top1];
  else //type == 2
  if (top2 == -2)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return arr[top2];
  方法2:
  第一个栈A:从最左向右增长
  第二个栈B:从最右向左增长
  代码实现如下:
  public class NewStack
  object[]
  int top1;
  int top2;
  public NewStack(int capticy)
  arr = new object[capticy];
  top1 = 0;
  top2 =
  public void Push(int type, object element)
  if (top1 == top2)
  throw new Exception("The stack is full");
  if (type == 1)
  arr[top1] =
  top1++;
  else //type==2
  top2--;
  arr[top2] =
  public object Pop(int type)
  object obj =
  if (type == 1)
  if (top1 == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  top1--;
  obj = arr[top1];
  arr[top1] =
  else //type == 2
  if (top2 == arr.Length)
  throw new Exception("The stack is empty");
  obj = arr[top2];
  arr[top2] =
  top2++;
  public object Peek(int type)
  if (type == 1)
  if (top1 == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return arr[top1 - 1];
  else //type == 2
  if (top2 == arr.Length)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return arr[top2];
  综合比较上述两种算法,我们发现,算法1实现的两个栈,每个都只有n/2个空间大小;而算法2实现的两个栈,如果其中一个很小,另一个则可以很大,它们的和为常数n。9..如何用一个数组实现三个栈
  最后,让我们把抠门儿进行到底,相信看完本文,你已经从物质和精神上都升级为一个抠门儿主义者。
  如果还使用交叉索引的办法,每个栈都只有N/3个空间。
  让我们只好使用上个题目的第2个方法,不过这只能容纳2个栈,我们还需要一个位置存放第3个栈,不如考虑数组中间的位置&&第3个栈的增长规律可以如下:
  第1个入栈C的元素进mid处
  第2个入栈C的元素进mid+1处
  第3个入栈C的元素进mid-1处
  第4个入栈C的元素进mid+2处
  这个方法的好处是,每个栈都有接近N/3个空间。
  public class NewStack
  object[]
  int top1;
  int top2;
  int top3_
  int top3_
  bool isL
  public NewStack(int capticy)
  arr = new object[capticy];
  top1 = 0;
  top2 =
  isLeft =
  top3_left = capticy / 2;
  top3_right = top3_left + 1;
  public void Push(int type, object element)
  if (type == 1)
  if (top1 == top3_left + 1)
  throw new Exception("The stack is full");
  arr[top1] =
  top1++;
  else if (type == 2)
  if (top2 == top3_right)
  throw new Exception("The stack is full");
  top2--;
  arr[top2] =
  else //type==3
  if (isLeft)
  if (top1 == top3_left + 1)
  throw new Exception("The stack is full");
  arr[top3_left] =
  top3_left--;
  if (top2 == top3_right)
  throw new Exception("The stack is full");
  arr[top3_right] =
  top3_right++;
  isLeft = !isL
  public object Pop(int type)
  object obj =
  if (type == 1)
  if (top1 == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  top1--;
  obj = arr[top1];
  arr[top1] =
  else if (type == 2)
  if (top2 == arr.Length)
  throw new Exception("The stack is empty");
  obj = arr[top2];
  arr[top2] =
  top2++;
  else //type==3
  if (top3_right == top3_left + 1)
  throw new Exception("The stack is empty");
  if (isLeft)
  top3_left++;
  obj = arr[top3_left];
  arr[top3_left] =
  top3_right--;
  obj = arr[top3_right];
  arr[top3_right] =
  isLeft = !isL
  public object Peek(int type)
  if (type == 1)
  if (top1 == 0)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return arr[top1 - 1];
  else if (type == 2)
  if (top2 == arr.Length)
  throw new Exception("The stack is empty");
  return arr[top2];
  else //type==3
  if (top3_right == top3_left + 1)
  throw new Exception("The stack is empty");
  if (isLeft)
  return arr[top3_left + 1];
  return arr[top3_right - 1];
  }三、二叉树
  目录:
  1.二叉树三种周游(traversal)方式:
  2.怎样从顶部开始逐层打印二叉树结点数据
  3.如何判断一棵二叉树是否是平衡二叉树
  4.设计一个算法,找出二叉树上任意两个节点的最近共同父结点,复杂度如果是O(n2)则不得分。
  5.如何不用递归实现二叉树的前序/后序/中序遍历?
  6.在二叉树中找出和为某一值的所有路径
  7.怎样编写一个程序,把一个有序整数数组放到二叉树中?
  8.判断整数序列是不是二叉搜索树的后序遍历结果
  9.求二叉树的镜像
  10.一棵排序二叉树(即二叉搜索树BST),令 f=(最大值+最小值)/2,设计一个算法,找出距离f值最近、大于f值的结点。复杂度如果是O(n2)则不得分。
  11.把二叉搜索树转变成排序的双向链表
  首先写一个二叉树的C#实现,这是我们的基石:
  public class BinNode
  public int E
  public BinNode L
  public BinNode R
  public BinNode(int element, BinNode left, BinNode right)
  this.Element =
  this.Left =
  this.Right =
  public bool IsLeaf()
  return this.Left == null && this.Right ==
1.二叉树三种周游(traversal)方式:
  1)前序周游(preorder):节点&&子节点Left(包括其子树)&&子节点Right(包括其子树)
  static void PreOrder(BinNode root)
  if (root == null)
  //visit current node
  Console.WriteLine(root.Element);
  PreOrder(root.Left);
  PreOrder(root.Right);
  2)后序周游(postorder):子节点Left(包括其子树)&&子节点Right(包括其子树)&&节点
  static void PostOrder(BinNode root)
  if (root == null)
  PostOrder(root.Left);
  PostOrder(root.Right);
  //visit current node
  Console.WriteLine(root.Element);
  3)中序周游(inorder):子节点Left(包括其子树)&&节点&&子节点Right(包括其子树)
  static void InOrder(BinNode root)
  if (root == null)
  InOrder(root.Left);
  //visit current node
  Console.WriteLine(root.Element);
  InOrder(root.Right);
  我们发现,三种周游的code实现,仅仅是访问当前节点的这条语句所在位置不同而已。
2.怎样从顶部开始逐层打印二叉树结点数据
  有2种算法:
  算法1:基于Queue来实现,也就是广度优先搜索(BFS)的思想
  static void PrintTree1(BinNode root)
  if (root == null)
  BinNode tmp =
  Queue queue = new Queue();
  queue.Enqueue(root);
  while (queue.Count & 0)
  tmp = (BinNode)queue.Dequeue();
  Console.WriteLine(tmp.Element);
  if (tmp.Left != null)
  queue.Enqueue(tmp.Left);
  if (tmp.Right != null)
  queue.Enqueue(tmp.Right);
  话说,BFS和DFS思想本来是用于图的,但我们不能被传统的思维方式所束缚。
  算法2:基于单链表实现
  如果没有Queue给我们用,我们只好使用单链表,把每个节点存在单链表的Data中,实现如下:
  public class Link
  public Link N
  public BinNode D
  public Link(Link next, BinNode data)
  this.Next =
  this.Data =
  看过了Queue的实现,我们发现永远是先出队1个(队头),然后入队2个(把出队的Left和Right放到队尾)。
  对于单链表而言,我们可以先模拟入队&&把first的Data所对应的Left和Right,先后插到second的后面,即second.Next和second.Next.Next位置,同时second向前走0、1或2次,再次到达链表末尾,这取决于Left和Right是否为空;然后我们模拟出队&&first前进1步。
  当first指针走不下去了,那么任务也就结束了。
  static void PrintTree2(BinNode root)
  if (root == null)
  Link head = new Link(null, root);
  Link first =
  Link second =
  while (first != null)
  if (first.Data.Left != null)
  second.Next = new Link(null, first.Data.Left);
  second = second.N
  if (first.Data.Right != null)
  second.Next = new Link(null, first.Data.Right);
  second = second.N
  Console.WriteLine(first.Data.Element);
  first = first.N
  }7.怎样编写一个程序,把一个有序整数数组放到二叉树中?
  算法思想:我们该如何构造这棵二叉树呢?当然是越平衡越好,如下所示:
  //// arr[0]
  //// arr[1] arr[2]
  //// arr[3] arr[4] arr[5]
  相应编码如下:
  public static void InsertArrayIntoTree(int[] arr, int pos, ref BinNode root)
  root = new BinNode(arr[pos], null, null);
  root.Element = arr[pos];
  //if Left value less than arr length
  if (pos * 2 + 1 & arr.Length - 1)
  InsertArrayIntoTree(arr, pos * 2 + 1, ref root.Left);
  //if Right value less than arr length
  if (pos * 2 + 2 & arr.Length - 1)
  root.Right = new BinNode(arr[pos * 2 + 2], null, null);
  InsertArrayIntoTree(arr, pos * 2 + 2, ref root.Right);
8.判断整数序列是不是二叉搜索树的后序遍历结果
  比如,给你一个数组: int a[] = [1, 6, 4, 3, 5] ,则F(a) =& false
  算法思想:在后续遍历得到的序列中,最后一个元素为树的根结点。从头开始扫描这个序列,比根结点小的元素都应该位于序列的左半部分;从第一个大于跟结点开始到跟结点前面的一个元素为止,所有元素都应该大于跟结点,因为这部分元素对应的是树的右子树。根据这样的划分,把序列划分为左右两部分,我们递归地确认序列的左、右两部分是不是都是二元查找树。
  由于不能使用动态数组,所以我们每次递归都使用同一个数组arr,通过start和length来模拟&部分&数组。
  public static bool VerifyArrayOfBST(int[] arr, int start, int length)
  if (arr == null || arr.Length == 0 || arr.Length == 1)
  int root = arr[length + start - 1];
  int i =
  for (; i & length - 1; i++)
  if (arr[i] &= root)
  int j =
  for (; j & length - 1; j++)
  if (arr[j] & root)
  bool left =
  if (i & start)
  left = VerifyArrayOfBST(arr, start, i - start);
  bool right =
  if (j & i)
  right = VerifyArrayOfBST(arr, i, j - i + 1);
  return left &&
9.求二叉树的镜像
  算法1:利用上述遍历二叉树的方法(比如说前序遍历),把访问操作修改为交换左右节点的逻辑:
  static void PreOrder(ref BinNode root)
  if (root == null)
  //visit current node
  BinNode temp = root.L
  root.Left = root.R
  root.Right =
  PreOrder(ref root.Left);
  PreOrder(ref root.Right);
  算法2:使用循环也可以完成相同的功能。
  static void PreOrder2(ref BinNode root)
  if (root == null)
  Stack stack = new Stack();
  stack.Push(root);
  while (stack.Count & 0)
  //visit current node
  BinNode temp = root.L
  root.Left = root.R
  root.Right =
  if (root.Left != null)
  stack.Push(root.Left);
  if (root.Right != null)
  stack.Push(root.Right);
10.一棵排序二叉树(即二叉搜索树BST),令 f=(最大值+最小值)/2,设计一个算法,找出距离f值最近、大于f值的结点。复杂度如果是O(n2)则不得分。
  算法思想:最小最大节点分别在最左下与最右下节点,O(N)
  static BinNode Find(BinNode root)
  BinNode min = FindMinNode(root);
  BinNode max = FindMaxNode(root);
  double find = (double)(min.Element + max.Element) / 2;
  return FindNode(root, find);
  static BinNode FindMinNode(BinNode root)
  BinNode min =
  while (min.Left != null)
  min = min.L
  static BinNode FindMaxNode(BinNode root)
  BinNode max =
  while (max.Right != null)
  max = max.R
  递归寻找BST的节点,O(logN)。
  static BinNode FindNode(BinNode root, double mid)
  //如果小于相等,则从右边找一个最小值
  if (root.Element &= mid)
  if (root.Right == null)
  BinNode find = FindNode(root.Right, mid);
  //不一定找得到
  return find.Element & mid
  root :
  //如果大于,则找到Left
  else //temp.Element & find
  if (root.Left == null)
  BinNode find = FindNode(root.Left, mid);
  //不一定找得到
  return find.Element & mid
  root :
11.把二叉搜索树转变成排序的双向链表,如
  //// 13
  //// 10 15
  //// 5 11 17
  //// 16 22
  转变为Link:5=10=11=13=15=16=17=22
  算法思想:这个就是中序遍历啦,因为BST的中序遍历就是一个从小到大的访问顺序。局部修改中序遍历算法,于是有如下代码:
  static void ConvertNodeToLink(BinNode root, ref DoubleLink link)
  if (root == null)
  BinNode temp =
  if (temp.Left != null)
  ConvertNodeToLink(temp.Left, ref link);
  //visit current node
  link.Next = new DoubleLink(link, null, root);
  link = link.N
  if (temp.Right != null)
  ConvertNodeToLink(temp.Right, ref link);
  但是我们发现,这样得到的Link是指向双链表最后一个元素22,而我们想要得到的是表头5,为此,我们不得不额外进行while循环,将指针向前移动到表头:
  static DoubleLink ReverseDoubleLink(BinNode root, ref DoubleLink link)
  ConvertNodeToLink(root, ref link);
  DoubleLink temp =
  while (temp.Prev != null)
  temp = temp.P
  这么写有点蠢,为什么不直接在递归中就把顺序反转呢?于是有算法2:
  算法2:观察算法1的递归方法,访问顺序是Left -& Root && Right,所以我们要把访问顺序修改为Right -& Root && Left。
  此外,算法的节点访问逻辑,是连接当前节点和新节点,同时指针link向前走,即5=10=11=13=15=16=17=22=link
  代码如下所示:
  link.Next = new DoubleLink(link, null, root);
  link = link.N
  那么,即使我们颠倒了访问顺序,新的Link也只是变为:22=17=16=15=13=11=10=5=link。
  为此,我们修改上面的节点访问逻辑&&将Next和Prev属性交换:
  link.Prev = new DoubleLink(null, link, root);
  link = link.P
  这样,新的Link就变成这样的顺序了:link=5=10=11=13=15=16=17=22
  算法代码如下所示:
  static void ConvertNodeToLink2(BinNode root, ref DoubleLink link)
  if (root == null)
  BinNode temp =
  if (temp.Right != null)
  ConvertNodeToLink2(temp.Right, ref link);
  //visit current node
  link.Prev = new DoubleLink(null, link, root);
  link = link.P
  if (temp.Left != null)
  ConvertNodeToLink2(temp.Left, ref link);
  以下算法属于二叉树的基本概念,未列出:
  1.Huffman Tree的生成、编码和反编码
  2.BST的实现
  3.Heap的实现,优先队列
  4.非平衡二叉树如何变成平衡二叉树?
  玩二叉树,基本都要用到递归算法。
  唉,对于递归函数,我一直纠结,到底要不要返回值?到底先干正事还是先递归?到底要不要破坏原来的数据结构?到底要不要额外做个stack/queue/link/array来转存,还是说完全在递归里面实现?到底终结条件要写成什么样子? ref在递归里面貌似用的很多哦。3.如何判断一棵二叉树是否是平衡二叉树
  平衡二叉树的定义,如果任意节点的左右子树的深度相差不超过1,那这棵树就是平衡二叉树。
  算法思路:先编写一个计算二叉树深度的函数GetDepth,利用递归实现;然后再递归判断每个节点的左右子树的深度是否相差1
  static int GetDepth(BinNode root)
  if (root == null)
  return 0;
  int leftLength = GetDepth(root.Left);
  int rightLength = GetDepth(root.Right);
  return (leftLength & rightLength
  leftLength : rightLength) + 1;
  注意这里的+1,对应于root不为空(算作当前1个深度)
  static bool IsBalanceTree(BinNode root)
  if (root == null)
  int leftLength = GetDepth(root.Left);
  int rightLength = GetDepth(root.Right);
  int distance = leftLength & rightLength
  leftLength - rightLength : rightLength - leftL
  if (distance & 1)
  return IsBalanceTree(root.Left) && IsBalanceTree(root.Right);
  上述程序的逻辑是,只要当前节点root的Left和Right深度差不超过1,就递归判断Left和Right是否也符合条件,直到为Left或Right为null,这意味着它们的深度为0,能走到这一步,前面必然都符合条件,所以整个二叉树都符合条件。
4.设计一个算法,找出二叉树上任意两个节点的最近共同父结点,复杂度如果是O(n2)则不得分。
  本题网上有很多算法,都不怎么样。这里提出包氏的两个算法:
  算法1:做一个容器,我们在遍历二叉树寻找节点的同时,把从根到节点的路径扔进去(两个节点就是两个容器)。由于根节点最后一个被扔进去,但我们接下来又需要第一个就能访问到它&&后进先出,所以这个容器是一个栈。时间复杂度O(N),空间复杂度O(N)。
  static bool GetPositionByNode(BinNode root, BinNode node, ref Stack stack)
  if (root == null)
  if (root == node)
  stack.Push(root);
  if (GetPositionByNode(root.Left, node, ref stack) || GetPositionByNode(root.Right, node, ref stack))
  stack.Push(root);
  然后我们要同时弹出这两个容器的元素,直到它们不相等,那么之前那个相等的元素就是我们要求的父亲节点。
  static BinNode FindParentNode(BinNode root, BinNode node1, BinNode node2)
  Stack stack1 = new Stack();
  GetPositionByNode(root, node1, ref stack1);
  Stack stack2 = new Stack();
  GetPositionByNode(root, node2, ref stack2);
  BinNode tempNode =
  while (stack1.Peek() == stack2.Peek())
  tempNode = (BinNode)stack1.Pop();
  stack2.Pop();
  return tempN
  算法2:如果要求o(1)的空间复杂度,就是说,只能用一个变量来辅助我们。
  我们选择一个64位的整数,然后从1开始,从左到右逐层为二叉树的每个元素赋值,root对应1,root.Left对应2,root.Right对应3,依次类推,而不管实际这个位置上是否有节点,我们发现两个规律:
  //// 1
  //// 2 3
  //// 4 5 6 7
  //// 8 9 10
  如果要找的是5和9位置上的节点。
  我们发现,它们的二进制分别是101和1001,右移1001使之与101位数相同,于是1001变成了100(也就是9的父亲4)。
  这时101和100(也就是4和5位于同样的深度),我们从左往右找,101和100具有2位相同,即10,这就是我们要找的4和5的父亲,也就是9和5的最近父亲。
  由上面观察,得到算法:
  1)将找到的两个节点对应的数字
  static bool GetPositionByNode(BinNode root, BinNode node, ref int pos)
  if (root == null)
  if (root == node)
  int temp =
  //这么写很别扭,但是能保证只要找到就不再进行下去
  pos = temp * 2;
  if (GetPositionByNode(root.Left, node, ref pos))
  //找不到左边找右边
  pos = temp * 2 + 1;
  return GetPositionByNode(root.Right, node, ref pos);
  2)它们的二进制表示,从左向右逐一比较,直到一个结束或不再相同,则最大的相同子串,就是我们需要得到的最近父亲所对应的位置K。
  static int FindParentPosition(int larger, int smaller)
  if (larger == smaller)
  int left = GetLen(larger) - GetLen(smaller);
  while (left & 0)
  larger = larger && 1;
  left--;
  while (larger != smaller)
  larger = larger && 1;
  smaller = smaller && 1;
  static int GetLen(int num)
  int length = 0;
  while (num != 0)
  num = num && 1;
  length++;
  3)第3次递归遍历,寻找K所对应的节点。
  函数GetNodeByPosition的思想是,先算出k在第几层power,观察k的二进制表示,比如说12,即1100,从左向右数第一个位1不算,还剩下100,1表示向右走,0表示向左走,于是从root出发,1-&3-&6-&12。
  static BinNode GetNodeByPosition(BinNode root, int num)
  if (num == 1)
  int pow = (int)Math.Floor(Math.Log(num, 2)); //1 return 0, 2-3 return 1, 4-7 return 2
  //第一个位不算
  num -= 1 &&
  while (pow & 0)
  if ((num & 1 && (pow - 1)) == 0)
  root = root.L
  root = root.R
  pow--;
  总结上面的3个步骤:
  static BinNode FindParentNode(BinNode root, BinNode node1, BinNode node2)
  int pos1 = 1;
  GetPositionByNode(root, node1, ref pos1);
  int pos2 = 1;
  GetPositionByNode(root, node2, ref pos2);
  int parentposition = 0;
  if (pos1 &= pos2)
  parentposition = FindParentPosition(pos1, pos2);
  else //pos1&pos2
  parentposition = FindParentPosition(pos2, pos1);
  return GetNodeByPosition(root, parentposition);
  }5.如何不用递归实现二叉树的前序/后序/中序遍历?
  算法思想:三种算法的思想都是让root的Left的Left的Left全都入栈。所以第一个while循环的逻辑,都是相同的。
  下面详细分析第2个while循环,这是一个出栈动作,只要栈不为空,就始终要弹出栈顶元素,由于我们之前入栈的都是Left节点,所以每次在出栈的时候,我们都要考虑Right节点是否存在。因为前序/后序/中序遍历顺序的不同,所以在具体的实现上有略为区别。
  1)前序遍历
  这个是最简单的。
  前序遍历是root-&root.Left-&root.Right的顺序。
  因为在第一个while循环中,每次进栈的都可以认为是一个root,所以我们直接打印,然后root.Right和root.Left先后进栈,那么出栈的时候,就能确保先左后右的顺序。
  static void PreOrder(BinNode root)
  Stack stack = new Stack();
  BinNode temp =
  //入栈
  while (temp != null)
  Console.WriteLine(temp.Element);
  if (temp.Right != null)
  stack.Push(temp.Right);
  temp = temp.L
  //出栈,当然也有入栈
  while (stack.Count & 0)
  temp = (BinNode)stack.Pop();
  Console.WriteLine(temp.Element);
  while (temp != null)
  if (temp.Right != null)
  stack.Push(temp.Right);
  temp = temp.L
  //后序遍历比较麻烦,需要记录上一个访问的节点,然后在本次循环中判断当前节点的Right或Left是否为上个节点,当前节点的Right为null表示没有右节点。
  static void PostOrder(BinNode root)
  Stack stack = new Stack();
  BinNode temp =
  //入栈
  while (temp != null)
  if (temp != null)
  stack.Push(temp);
  temp = temp.L
  //出栈,当然也有入栈
  while (stack.Count & 0)
  BinNode lastvisit =
  temp = (BinNode)stack.Pop();
  if (temp.Right == null || temp.Right == lastvisit)
  Console.WriteLine(temp.Element);
  else if (temp.Left == lastvisit)
  stack.Push(temp);
  temp = temp.R
  stack.Push(temp);
  while (temp != null)
  if (temp.Left != null)
  stack.Push(temp.Left);
  temp = temp.L
  //中序遍历,类似于前序遍历
  static void InOrder(BinNode root)
  Stack stack = new Stack();
  BinNode temp =
  //入栈
  while (temp != null)
  if (temp != null)
  stack.Push(temp);
  temp = temp.L
  //出栈,当然也有入栈
  while (stack.Count & 0)
  temp = (BinNode)stack.Pop();
  Console.WriteLine(temp.Element);
  if (temp.Right != null)
  temp = temp.R
  stack.Push(temp);
  while (temp != null)
  if (temp.Left != null)
  stack.Push(temp.Left);
  temp = temp.L
6.在二叉树中找出和为某一值的所有路径
  算法思想:这道题目的苦恼在于,如果用递归,只能打出一条路径来,其它符合条件的路径打不出来。
  为此,我们需要一个Stack,来保存访问过的节点,即在对该节点的递归前让其进栈,对该节点的递归结束后,再让其出栈&&深度优先原则(DFS)。
  此外,在递归中,如果发现某节点(及其路径)符合条件,如何从头到尾打印是比较头疼的,因为DFS使用的是stack而不是queue,为此我们需要一个临时栈,来辅助打印。
  static void FindBinNode(BinNode root, int sum, Stack stack)
  if (root == null)
  stack.Push(root.Element);
  //Leaf
  if (root.IsLeaf())
  if (root.Element == sum)
  Stack tempStack = new Stack();
  while (stack.Count & 0)
  tempStack.Push(stack.Pop());
  while (tempStack.Count & 0)
  Console.WriteLine(tempStack.Peek());
  stack.Push(tempStack.Pop());
  Console.WriteLine();
  if (root.Left != null)
  FindBinNode(root.Left, sum - root.Element, stack);
  if (root.Right != null)
  FindBinNode(root.Right, sum - root.Element, stack);
  stack.Pop();
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