非递归二叉树遍历

#ifndef	_BINARY_TREE_USE_STACK_H_
#define _BINARY_TREE_USE_STACK_H_

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算法导论：10.4-3

给定一个 n 结点的二叉树，写出一个 O(n) 时间的非递归过程。将该
树每一个结点的keyword输出。

能够使用一个栈作为辅助数据结构。

基本思路：使用一个栈暂存根结点的左孩子和右孩子节点，
在下一个循环中将栈中的一个结点弹出作为根结点。如此
直到栈空。
***************************************************/

#include <iostream>
#include "StackUseSinglyLinkedList.h"

template <class T>
class BinaryTreeUseStack
{
public:
class Node{
public:
friend class BinaryTreeUseStack < T > ;
T value;
private:
Node() :_parent(nullptr), _left(nullptr), _right(nullptr){}
Node(const T& v) :_parent(nullptr), _left(nullptr), _right(nullptr), value(v){}
Node* _parent;
Node* _left;
Node* _right;
};

BinaryTreeUseStack() :_root(nullptr){  }
// 使用一个数组构造一个全然二叉树。给出数组的头指针和数组的长度
BinaryTreeUseStack(T*, size_t);
~BinaryTreeUseStack();

Node *getRoot()const{ return _root; }

void print();

private:
// 二叉树的根结点
Node* _root;
// 使用 10.2-2 单链表栈作为辅助数据结构
StackUseSinglyLinkedList<Node*> _stack;

void freeNodes(const Node* root);
void createTree(Node *root, T* a, size_t pos, size_t size);
};

template <class T>
BinaryTreeUseStack<T>::BinaryTreeUseStack(T* a, size_t size){
_root = new Node(a[0]);
createTree(_root, a, 0, size);
}

template <class T>
void BinaryTreeUseStack<T>::createTree(Node *root, T* a, size_t pos, size_t size){
// 将数组中的元素依照顺序增加到二叉树中
// 左子树坐标。左子数的坐标为 2 * pos + 1
size_t pos_left = 2 * pos + 1;
// 右子树坐标。右子树的坐标为 2 * pos + 2
size_t pos_right = pos_left + 1;
// 创建根结点
if (pos_left < size){
// 创建左子树
root->_left = new Node(a[pos_left]);
createTree(root->_left, a, pos_left, size);
}
if (pos_right < size){
// 创建右子树
root->_right = new Node(a[pos_right]);
createTree(root->_right, a, pos_right, size);
}
}

template <class T>
BinaryTreeUseStack<T>::~BinaryTreeUseStack(){
// 释放全部结点所占空间
if (_root)
freeNodes(_root);
}

template <class T>
void BinaryTreeUseStack<T>::freeNodes(const Node* root){
// 释放左孩子结点
if (root->_left)
freeNodes(root->_left);
// 释放右孩子结点
if (root->_right)
freeNodes(root->_right);
// 释放本结点
delete root;
}

template <class T>
void BinaryTreeUseStack<T>::print() {
if (_root){
_stack.push(_root);
while (!_stack.empty())
{
// 将栈中的一个结点作为根结点，输出其值
auto root = _stack.pop();
std::cout << root->value << " ";
// 分别将这个根结点的左孩子和右孩子压入栈中
if (root->_right)
_stack.push(root->_right);
if (root->_left)
_stack.push(root->_left);
}
}
}

#endif