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树的插入（创建）为什么要使用指针的指针

2018年09月10日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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一个二叉排序树的例子

首先看一个常见的二叉排序树的操作，下面的代码包括插入、创建和中序遍历。摘自。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

typedef int elemtype;
struct btreenode
{
    elemtype data;
    struct btreenode* left;
    struct btreenode* right;
};

//递归方式插入
void insert(struct btreenode** bst, elemtype x)
{
    if (*bst == null) //在为空指针的位置链接新结点
    {
        struct btreenode* p = (btreenode*)malloc(sizeof(struct btreenode));
        p->data = x;
        p->left = p->right = null;
        *bst = p;
    }
    else if (x < (*bst)->data) //向左子树中完成插入运算
        insert(&((*bst)->left), x);
    else
        insert(&((*bst)->right), x); //向右子树中完成插入运算
}

//创建二叉搜索树，根据二叉搜索树的插入算法可以很容易实现
void createbstree(struct btreenode** bst, elemtype a[], int n)
{
    int i;
    *bst = null;
    for (i = 0; i < n; i++)
        insert(bst, a[i]);
}

void inorder_int(struct btreenode* bt)//中序遍历,元素类型为int
{
    if (bt != null)
    {
        inorder_int(bt->left);
        printf("%d,", bt->data);
        inorder_int(bt->right);
    }
}

//主函数
void main()
{
    int x, *px;
    elemtype a[10] = { 30,50,20,40,25,70,54,23,80,92 };
    struct btreenode* bst = null;
    createbstree(&bst, a, 10); //利用数组a建立一棵树根指针为bst的二叉搜索树

    printf("进行相应操作后的中序遍历为：\n");
    inorder_int(bst);
    printf("\n");

    printf("输入待插入元素值：");
    scanf(" %d", &x);
    insert(&bst, x);

    printf("进行相应操作后的中序遍历为：\n");
    inorder_int(bst);
    printf("\n");
}

我一直很纳闷为什么插入（创建）操作需要传递指针的指针，不是指针就可以操作被指向的内容吗？为解决这个疑惑，首先看一下c语言的函数传参。

c语言函数传参

一个经典的例子就是交换两个数的值，swap(int a,int b)，大家都知道这样做a和b的值不会被交换，需要swap(int *a,int *b)。从函数调用的形式看，传参分为传值和传指针两种（c++中还有传引用）。实际上在c语言中，值传递是唯一可用的参数传递机制，函数参数压栈的是参数的副本。传指针时压栈的是指针变量的副本，但当你对指针解指针操作时，其值是指向原来的那个变量，所以可以对原来变量操作。

分析

再看一下前面的二叉树插入的例子。

btreenode *root=null; // step 1
insert(&root,x);      // step 2

void insert(struct btreenode** bst, elemtype x)
{
    if (*bst == null) 
    {
        struct btreenode* p = (btreenode*)malloc(sizeof(struct btreenode));   // step  3
        p->data = x;
        p->left = p->right = null;
        *bst = p;     // step  4
    }

    ...

}

函数递归调用，每次真正产生变化的时候传递进去的都是空指针。当树根为空时，我们图解看一下函数调用的值拷贝。

step

  • step 1 定义一个空指针root，&root为指针root的地址，图中的箭头表示指针的指向。

  • step 2 调用insert，产生一个&root的拷贝bst，即bst指向root。

  • step 3 生成一个新的节点为node，由指针p指向node。

  • step 4 (*bst)=p，也就是root的值为p（node的地址），于是root指向了新生成的节点。

如果我们把函数与调用改成一级指针，看下面的代码：

btreenode *root=null; // step 1
insert(root,x);      // step 2

void insert(struct btreenode* bst, elemtype x)
{
    if (bst == null) 
    {
        struct btreenode* p = (btreenode*)malloc(sizeof(struct btreenode));   // step  3
        p->data = x;
        p->left = p->right = null;
        bst = p;     // step  4
    }

    ...

}

再图解一下调用过程。

step2

  • step 1 定义一个空指针root。

  • step 2 调用insert，产生一个root的拷贝bst，bst与root的值一样都为空，所以都没有指向。

  • step 3 生成一个新的节点为node，由指针p指向node。

  • step 4 bst=p，也就是bst的值为p（node的地址），于是bst指向了新生成的节点。

执行结束后我们得到了一个根节点但是root并没有指向这个节点。

那么能不能通过一级的指针就得到正确结果呢？答案是可以，看两个图的区别，其实就是root最后要指向node，即root=bst。所以只需要给函数加一个返回值，就可以通过一级指针得到同样的结果，看下面的代码：

//调用
root = insert_1(root,x);

//递归一级指针
btreenode* insert_1(struct btreenode* bst, elemtype x)
{
    if (bst == null) 
    {
        struct btreenode* p = (btreenode*)malloc(sizeof(struct btreenode));
        p->data = x;
        p->left = p->right = null;
        bst = p;
    }
    else if (x < bst->data) //向左子树中完成插入运算
        bst->left = insert_1(bst->left, x);
    else
        bst->right = insert_1(bst->right, x); //向右子树中完成插入运算
    return bst;
}

结果正确：

output

但是从语义上看，一级指针的写法没有二级指针那么直观，遇到需要对树进行修改的操作时还是用二级指针更好一点。

原文地址

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