java数据结构——二叉树（BinaryTree）
前面我们已经学习了一些线性结构的数据结构和算法，接下来我们开始学习非线性结构的内容。
二叉树
前面显示增、删、查、遍历方法，完整代码在最后面。
/**
* 为什么我们要学习树结构。
* 1、有序数组插入数据项和删除数据项太慢。
* 2、链表查找数据太慢。
* 3、在树中能非常快速的查找、插入、删除数据，结合了有序数组和链表的优点
* 4、暂时还不知道
*/
结点打包类
public class BinaryTree {
//数据项（对象什么都可以）
public long data;
//左孩子
public BinaryTree leftChiled;
//右孩子
public BinaryTree rightChiled;
public BinaryTree(int value) {
this.data = value;
}
}
public void add(int value) {
// 封装结点
BinaryTree newnode = new BinaryTree(value);
BinaryTree parent;// 引用父节点
BinaryTree current = root;// current引用根结点
if (root == null) {// 如果root为null，也就是第一次插入
root = newnode;
return;
} else {
while (true) {
parent = current;// 父节点指向指向当前节点，保存上一个结点
if (current.data > value) {
current = current.leftChiled;
if (current == null) {
parent.leftChiled = newnode;
return;
}
} else {
current = current.rightChiled;
if (current == null) {
parent.rightChiled = newnode;
return;
}
}
}
}
}
添加方法
一、删除节点是二叉树操作中最复杂的。在删除之前首先要查找要删的节点。找到节点后，这个要删除的节点可能会有三种情况需要考虑。
public boolean delete(long value) {// 删除
BinaryTree current = root;// current保存根结点
BinaryTree parent = root;// parent保存parent的父节点
boolean isLeftchild = true;
while (current.data != value) {
parent = current;
// 进行比较，比较当前值和查找值的大小
if (current.data > value) {
current = current.leftChiled;
isLeftchild = true;// true为左子树
} else {
current = current.rightChiled;
isLeftchild = false;
}
if (current == null) {
return false;
}
}
if (current.leftChiled == null && current.rightChiled == null) {// 第1种情况
if (isLeftchild) {
parent.leftChiled = null;
} else {
parent.rightChiled = null;
}
} else if (current.rightChiled == null) {// 第2种情况
if (current == root) {
root = current.leftChiled;
} else if (isLeftchild) {
parent.leftChiled = current.leftChiled;
} else {
parent.rightChiled = current.leftChiled;
}
} else if (current.leftChiled == null) {
if (current == root) {
root = current.rightChiled;
} else if (isLeftchild) {
parent.leftChiled = current.rightChiled;
} else {
parent.rightChiled = current.rightChiled;
}
} else {// 第3种情况
BinaryTree successor = getSuccessor(current);// 根结点开始，successor存放中序后继结点
if (current == root) {// 替换工作
root = successor;
} else if (isLeftchild) {// 要删除的父节点的左子节点
parent.leftChiled = successor;
} else {// 要删除的父节点的右子节点
parent.rightChiled = successor;
}
successor.leftChiled = current.leftChiled;// 中序后继结点引用删除的左边的结点
}
return true;
}
public BinaryTree getSuccessor(BinaryTree delBin) {// 找中序后继结点方法
// delBin为要删除的结点
BinaryTree successor = delBin;// successor为查找的中序后继结点
BinaryTree successorParent = delBin; // successor的父节点
BinaryTree current = delBin.rightChiled; // 当前开始遍历的结点
while (current != null) {// 这里完成elBin.rightChiled是叶子结点
successorParent = successor;// successorParent保存上一个successor的引用
successor = current;// 循环完成以后，successor保存的就是中序后继结点
current = current.leftChiled;
}
// 中序后继结点有两种情况，就是delBin.rightChiled是否为叶子结点的两种情况
if (successor != delBin.rightChiled) {// elBin.rightChiled不是叶子结点，中序后继结点是左边的
successorParent.leftChiled = successor.rightChiled;// 中序后继结点后面肯定只有右子节点
successor.rightChiled = delBin.rightChiled;// 中序后继结点的右子节点指向要删除的右边的结点
// successor.rightChiled指向要删除的rightChiled
// 交换成功
}
return successor;
}
删除方法
二、
public BinaryTree find(int value) {// 查找
// 引用当前结点，从根结点开始
BinaryTree current = root;
// 循环，只要查找值不等于当前结点的数据项
while (current.data != value) {
// 进行比较，比较当前值和查找值的大小
if (current.data > value) {
current = current.leftChiled;
} else {
current = current.rightChiled;
}
if (current == null) {
return null;
}
}
return current;
}
查找方法
遍历二叉树，有3种遍历方法。其中，中序遍历最为常用，因为可以让特定的数据排序输出，前面我们已经学习了递归方法，接下来我们也使用递归方法实现。
(1)访问根结点
(2)前序遍历左子树
(3)前序遍历右子树
public void frontOrder(BinaryTree localBin) {// 前序
if (localBin != null) {// 递归结束条件
System.out.println(localBin.data);
frontOrder(localBin.leftChiled);
frontOrder(localBin.rightChiled);
}
}
前序遍历
中序遍历。
(1)中序遍历左子树
(2)访问根结点
(3)中序遍历右子树
public void middleOrder(BinaryTree localBin) {// 前序
if (localBin != null) {// 递归结束条件
middleOrder(localBin.leftChiled);
System.out.println(localBin.data);
middleOrder(localBin.rightChiled);
}
}
中序遍历
后序遍历。
(1)后序遍历左子树
(2)后序遍历右子树
(3)访问根结点
public void endOrder(BinaryTree localBin) {// 前序
if (localBin != null) {// 递归结束条件
endOrder(localBin.leftChiled);
endOrder(localBin.rightChiled);
System.out.println(localBin.data);
}
}
后序遍历
前辈的头发秃光不是没有原因的，哈哈哈。
package binarytree;
public class TestTree {
// 根结点
public BinaryTree root;
public static void main(String[] args) {
TestTree tt = new TestTree();
tt.add(10);
tt.add(5);
tt.add(4);
tt.add(6);
tt.add(12);
tt.add(11);
tt.add(14);
tt.add(13);
tt.middleOrder(tt.root);
tt.delete(10);
System.out.println();
tt.middleOrder(tt.root);
}
public void frontOrder(BinaryTree localBin) {// 前序
if (localBin != null) {// 递归结束条件
System.out.print(localBin.data + " ");
frontOrder(localBin.leftChiled);
frontOrder(localBin.rightChiled);
}
}
public void middleOrder(BinaryTree localBin) {// 中序
if (localBin != null) {// 递归结束条件
middleOrder(localBin.leftChiled);
System.out.print(localBin.data + " ");
middleOrder(localBin.rightChiled);
}
}
public void endOrder(BinaryTree localBin) {// 后序
if (localBin != null) {// 递归结束条件
endOrder(localBin.leftChiled);
endOrder(localBin.rightChiled);
System.out.print(localBin.data + " ");
}
}
public void add(int value) {
// 封装结点
BinaryTree newnode = new BinaryTree(value);
BinaryTree parent;// 引用父节点
BinaryTree current = root;// current引用根结点
if (root == null) {// 如果root为null，也就是第一次插入
root = newnode;
return;
} else {
while (true) {
parent = current;// 父节点指向指向当前节点，保存上一个结点
if (current.data > value) {
current = current.leftChiled;
if (current == null) {
parent.leftChiled = newnode;
return;
}
} else {
current = current.rightChiled;
if (current == null) {
parent.rightChiled = newnode;
return;
}
}
}
}
}
public BinaryTree find(int value) {// 查找
// 引用当前结点，从根结点开始
BinaryTree current = root;
// 循环，只要查找值不等于当前结点的数据项
while (current.data != value) {
// 进行比较，比较当前值和查找值的大小
if (current.data > value) {
current = current.leftChiled;
} else {
current = current.rightChiled;
}
if (current == null) {
return null;
}
}
return current;
}
public boolean delete(long value) {// 删除
BinaryTree current = root;// current保存根结点
BinaryTree parent = root;// parent保存parent的父节点
boolean isLeftchild = true;
while (current.data != value) {
parent = current;
// 进行比较，比较当前值和查找值的大小
if (current.data > value) {
current = current.leftChiled;
isLeftchild = true;// true为左子树
} else {
current = current.rightChiled;
isLeftchild = false;
}
if (current == null) {
return false;
}
}
if (current.leftChiled == null && current.rightChiled == null) {// 第1种情况
if (isLeftchild) {
parent.leftChiled = null;
} else {
parent.rightChiled = null;
}
} else if (current.rightChiled == null) {// 第2种情况
if (current == root) {
root = current.leftChiled;
} else if (isLeftchild) {
parent.leftChiled = current.leftChiled;
} else {
parent.rightChiled = current.leftChiled;
}
} else if (current.leftChiled == null) {
if (current == root) {
root = current.rightChiled;
} else if (isLeftchild) {
parent.leftChiled = current.rightChiled;
} else {
parent.rightChiled = current.rightChiled;
}
} else {// 第3种情况
BinaryTree successor = getSuccessor(current);// 根结点开始，successor存放中序后继结点
if (current == root) {// 替换工作
root = successor;
} else if (isLeftchild) {// 要删除的父节点的左子节点
parent.leftChiled = successor;
} else {// 要删除的父节点的右子节点
parent.rightChiled = successor;
}
successor.leftChiled = current.leftChiled;// 中序后继结点引用删除的左边的结点
}
return true;
}
public BinaryTree getSuccessor(BinaryTree delBin) {// 找中序后继结点方法
// delBin为要删除的结点
BinaryTree successor = delBin;// successor为查找的中序后继结点
BinaryTree successorParent = delBin; // successor的父节点
BinaryTree current = delBin.rightChiled; // 当前开始遍历的结点
while (current != null) {// 这里完成elBin.rightChiled是叶子结点
successorParent = successor;// successorParent保存上一个successor的引用
successor = current;// 循环完成以后，successor保存的就是中序后继结点
current = current.leftChiled;
}
// 中序后继结点有两种情况，就是delBin.rightChiled是否为叶子结点的两种情况
if (successor != delBin.rightChiled) {// elBin.rightChiled不是叶子结点，中序后继结点是左边的
successorParent.leftChiled = successor.rightChiled;// 中序后继结点后面肯定只有右子节点
successor.rightChiled = delBin.rightChiled;// 中序后继结点的右子节点指向要删除的右边的结点
// successor.rightChiled指向要删除的rightChiled
// 交换成功
}
return successor;
}
}
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