二叉树详解(深度优先遍历、前序，中序，后序、广度优先遍历、二叉树所有节点的个数、叶节点的个数)

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>



typedef int BTDataType;

typedef struct BinaryTreeNode
{
	struct BinaryTreeNode* left;
	struct BinaryTreeNode* right;
	BTDataType data;
}BTNode;

int main()
{
	char str[100]; // 存储节点值的字符串  

	scanf("%s", str); // 读取输入字符串，注意应该直接传入数组名
	int i = 0; // 索引初始化为0  
	BTNode* root = CreatTree(str, &i); // 创建二叉树，并将根节点赋值给root  
	PrevOrder(root); // 前序遍历二叉树并输出结果  
	printf("\n");
	InOrder(root);//  中序遍历二叉树并输出结果
	printf("\n");
	PostOrder(root);//  后序遍历二叉树并输出结果

	printf("\n");
}

// 创建一个二叉树的函数，a是包含节点值的字符串，pi是指向当前要处理的字符的索引的指针  
BTNode* CreatTree(char* a, int* pi)
{
	// 如果当前字符是'#'，表示这是一个空节点  
	if (a[*pi] == '#')
	{
		++(*pi); // 增加索引  
		return NULL; // 返回空指针表示这是一个空节点  
	}

	// 为新节点分配内存  
	BTNode* root = (BTNode*)malloc(sizeof(BTNode));
	if (root == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n"); // 如果分配失败，输出错误信息  
		exit(-1); // 退出程序  
	}

	// 设置节点的值，并增加索引  
	root->data = a[*pi];
	++(*pi);

	// 递归地创建左子树和右子树  
	root->left = CreatTree(a, pi);
	root->right = CreatTree(a, pi);

	return root; // 返回新创建的节点
}

// 先序遍历二叉树  
void PrevOrder(BTNode* root)
{
	// 如果当前节点为空，则打印"NULL"并返回  
	if (root == NULL)
	{
		printf("NULL ");
		return;
	}
	// 访问当前节点的数据  
	printf("%c ", root->data);
	// 递归遍历左子树  
	PrevOrder(root->left);
	// 递归遍历右子树  
	PrevOrder(root->right);
}

// 中序遍历二叉树  
void InOrder(BTNode* root)
{
	// 如果当前节点为空，则打印"NULL"并返回  
	if (root == NULL)
	{
		printf("NULL ");
		return;
	}
	// 递归遍历左子树  
	InOrder(root->left);
	// 访问当前节点的数据  
	printf("%c ", root->data);
	// 递归遍历右子树  
	InOrder(root->right);
}

// 后序遍历二叉树  
void PostOrder(BTNode* root)
{
	// 如果当前节点为空，则打印"NULL"并返回  
	if (root == NULL)
	{
		printf("NULL ");
		return;
	}
	// 递归遍历左子树  
	PostOrder(root->left);
	// 递归遍历右子树  
	PostOrder(root->right);
	// 访问当前节点的数据  
	printf("%c ", root->data);
}

//方法一:定义全局变量(不推荐)

// 全局变量，用于记录树的大小（节点数）  
// 注意：使用全局变量通常不是好的做法，应该尽量避免  
int size = 0;  
  
// 计算二叉树的大小（节点数）
void TreeSize(BTNode* root)  
{  
	// 如果节点为空，则不计算大小，直接返回  
	if (root == NULL)  
	{  
		return; // 在 void 函数中这样写是可以的，但如果是 int 类型函数则需要返回一个整数值  
	}  
	else {  
		// 节点非空，增加 size 的计数  
		++size;  
	}  
  
	// 递归计算左子树的大小  
	TreeSize(root->left);  
	// 递归计算右子树的大小  
	TreeSize(root->right);  
	
}

// 定义TreeSize函数，用于计算二叉树的大小（节点数）  
// 参数：root - 指向二叉树根节点的指针；psize - 指向一个整数的指针，用于存储节点数  
void TreeSize(BTNode* root, int* psize)  
{  
	// 如果根节点为空（即树为空），则直接返回，不执行任何操作  
	if (root == NULL)  
	{  
		return;  
	}  
	else // 如果根节点不为空（即树非空）  
	{  
		// 通过解引用psize指针来递增其指向的整数值，表示当前节点被计数  
		++(*psize);  
	}  
  
	// 递归调用TreeSize函数来计算左子树的大小  
	TreeSize(root->left, psize);  
	// 递归调用TreeSize函数来计算右子树的大小  
	TreeSize(root->right, psize);  
}

int TreeSize(BTNode* root)
{
    // 如果树为空（即根节点为NULL），则返回0  
    // 否则，返回左子树节点数 + 右子树节点数 + 1（当前节点）
    return root == NULL ? 0 : TreeSize(root->left) + TreeSize(root->right) + 1;
}

int LeafSize(BTNode* root)
{
	if (root == NULL)
		return 0;

	if (root->left == NULL && root->right == NULL)
		return 1;

	return TreeSize(root->left) + TreeSize(root->right);

}
// 计算二叉树中叶子节点的数量（但存在错误）  
int LeafSize(BTNode* root)  
{  
    // 如果当前节点为空，说明不是叶子节点，返回0  
    if (root == NULL)  
        return 0;  
  
    // 如果当前节点既没有左子树也没有右子树，那么它是一个叶子节点，返回1  
    if (root->left == NULL && root->right == NULL)  
        return 1;  
  
    // 递归计算左子树和右子树中的叶子节点数量，并返回它们的和
    return TreeSize(root->left) + TreeSize(root->right); 
}

//队列初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

//队列的销毁
void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	pq->head = pq->tail = NULL;
}


// 队尾入
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
		//表示这是第一个节点
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		//tail的后面加上新节点
		pq->tail = newnode;
		//再让tail指向newnode
	}
}
// 队头出
void QueuePop(Queue* pq)
{
	
	assert(pq);
	assert(pq->head);

	// 1、一个
	// 2、多个
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);//释放队头的空间
		pq->head = pq->tail = NULL;
		//队列为空
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		//存储队头下一个节点的空间
		free(pq->head);
		//释放队头的空间
		pq->head = next;
		//让队头指向之前队头的下一个节点
	}
}

//队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);

	return pq->head->data;
}
//队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);

	return pq->tail->data;
}
//队列数据个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	int size = 0;
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		++size;
		cur = cur->next;
	}

	return size;
}
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}

// 层序遍历二叉树  
void LevelOrder(BTNode* root)  
{  
    // 定义一个队列q  
	Queue q;  
    // 初始化队列  
	QueueInit(&q);  
    // 如果根节点不为空  
	if (root)  
	{  
        // 将根节点入队  
		QueuePush(&q, root);  
	}  
    // 当队列不为空时循环  
	while (!QueueEmpty(&q))  
	{  
        // 取出队列的队首元素，但不从队列中移除  
		BTNode* front = QueueFront(&q);    
  
        // 从队列中移除队首元素  
		QueuePop(&q);  
        // 访问队首元素的数据  
		printf("%c ", front->data);  
  
        // 如果队首元素有左子节点，将左子节点入队  
		if (front->left)  
		{  
			QueuePush(&q, front->left);  
		}  
        // 如果队首元素有右子节点，将右子节点入队  
		if (front->right)  
		{  
			QueuePush(&q, front->right);  
		}  
	}  
    // 销毁队列，释放其占用的资源  
	QueueDestory(&q); 
}