第三章：树-2021-31

《线索二叉树及其在数据结构中的应用》 在计算机科学与技术领域，数据结构是研究数据组织方式的重要分支，而树作为一种非线性数据结构，具有广泛的应用。特别是二叉树，它以其特殊的性质——每个节点最多有两个子节点，为解决很多问题提供了便利。本文将深入探讨线索二叉树的概念、作用及其操作。 线索二叉树是一种特殊的链式存储结构，它通过在二叉链表的空指针上附加线索，来帮助我们快速找到前驱或后继节点。线索二叉树主要用于实现二叉树的中序遍历，因为在非线索二叉树中，前驱或后继信息只能在遍历过程中得到。线索化的步骤包括三个主要环节： 1. **线索化前驱**：在二叉树的左子树为空时，将左指针改为指向中序遍历的前驱节点。 2. **线索化后继**：在二叉树的右子树为空时，将右指针改为指向中序遍历的后继节点。 3. **修改线索**：在遍历过程中，根据当前节点的状态，动态地更新线索信息。 在插入节点到线索二叉树中时，我们需要特别注意保持线索的正确性。例如，当我们要将节点R插入为节点S的右孩子时，如果S的右子树为空，直接插入即可；如果非空，R将继承S的右子树，并成为S的右孩子。插入操作需要更新相关节点的线索信息，确保前驱和后继的连接不被破坏。在实际操作中，可以通过`RINSERT`函数来实现这一过程。 删除操作同样需要处理线索的更新，因为删除一个节点可能会改变其他节点的前驱或后继。在二叉树中，由于其特性，插入和删除操作与线性表类似，但需额外关注线索的维护。 中序线索化是线索二叉树的核心，通过`InOrderThreading`函数可以实现。该函数首先创建一个头结点，然后对二叉树进行中序遍历，同时在遍历过程中修改空指针为线索。初始时，`pre`变量用于记录刚刚访问过的节点，`p`指向当前访问的节点，这样可以确保在遍历过程中适时更新线索信息。遍历完成后，最后一个节点的右指针会回指到头结点，以完成线索化。 线索二叉树的主要优势在于其高效性，尤其是在查找前驱或后继节点时，无需进行回溯等复杂操作，大大提高了遍历效率。然而，线索二叉树的构建和维护成本相对较高，需要额外的空间存储线索信息，因此在选择数据结构时，应根据实际需求权衡利弊。 线索二叉树是数据结构中的一个重要工具，它的设计巧妙地利用了空指针，为二叉树的遍历提供了新的可能性。理解和掌握线索二叉树的概念及操作，对于深入理解数据结构以及在实际编程中应用二叉树有着重要意义。