Java超詳細(xì)講解排序二叉樹(shù)
排序二叉樹(shù)概念
- 二叉排序樹(shù)(Binary Sort Tree),又稱二叉查找樹(shù)(Binary Search Tree),亦稱二叉搜索樹(shù)。是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一類。
- 對(duì)于二叉排序樹(shù)的任何一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn), 要求左子節(jié)點(diǎn)的值比當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值小,右子節(jié)點(diǎn)的值比當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值大。
- 對(duì)二叉排序樹(shù)進(jìn)行中序遍歷,結(jié)果就是按從小到大排序的。
排序二叉樹(shù)類的定義
public class binarySortTree { class Node{ int value; Node left; Node right; public Node(int value){ this.value = value; } public void display(){ System.out.print(this.value + " "); } } Node root; }
添加節(jié)點(diǎn)
排序二叉樹(shù)添加節(jié)點(diǎn)的十分簡(jiǎn)單,無(wú)論使用遞歸還是循環(huán),思路都一樣,這里我用遞歸的方式講解。
- 每次添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),判斷value(添加節(jié)點(diǎn)的值)與root的值的大小關(guān)系: 若
root.value < value
, 說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)應(yīng)該添加在root的右子樹(shù)上。如果右子樹(shù)為空,直接添加:root.right = new Node(value)
;如果右子樹(shù)不為空,那么遞歸進(jìn)右子樹(shù)(令root.right為root)。 - 若
root.value >= value
, 說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)應(yīng)該添加在root的左子樹(shù)上。如果左子樹(shù)為空,直接添加:root.left = new Node(value)
;如果左子樹(shù)不為空,那么遞歸進(jìn)右子樹(shù)(令root.left為root)。
代碼如下:
//添加節(jié)點(diǎn) //此方法可以類內(nèi)部方法的調(diào)用 private void add(Node root,int value){ //添加節(jié)點(diǎn)的值大于根節(jié)點(diǎn)的值,該節(jié)點(diǎn)添加到根節(jié)點(diǎn)的右子樹(shù)上 if(value > root.value){ //根節(jié)點(diǎn)的右子樹(shù)為空,直接添加 if(root.right == null){ root.right = new Node(value); } //根節(jié)點(diǎn)右子樹(shù)不為空,遞歸往右子樹(shù)插 else{ add(root.right,value); } } //添加節(jié)點(diǎn)的值小于或者等于根節(jié)點(diǎn)的值,該節(jié)點(diǎn)應(yīng)該添加到左子樹(shù) else{ //左子樹(shù)為空,直接添加 if(root.left == null){ root.left = new Node(value); } //左子樹(shù)不為空,遞歸往左子樹(shù)添加 else{ add(root.left, value); } } } //此方法在類內(nèi)部和類外部都可以調(diào)用 public void add(int value){ //當(dāng)前樹(shù)為空樹(shù) if(root == null){ root = new Node(value); return; } add(root, value); }
中序遍歷
因?yàn)槎媾判驑?shù)中序遍歷的結(jié)果就是排序好的,所以這里只提供中序遍歷。
代碼如下:
//中序遍歷樹(shù) private void inPrevOrder(Node root){ if(root == null) return; inPrevOrder(root.left); root.display(); inPrevOrder(root.right); } public void inPrevOrder(){ System.out.print("中序遍歷:"); inPrevOrder(root); }
查找節(jié)點(diǎn)
該方法是查找value
在二叉樹(shù)中對(duì)應(yīng)的位置,是為刪除節(jié)點(diǎn)提供的方法。
/** * 通過(guò)value查找二叉樹(shù)中的節(jié)點(diǎn) * @param root 被查找樹(shù)的根節(jié)點(diǎn) * @param value 要查找的值 * @return 返回查找到的節(jié)點(diǎn) */ private Node searchNode(Node root, int value){ //被查找樹(shù)為null,要查找節(jié)點(diǎn)不存在 if(root == null) return null; //找到了,返回節(jié)點(diǎn) else if(root.value == value){ return root; } //該節(jié)點(diǎn)不是要查找節(jié)點(diǎn),繼續(xù)查找 else{ //該節(jié)點(diǎn)的值大于value,往該節(jié)點(diǎn)的左子樹(shù)遞歸查找 if(root.value > value){ return searchNode(root.left, value); } //該節(jié)點(diǎn)的值小于value,往該節(jié)點(diǎn)的右子樹(shù)遞歸查找 else{ return searchNode(root.right, value); } } }
查找某一節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)
該方法是查找二叉樹(shù)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn),也是為刪除節(jié)點(diǎn)提供的方法。
/** * 查找某節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn),并返回 * @param root 被查找樹(shù)的根節(jié)點(diǎn) * @param node 要查找的節(jié)點(diǎn) * @return 返回被查找節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn) */ private Node searchParentNode(Node root, Node node){ //被查找樹(shù)為null或者根節(jié)點(diǎn)就是要查找的節(jié)點(diǎn),那么要查找節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)不存在 if(root == null || root == node){ return null; } else if(root.left != null && root.left == node || root.right != null && root.right == node){ return root; } else{ if(root.value > node.value){ return searchParentNode(root.left, node); } else{ return searchParentNode(root.right, node); } } }
刪除節(jié)點(diǎn)
刪除節(jié)點(diǎn)是排序二叉樹(shù)中最麻煩的方法,因?yàn)樗泻芏喾N情況。
方法如下:
第一種情況:刪除的節(jié)點(diǎn)是葉子節(jié)點(diǎn)
(1)需求先去找到要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)targetNode(2)找到targetNode的父結(jié)點(diǎn)parent
(3)確定targetNode是parent的左子結(jié)點(diǎn)還是右子結(jié)點(diǎn)
3.1如果targetNode是parent的左子結(jié)點(diǎn):parent.left = null;
3.2如果targetNode是parent的右子結(jié)點(diǎn):parent.right = null;
第二種情況:刪除只有一顆子樹(shù)的節(jié)點(diǎn)
(1)需求先去找到要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)targetNode(2)找到targetNode的父結(jié)點(diǎn)parent
(3)確定targetNode的子結(jié)點(diǎn)是左子結(jié)點(diǎn)還是右子結(jié)點(diǎn)
(4)確定targetNode是parent的左子結(jié)點(diǎn)還是右子結(jié)點(diǎn)
(5)如果targetNode有左子結(jié)點(diǎn)
5.1如果targetNode是parent的左子結(jié)點(diǎn)parent.left = targetNode.left;
5.2如果targetNode是parent的右子結(jié)點(diǎn)parent.right = targetNode.left;
(6)如果targetNode有右子結(jié)點(diǎn)
6.1如果targetNode是 parent 的左子結(jié)點(diǎn)parent.left = targetNode.right;
6.2如果targetNode是parent 的右子結(jié)點(diǎn)parent.right = targetNode.right
第三種情況:刪除的節(jié)點(diǎn)有左右兩個(gè)子樹(shù)
(1)需求先去找到要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)targetNode(2)在右子樹(shù)找到最小的節(jié)點(diǎn),用一個(gè)temp保存這個(gè)節(jié)點(diǎn)的值,然后刪除這個(gè)最小節(jié)點(diǎn)(該最小節(jié)點(diǎn)一定是滿足第一種情況的)
(3)targetNode.value = temp
除了以上情況,還要考慮要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)就是根節(jié)點(diǎn)的情況(此時(shí)它的父節(jié)點(diǎn)為null),下面會(huì)在代碼中展示,代碼如下:
public void remove(int vlaue){ //找到要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn) Node targetNode = searchNode(root,vlaue); //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)不存在 if(targetNode == null) return; //找到要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn) Node targetNodeParent = searchParentNode(root,targetNode); //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)為葉子節(jié)點(diǎn) if(targetNode.left == null && targetNode.right == null){ //要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)就是根節(jié)點(diǎn) if(targetNodeParent == null){ root = null; } else{ //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)是其父節(jié)點(diǎn)的左節(jié)點(diǎn) if(targetNodeParent.left == targetNode){ targetNodeParent.left = null; } else{ targetNodeParent.right = null; } } } //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)左子樹(shù) else if(targetNode.left != null && targetNode.right == null){ //要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)就是根節(jié)點(diǎn) if(targetNodeParent == null) { root = root.left; } //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)是其父節(jié)點(diǎn)的左節(jié)點(diǎn) else if(targetNodeParent.left != null && targetNodeParent.left.value == targetNode.value){ targetNodeParent.left = targetNode.left; } //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)是其父節(jié)點(diǎn)的右節(jié)點(diǎn) else{ targetNodeParent.right = targetNode.left; } } //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)右子樹(shù) else if(targetNode.right != null && targetNode.left == null){ //要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)就是根節(jié)點(diǎn) if(targetNodeParent == null) { root = root.right; return; } //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)是其父節(jié)點(diǎn)的左節(jié)點(diǎn) else if(targetNodeParent.left != null && targetNodeParent.left.value == targetNode.value){ targetNodeParent.left = targetNode.right; } //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)是其父節(jié)點(diǎn)的右節(jié)點(diǎn) else{ targetNodeParent.right = targetNode.right; } } //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)右左右都有節(jié)點(diǎn) else{ //找到右子樹(shù)最小的節(jié)點(diǎn) Node minNode = targetNode.right; while(minNode.left != null){ minNode = minNode.left; } int temp = minNode.value; //找到右子樹(shù)上最小節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn) Node minNodeParent = searchParentNode(targetNode.right,minNode); //右子樹(shù)根節(jié)點(diǎn)就是最小節(jié)點(diǎn) if(minNodeParent == null){ targetNode.right = minNode.right; } else{ //要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)是其父節(jié)點(diǎn)的左節(jié)點(diǎn) minNodeParent.left = minNode.right; } targetNode.value = temp; } }
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