資料結構之二叉查詢樹

2021-06-27 15:50:39 字數 3801 閱讀 6327

針對二叉查詢樹的操作(增刪改查)的時間和樹的高度成正比,比如都有10個節點的乙個樹,樹高為4和樹高為10的操作時間肯定是不同的,這個時間實際上是o(lgn),二叉查詢樹的期望的樹高是lgn,從而基本動態集合的操作平均時間為θ(lgn)。

通常二叉查詢樹基於鍊錶實現,每個節點儲存左,右子節點,如果想更方便的實現前後查詢,可以增加個乙個父節點屬性。由於二叉查詢樹的特點,採用中序遍歷可以按照從小到大的順序將樹的所有元素輸出,一般的中序遍歷都是通過遞迴來實現。

下面自己實現乙個二叉查詢樹的插入和中序遍歷:

package tree;

/** * 二叉搜尋樹

* @author administrator

* */

public class binarysearchtree

else

}/**

* 中序遍歷

* @param n

*/public void midorderwalk(node n)

midorderwalk(n.left);

system.out.println(n.value);

midorderwalk(n.right); }

private void insertnotroot(int value)

cur = cur.left;

}//插入右子樹

else

cur = cur.right;

}} }

public node getroot()

public void setroot(node root)

//節點類,儲存左右子孩子和父類節點的索引

對於二叉查詢樹來說,刪除的動作比插入還要複雜一些,因為刪除需要考慮的情況更多些,現在就來實現刪除的動作,大概考慮下有哪些情況:

首先肯定如果我們刪除乙個節點,該節點沒有左孩子也沒有右孩子,則刪除它完全不會影響我們當前的二叉查詢樹,本來是一棵二叉查詢樹現在還會是一棵二叉查詢樹。比如上圖中的節點48。

其次,考慮要刪除的節點只有左孩子或者只有右孩子,比如節點37只有左孩子,由於只有乙個孩子,非左即右,左邊的都比該節點小,右邊的都不比該節點小,因此大小並沒有二義性,取該節點的左孩子或者右孩子節點取代該節點即可。

最麻煩的是有兩個孩子節點的情況,比如圖中的節點47,針對47的刪除,我們可以有下面的兩種情況:

考慮刪掉47我們可以拿哪個節點來替代47從而保證樹的連線性,考慮到47左邊的子樹節點都比它小,如果在左子樹找,則肯定要找左子樹中最大的節點,這個節點肯定需要沿著左子樹一直找右節點,左圖就是這樣一種情況。同理右圖,沿著右子樹一直找左節點。

先不急看刪除的**,先看下兩個概念,後繼和前驅,乙個節點的前驅是指小於該節點的最大節點,也就是中序遍歷該節點的前乙個節點,後繼就是指大於該節點的最小節點,也就是中序遍歷該節點的後乙個節點。比如,左圖,其實就是尋找47前驅的過程,右圖就是尋找47後繼的過程。

先不急寫尋找某個節點的前驅和後繼的**,尋找前驅和後繼其實就是尋找子樹最大和最小節點的過程,先來寫尋找一棵樹的最大和最小節點的實現,如下:

/**

* 尋找一棵樹的最大節點

* 不斷尋找右節點,直到該節點沒有右孩子節點

* @param root

* @return

*/public node getmaxnode(node root)

else

return maxnode;

} }public int getmaxvalue(node root)

/*** 尋找一棵樹的最小節點

* @param root

* @return

*/public node getminnode(node root)

else

return minnode;

} }public int getminvalue(node root)

邏輯不難,就不詳細講解了。有了上面的邏輯,再來看下找出乙個節點前驅和後繼的**:

/**

* 獲取乙個節點的後繼

* @param curnode

* @return

*/public node successor(node curnode)

else

else

return parent;

}} }

/*** 獲取乙個節點的前驅

* @param curnode

* @return

*/public node precessor(node curnode)

else

else

return parent;

}} }

在寫刪除邏輯之前再寫最後乙個方法,根據值獲取node節點:

/**

* 查詢元素

* @param value

* @return

*/public node searchnode(int value)

else

}return node;

}

好了,做了那麼多鋪墊,終於可以來完成刪除的邏輯了,實際上我們之前的**,基本完成了乙個搜尋二叉樹提供的功能(不考慮非法資料)。

/**

* 刪除操作,分三種情況

* @param value

*/public void remove(int value)

else

else

}//第二種情況

else if(null != node.left && null == node.right)

else

else}}

//第二種情況

else if(null == node.left && null != node.right)

else

else}}

else}}

刪除的**邏輯分支比較多,仔細想想也不是很難理解,只是需要考慮的場景多一些。我們跟著第一張圖來走一遍**,假設刪除的是頭結點62,進入刪除**,首先searchnode找出該節點,root左右孩子都有進入最後乙個else分支,查詢62的前驅,很明顯,進入precessor(62),左子樹不為空,則進入getmaxnode(58),58沒有右節點直接返回58,58就是62的直接前驅,呼叫remove(58),因為58只有左子樹,只需要將62的左孩子指標指向58的左孩子指標即可。此時將58刪除了,但是我們要刪除的是62頭結點,只需要將頭結點的value賦值為前驅的節點值即可。

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