Java超詳細(xì)講解排序二叉樹
排序二叉樹概念
- 二叉排序樹(Binary Sort Tree),又稱二叉查找樹(Binary Search Tree),亦稱二叉搜索樹。是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一類。
- 對于二叉排序樹的任何一個非葉子節(jié)點, 要求左子節(jié)點的值比當(dāng)前節(jié)點的值小,右子節(jié)點的值比當(dāng)前節(jié)點的值大。
- 對二叉排序樹進(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
排序二叉樹添加節(jié)點的十分簡單,無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。
- 每次添加一個節(jié)點時,判斷value(添加節(jié)點的值)與root的值的大小關(guān)系: 若
root.value < value
, 說明該節(jié)點應(yīng)該添加在root的右子樹上。如果右子樹為空,直接添加:root.right = new Node(value)
;如果右子樹不為空,那么遞歸進(jìn)右子樹(令root.right為root)。 - 若
root.value >= value
, 說明該節(jié)點應(yīng)該添加在root的左子樹上。如果左子樹為空,直接添加:root.left = new Node(value)
;如果左子樹不為空,那么遞歸進(jìn)右子樹(令root.left為root)。
代碼如下:
//添加節(jié)點 //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)點的值大于根節(jié)點的值,該節(jié)點添加到根節(jié)點的右子樹上 if(value > root.value){ //根節(jié)點的右子樹為空,直接添加 if(root.right == null){ root.right = new Node(value); } //根節(jié)點右子樹不為空,遞歸往右子樹插 else{ add(root.right,value); } } //添加節(jié)點的值小于或者等于根節(jié)點的值,該節(jié)點應(yīng)該添加到左子樹 else{ //左子樹為空,直接添加 if(root.left == null){ root.left = new Node(value); } //左子樹不為空,遞歸往左子樹添加 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)前樹為空樹 if(root == null){ root = new Node(value); return; } add(root, value); }
中序遍歷
因為二叉排序樹中序遍歷的結(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 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
該方法是查找value
在二叉樹中對應(yīng)的位置,是為刪除節(jié)點提供的方法。
/** * 通過value查找二叉樹中的節(jié)點 * @param root 被查找樹的根節(jié)點 * @param value 要查找的值 * @return 返回查找到的節(jié)點 */ private Node searchNode(Node root, int value){ //被查找樹為null,要查找節(jié)點不存在 if(root == null) return null; //找到了,返回節(jié)點 else if(root.value == value){ return root; } //該節(jié)點不是要查找節(jié)點,繼續(xù)查找 else{ //該節(jié)點的值大于value,往該節(jié)點的左子樹遞歸查找 if(root.value > value){ return searchNode(root.left, value); } //該節(jié)點的值小于value,往該節(jié)點的右子樹遞歸查找 else{ return searchNode(root.right, value); } } }
查找某一節(jié)點的父節(jié)點
該方法是查找二叉樹中一個節(jié)點的父節(jié)點,也是為刪除節(jié)點提供的方法。
/** * 查找某節(jié)點的父節(jié)點,并返回 * @param root 被查找樹的根節(jié)點 * @param node 要查找的節(jié)點 * @return 返回被查找節(jié)點的父節(jié)點 */ private Node searchParentNode(Node root, Node node){ //被查找樹為null或者根節(jié)點就是要查找的節(jié)點,那么要查找節(jié)點的父節(jié)點不存在 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
刪除節(jié)點是排序二叉樹中最麻煩的方法,因為它有很多種情況。
方法如下:
第一種情況:刪除的節(jié)點是葉子節(jié)點
(1)需求先去找到要刪除的結(jié)點targetNode(2)找到targetNode的父結(jié)點parent
(3)確定targetNode是parent的左子結(jié)點還是右子結(jié)點
3.1如果targetNode是parent的左子結(jié)點:parent.left = null;
3.2如果targetNode是parent的右子結(jié)點:parent.right = null;
第二種情況:刪除只有一顆子樹的節(jié)點
(1)需求先去找到要刪除的結(jié)點targetNode(2)找到targetNode的父結(jié)點parent
(3)確定targetNode的子結(jié)點是左子結(jié)點還是右子結(jié)點
(4)確定targetNode是parent的左子結(jié)點還是右子結(jié)點
(5)如果targetNode有左子結(jié)點
5.1如果targetNode是parent的左子結(jié)點parent.left = targetNode.left;
5.2如果targetNode是parent的右子結(jié)點parent.right = targetNode.left;
(6)如果targetNode有右子結(jié)點
6.1如果targetNode是 parent 的左子結(jié)點parent.left = targetNode.right;
6.2如果targetNode是parent 的右子結(jié)點parent.right = targetNode.right
第三種情況:刪除的節(jié)點有左右兩個子樹
(1)需求先去找到要刪除的結(jié)點targetNode(2)在右子樹找到最小的節(jié)點,用一個temp保存這個節(jié)點的值,然后刪除這個最小節(jié)點(該最小節(jié)點一定是滿足第一種情況的)
(3)targetNode.value = temp
除了以上情況,還要考慮要刪除的節(jié)點就是根節(jié)點的情況(此時它的父節(jié)點為null),下面會在代碼中展示,代碼如下:
public void remove(int vlaue){ //找到要刪除的節(jié)點 Node targetNode = searchNode(root,vlaue); //要刪除節(jié)點不存在 if(targetNode == null) return; //找到要刪除節(jié)點的父節(jié)點 Node targetNodeParent = searchParentNode(root,targetNode); //要刪除節(jié)點為葉子節(jié)點 if(targetNode.left == null && targetNode.right == null){ //要刪除的節(jié)點就是根節(jié)點 if(targetNodeParent == null){ root = null; } else{ //要刪除節(jié)點是其父節(jié)點的左節(jié)點 if(targetNodeParent.left == targetNode){ targetNodeParent.left = null; } else{ targetNodeParent.right = null; } } } //要刪除節(jié)點只有一個左子樹 else if(targetNode.left != null && targetNode.right == null){ //要刪除的節(jié)點就是根節(jié)點 if(targetNodeParent == null) { root = root.left; } //要刪除節(jié)點是其父節(jié)點的左節(jié)點 else if(targetNodeParent.left != null && targetNodeParent.left.value == targetNode.value){ targetNodeParent.left = targetNode.left; } //要刪除節(jié)點是其父節(jié)點的右節(jié)點 else{ targetNodeParent.right = targetNode.left; } } //要刪除節(jié)點只有一個右子樹 else if(targetNode.right != null && targetNode.left == null){ //要刪除的節(jié)點就是根節(jié)點 if(targetNodeParent == null) { root = root.right; return; } //要刪除節(jié)點是其父節(jié)點的左節(jié)點 else if(targetNodeParent.left != null && targetNodeParent.left.value == targetNode.value){ targetNodeParent.left = targetNode.right; } //要刪除節(jié)點是其父節(jié)點的右節(jié)點 else{ targetNodeParent.right = targetNode.right; } } //要刪除節(jié)點右左右都有節(jié)點 else{ //找到右子樹最小的節(jié)點 Node minNode = targetNode.right; while(minNode.left != null){ minNode = minNode.left; } int temp = minNode.value; //找到右子樹上最小節(jié)點的父節(jié)點 Node minNodeParent = searchParentNode(targetNode.right,minNode); //右子樹根節(jié)點就是最小節(jié)點 if(minNodeParent == null){ targetNode.right = minNode.right; } else{ //要刪除節(jié)點是其父節(jié)點的左節(jié)點 minNodeParent.left = minNode.right; } targetNode.value = temp; } }
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