Java實(shí)現(xiàn)二叉樹的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法示例
本文實(shí)例講述了Java實(shí)現(xiàn)二叉樹的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法。分享給大家供大家參考,具體如下:
1. 分析
二叉樹的深度優(yōu)先遍歷的非遞歸的通用做法是采用棧,廣度優(yōu)先遍歷的非遞歸的通用做法是采用隊(duì)列。
深度優(yōu)先遍歷:對(duì)每一個(gè)可能的分支路徑深入到不能再深入為止,而且每個(gè)結(jié)點(diǎn)只能訪問一次。要特別注意的是,二叉樹的深度優(yōu)先遍歷比較特殊,可以細(xì)分為先序遍歷、中序遍歷、后序遍歷。具體說明如下:
先序遍歷:對(duì)任一子樹,先訪問根,然后遍歷其左子樹,最后遍歷其右子樹。
中序遍歷:對(duì)任一子樹,先遍歷其左子樹,然后訪問根,最后遍歷其右子樹。
后序遍歷:對(duì)任一子樹,先遍歷其左子樹,然后遍歷其右子樹,最后訪問根。
廣度優(yōu)先遍歷:又叫層次遍歷,從上往下對(duì)每一層依次訪問,在每一層中,從左往右(也可以從右往左)訪問結(jié)點(diǎn),訪問完一層就進(jìn)入下一層,直到?jīng)]有結(jié)點(diǎn)可以訪問為止。
2. 舉例說明
對(duì)下圖所示的二叉排序樹進(jìn)行遍歷,要求使用先序遍歷(遞歸、非遞歸)、中序遍歷(遞歸、非遞歸)、后序遍歷(遞歸、非遞歸)和廣度優(yōu)先遍歷。
① 參考代碼
package BinaryTreeTraverseTest; import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; /** * 二叉樹的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷 * @author Fantasy * @version 1.0 2016/10/05 - 2016/10/07 */ public class BinaryTreeTraverseTest { public static void main(String[] args) { BinarySortTree<Integer> tree = new BinarySortTree<Integer>(); tree.insertNode(35); tree.insertNode(20); tree.insertNode(15); tree.insertNode(16); tree.insertNode(29); tree.insertNode(28); tree.insertNode(30); tree.insertNode(40); tree.insertNode(50); tree.insertNode(45); tree.insertNode(55); System.out.print("先序遍歷(遞歸):"); tree.preOrderTraverse(tree.getRoot()); System.out.println(); System.out.print("中序遍歷(遞歸):"); tree.inOrderTraverse(tree.getRoot()); System.out.println(); System.out.print("后序遍歷(遞歸):"); tree.postOrderTraverse(tree.getRoot()); System.out.println(); System.out.print("先序遍歷(非遞歸):"); tree.preOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot()); System.out.println(); System.out.print("中序遍歷(非遞歸):"); tree.inOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot()); System.out.println(); System.out.print("后序遍歷(非遞歸):"); tree.postOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot()); System.out.println(); System.out.print("廣度優(yōu)先遍歷:"); tree.breadthFirstTraverse(tree.getRoot()); } } /** * 結(jié)點(diǎn) */ class Node<E extends Comparable<E>> { E value; Node<E> left; Node<E> right; Node(E value) { this.value = value; left = null; right = null; } } /** * 使用一個(gè)先序序列構(gòu)建一棵二叉排序樹(又稱二叉查找樹) */ class BinarySortTree<E extends Comparable<E>> { private Node<E> root; BinarySortTree() { root = null; } public void insertNode(E value) { if (root == null) { root = new Node<E>(value); return; } Node<E> currentNode = root; while (true) { if (value.compareTo(currentNode.value) > 0) { if (currentNode.right == null) { currentNode.right = new Node<E>(value); break; } currentNode = currentNode.right; } else { if (currentNode.left == null) { currentNode.left = new Node<E>(value); break; } currentNode = currentNode.left; } } } public Node<E> getRoot(){ return root; } /** * 先序遍歷二叉樹(遞歸) * @param node */ public void preOrderTraverse(Node<E> node) { System.out.print(node.value + " "); if (node.left != null) preOrderTraverse(node.left); if (node.right != null) preOrderTraverse(node.right); } /** * 中序遍歷二叉樹(遞歸) * @param node */ public void inOrderTraverse(Node<E> node) { if (node.left != null) inOrderTraverse(node.left); System.out.print(node.value + " "); if (node.right != null) inOrderTraverse(node.right); } /** * 后序遍歷二叉樹(遞歸) * @param node */ public void postOrderTraverse(Node<E> node) { if (node.left != null) postOrderTraverse(node.left); if (node.right != null) postOrderTraverse(node.right); System.out.print(node.value + " "); } /** * 先序遍歷二叉樹(非遞歸) * @param root */ public void preOrderTraverseNoRecursion(Node<E> root) { LinkedList<Node<E>> stack = new LinkedList<Node<E>>(); Node<E> currentNode = null; stack.push(root); while (!stack.isEmpty()) { currentNode = stack.pop(); System.out.print(currentNode.value + " "); if (currentNode.right != null) stack.push(currentNode.right); if (currentNode.left != null) stack.push(currentNode.left); } } /** * 中序遍歷二叉樹(非遞歸) * @param root */ public void inOrderTraverseNoRecursion(Node<E> root) { LinkedList<Node<E>> stack = new LinkedList<Node<E>>(); Node<E> currentNode = root; while (currentNode != null || !stack.isEmpty()) { // 一直循環(huán)到二叉排序樹最左端的葉子結(jié)點(diǎn)(currentNode是null) while (currentNode != null) { stack.push(currentNode); currentNode = currentNode.left; } currentNode = stack.pop(); System.out.print(currentNode.value + " "); currentNode = currentNode.right; } } /** * 后序遍歷二叉樹(非遞歸) * @param root */ public void postOrderTraverseNoRecursion(Node<E> root) { LinkedList<Node<E>> stack = new LinkedList<Node<E>>(); Node<E> currentNode = root; Node<E> rightNode = null; while (currentNode != null || !stack.isEmpty()) { // 一直循環(huán)到二叉排序樹最左端的葉子結(jié)點(diǎn)(currentNode是null) while (currentNode != null) { stack.push(currentNode); currentNode = currentNode.left; } currentNode = stack.pop(); // 當(dāng)前結(jié)點(diǎn)沒有右結(jié)點(diǎn)或上一個(gè)結(jié)點(diǎn)(已經(jīng)輸出的結(jié)點(diǎn))是當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的右結(jié)點(diǎn),則輸出當(dāng)前結(jié)點(diǎn) while (currentNode.right == null || currentNode.right == rightNode) { System.out.print(currentNode.value + " "); rightNode = currentNode; if (stack.isEmpty()) { return; //root以輸出,則遍歷結(jié)束 } currentNode = stack.pop(); } stack.push(currentNode); //還有右結(jié)點(diǎn)沒有遍歷 currentNode = currentNode.right; } } /** * 廣度優(yōu)先遍歷二叉樹,又稱層次遍歷二叉樹 * @param node */ public void breadthFirstTraverse(Node<E> root) { Queue<Node<E>> queue = new LinkedList<Node<E>>(); Node<E> currentNode = null; queue.offer(root); while (!queue.isEmpty()) { currentNode = queue.poll(); System.out.print(currentNode.value + " "); if (currentNode.left != null) queue.offer(currentNode.left); if (currentNode.right != null) queue.offer(currentNode.right); } } }
② 輸出結(jié)果
先序遍歷(遞歸):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍歷(遞歸):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍歷(遞歸):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
先序遍歷(非遞歸):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍歷(非遞歸):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍歷(非遞歸):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
廣度優(yōu)先遍歷:35 20 40 15 29 50 16 28 30 45 55
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