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BinarySearchTree.java
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import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Stack;
/**
* 二分搜索树
*
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public class BinarySearchTree<E extends Comparable<E>> {
private Node root;
private int size;
public BinarySearchTree() {
root = null;
size = 0;
}
public BinarySearchTree(Node e){
root = e;
size ++;
}
public int size(){
return size;
}
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
/**
* 向二分搜索树中添加元素
*
* @param e
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public void add(E e){
root = add(root,e);
}
/**
* 向node为根元素的二分搜索树中插入元素
* 递归算法
*
* @param node
* @param e
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
@Deprecated
private void addDeprecated(Node node,E e){
/** 递归终止条件:判断根节点、根a节点的左右节点是否为空*/
if(e.equals(node.e)){
return;
}else if(e.compareTo(node.e) < 0 && node.left == null){
node.left = new Node(e);
size ++;
return;
}else if(e.compareTo(node.e) > 0 && node.right == null){
node.right = new Node(e);
size ++;
return;
}
if(e.compareTo(node.e) < 0){
addDeprecated(node.left,e);
}else if(e.compareTo(node.e) > 0){
addDeprecated(node.right,e);
}
}
/**
* 向node为根元素的二分搜索树中插入元素
* 递归算法
*
* @param node
* @param e
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private Node add(Node node, E e){
//递归终止条件,返回结果为null
if(node == null){
size ++;
return new Node(e);
}
if(e.compareTo(node.e) < 0){
node.left = add(node.left,e);
}else if(e.compareTo(node.e) > 0){
node.right = add(node.right,e);
}
return node;
}
/**
* 判断二分搜索树是否包含某个元素
*
* @param e
* @return boolean
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public boolean contains(E e){
return contains(root,e);
}
/**
* 判断以node为根元素的二分搜索树是否包含某个元素
*
* @param node
* @param e
* @return boolean
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private boolean contains(Node node,E e){
if(node == null){
return false;
}
if(e.compareTo(node.e) == 0){
return true;
}else if(e.compareTo(node.e) < 0){
return contains(node.left,e);
}else /*if(e.compareTo(node.e) < 0)*/{
return contains(node.right,e);
}
}
/**
* 前序遍历二分搜索树
*
* @param
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public void preOrder(){
preOrder(root);
}
/**
* 前序遍历以node为根节点的二分搜索树
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private void preOrder(Node node){
if(node == null){
return;
}
System.out.println(node.e);
preOrder(node.left);
preOrder(node.right);
}
/**
* 前序遍历二分搜索树
* 深度优先遍历,非递归实现,利用栈结构
*
* @param
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public void preOrderNR(){
Stack<Node> stack = new Stack<>();
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()){
Node cur = stack.pop();
System.out.println(cur.e);
if(cur.right != null){
stack.push(cur.right);
}
if(cur.left != null){
stack.push(cur.left);
}
}
}
/**
* 中序遍历二分搜索树
*
* @param
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public void inOrder(){
inOrder(root);
}
/**
* 中序遍历以node为根节点的二分搜索树
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private void inOrder(Node node){
if(node == null){
return;
}
inOrder(node.left);
System.out.println(node.e);
inOrder(node.right);
}
/**
* 后序遍历二分搜索树
*
* @param
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public void postOrder(){
postOrder(root);
}
/**
* 后序遍历以node为根节点的二分搜索树
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private void postOrder(Node node){
if(node == null){
return;
}
postOrder(node.left);
postOrder(node.right);
System.out.println(node.e);
}
/**
* 层序遍历二分搜索树
* 广度优先遍历,利用队列结构
*
* @param
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public void levelOrder(){
Queue<Node> nodeQueue = new LinkedList<>();
nodeQueue.add(root);
while (!nodeQueue.isEmpty()){
Node cur = nodeQueue.poll();
System.out.println(cur.e);
if(cur.left != null){
nodeQueue.add(cur.left);
}
if(cur.right != null){
nodeQueue.add(cur.right);
}
}
}
/**
* 查找二分搜索树的最小值
*
* @param
* @return E
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public E minimum(){
if(isEmpty()){
throw new IllegalArgumentException("BinarySearchTree is empty !");
}
return minimum(root).e;
}
/**
* 查找以node为根节点二分搜索树的最小节点
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @return BinarySearchTree<E>.Node
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private Node minimum(Node node) {
if(isEmpty()){
throw new IllegalArgumentException("BinarySearchTree is empty !");
}
if(node.left == null){
return node;
}
return minimum(node.left);
}
/**
* 查找二分搜索树的最大值
*
* @param
* @return E
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public E maximize(){
if(isEmpty()){
throw new IllegalArgumentException("BinarySearchTree is empty !");
}
return maximize(root).e;
}
/**
* 查找以node为根节点二分搜索树的最大节点
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @return BinarySearchTree<E>.Node
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private Node maximize(Node node) {
if(isEmpty()){
throw new IllegalArgumentException("BinarySearchTree is empty !");
}
if(node.right == null){
return node;
}
return minimum(node.right);
}
/**
* 删除二分搜索树的最大值
*
* @param
* @return BinarySearchTree<E>.Node
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public E removeMax(){
E maximize = maximize();
removeMax(root);
return maximize;
}
/**
* 删除以node为根的二分搜索树的最大节点
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @return BinarySearchTree<E>.Node
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private Node removeMax(Node node){
if(node.right == null){
Node leftNode = node.left;
node.left = null;
size --;
return leftNode;
}
node.right = removeMin(node.right);
return node;
}
/**
* 删除二分搜索树的最小值
*
* @param
* @return BinarySearchTree<E>.Node
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public E removeMin(){
E minimum = minimum();
removeMin(root);
return minimum;
}
/**
* 删除以node为根的二分搜索树的最小节点
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @return BinarySearchTree<E>.Node
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private Node removeMin(Node node){
if(node.left == null){
Node rightNode = node.right;
node.right = null;
size --;
return rightNode;
}
node.left = removeMin(node.left);
return node;
}
/**
* 删除二分搜索树中的指定元素
*
* @param e
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
public void remove(E e){
root = remove(root,e);
}
/**
* 删除以node为根的二分搜索树中的指定元素
* 深度优先遍历,递归实现
*
* @param node
* @param e
* @return BinarySearchTree<E>.Node
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private Node remove(Node node, E e) {
if(node == null){
return null;
}
if(e.compareTo(node.e) < 0){
node.left = remove(node.left,e);
return node;
}else if(e.compareTo(node.e) > 0){
node.right = remove(node.right,e);
return node;
}else /*if(e.compareTo(node.e) == 0)*/{
// 删除右子树为空的情况
if(node.right == null){
Node leftNode = node.left;
node.left = null;
size --;
return leftNode;
}
// 删除左子树为空的情况
else if(node.left == null){
Node rightNode = node.right;
node.right = null;
size --;
return rightNode;
}
// 删除左子树、右子树均不为空的情况
else {
// 1、删除后用后继节点替代该位置(后继节点即待删除节点右子树中的最小节点)
// 获得后继节点
Node successor = minimum(node.right);
// 删除后继节点,并让待删除节点的右子树成为后继节点的右子树
successor.right = removeMin(node);
// 让待删除节点的左子树成为后继节点的左子树
successor.left = node.left;
// 将待删除节点的左、右子节点置为空
node.left = node.right = null;
return successor;
/**
// 2、删除后用前驱节点替代该位置(前驱节点即待删除节点左子树中的最大节点)
// 获得前驱节点
Node predecessor = maximize(node.left);
// 删除前驱节点,并让待删除节点的左子树成为前驱节点的左子树
predecessor.left = removeMax(node);
// 让待删除节点的右子树成为前驱节点的右子树
predecessor.right = node.right;
// 将待删除节点的左、右子节点置为空
node.left = node.right = null;
return predecessor;
*/
}
}
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder result = new StringBuilder();
generateBSTString(root,0,result);
return result.toString();
}
/**
* 生成二分搜索树的字符
*
* @param node
* @param depth
* @param result
* @return void
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private void generateBSTString(Node node, int depth, StringBuilder result) {
if (node == null) {
result.append(generateBSTString(depth)+"null\n");
return;
}
result.append(generateBSTString(depth)+node.e+"\n");
generateBSTString(node.left,depth+1,result);
generateBSTString(node.right,depth+1,result);
}
/**
* 生成表示深度的字符
*
* @param depth
* @return java.lang.String
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private String generateBSTString(int depth) {
StringBuilder result = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < depth; i++) {
result.append("--");
}
return result.toString();
}
/**
* 节点类
*
* @author ronglexie
* @version 2018/8/18
*/
private class Node{
public E e;
public Node left,right;
public Node(E e){
this.e = e;
left = null;
right = null;
}
}
}