C++ / ACM 自学笔记 · v5.0

OOP4 二叉树节点的所有权

自拟练习:对应笔记面向对象部分。

对应章节:二、面向对象编程 → (九)面向对象部分的练习。

(一) 任务与输出目标

用 unique_ptr 管理二叉树,说明节点的所有者与销毁顺序。

(二) 建模与推导

根由 main 中的 unique_ptr 持有,左右子节点分别由父节点中的 unique_ptr 持有,每个节点只有一个所有者。遍历用 const Node* 临时访问节点,不取得所有权。根指针离开作用域时先销毁根对象,成员指针随后自动销毁对应子树。没有手工 delete,也没有两个指针重复拥有同一节点。

(三) 手算与过程

根 1 拥有左子 2 和右子 3,先序输出 1,2,3;遍历指针只借用节点,根负责整个树的存活。

按具体数据展开的处理与返回过程

(四) 带注释实现

完整源文件

#include <bits/stdc++.h>
#define int long long
#define endl '\n'
using namespace std;

struct Node {
    int value;
    unique_ptr<Node> left, right;

    explicit Node(int x) : value(x) {
    }
};

void preorder(const Node* node) {
    if (!node)
        return;
    cout << node->value << ' ';
    preorder(node->left.get());
    preorder(node->right.get()); // 按根、左、右访问。
}

void solve() {
    auto root = make_unique<Node>(1);
    root->left = make_unique<Node>(2);
    root->right = make_unique<Node>(3); // 所有权由父节点成员持有。
    preorder(root.get());
    cout << '\n'; // get 只提供访问指针,不转移所有权。
}

signed main() {
    ios::sync_with_stdio(false); // 关闭同步,使用 cin 与 cout 完成输入输出。
    cin.tie(0), cout.tie(0);

    int T = 1; // 本题读入一组数据。
    // cin >> T; // 题目给出测试组数时开启,并在 solve 中处理一组。
    while (T--)
        solve();
}

(五) 复杂度

访问 n 节点时间 \(O(n)\),树存储 \(O(n)\),遍历栈 \(O(h)\)。

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