從零開始寫STL 二叉搜尋樹

2022-07-29 02:54:09 字數 4151 閱讀 8382

二叉查詢樹(binary search tree),(又:二叉搜尋樹,二叉排序樹)它或者是一棵空樹,或者是具有下列性質的二叉樹: 若它的左子樹不空,則左子樹上所有結點的值均小於它的根結點的值; 若它的右子樹不空,則右子樹上所有結點的值均大於它的根結點的值; 它的左、右子樹也分別為二叉排序樹。

平均情況下插入查詢刪除元素是onlgn,最差情況下是on的

由二叉搜尋樹發展來的紅黑樹是set/map的底層容器,為了學習的梯度我們先基於二叉搜尋樹來完成set和map。

templatestruct bsnode

t data;

struct bsnode* parent;

struct bsnode* left;

struct bsnode* right;

};

templateclass bstree_base_iterator : public bidirectional_iterator

bstree_base_iterator(ptr p)

void increment()

if (pre == nullptr)

node = nullptr;

else

node = pre;

}else//下乙個結點是比自己大的結點(右子樹)中最小的(最左)

}void decrement()

if (pre == nullptr)

node = nullptr;

else

node = pre;

}else

}}; templateclass bstree_iterator //加一層封裝

bstree_iterator(ptr _p)

self& operator++(int)

self& operator--(int)

bool operator!=(const bstree_iterator& rhs)

bool operator==(const bstree_iterator& rhs)

t& operator*()

t& operator->()

};

插入刪除查詢元素都可以利用和節點的值進行比較來遞迴查詢,為了避免stackoverflow可以使用遞迴函式的非遞迴形式

templateclass bstree

node_ptr insert_aux(node_ptr p, node_ptr pre,const value_type& val, node_ptr& ret)

return new_node(val, pre);

/* 遞迴版本 數目太多會stackoverflow

if(!p)

if (p->data > val)

p->left = insert_aux(p->left, p, val, ret);

else if (p->data < val)

p->right = insert_aux(p->right, p, val, ret);

else

ret = p;

return p;*/

} iterator find_aux(node_ptr p, const value_type& val)

return iterator(p);

} void del()

if (p->right)

//刪除之前保證左右子樹入隊 否則會有記憶體洩露

delete p;

}node = nullptr;

} //刪除操作,分四種情況

//1. 左右子樹為空,刪除結點 並且將其父節點對應指標設定為空即可

//2. 左子樹空 右不空 刪除結點 並且將其父節點對應指標設定為右子樹即可

//3. 左不空 右空 刪除結點 並且將其父節點對應指標設定為左子樹即可

//4. 左右不空 找到左子樹中值最大的元素 和結點元素交換

void erase_aux(node_ptr p)

else if (p->parent->left!=nullptr && p->parent->left->data == p->data)

p->parent->left = nullptr;

else if (p->parent->right!=nullptr && p->parent->right->data == p->data)

p->parent->right = nullptr;

delete(p);

}else if (p->left == nullptr&&p->right != nullptr)

else if (p->parent->left!=nullptr && p->parent->left->data == p->data)

p->parent->left = p->right, p->right->parent = p->parent;

else if (p->parent->right!=nullptr && p->parent->right->data == p->data)

p->parent->right = p->right, p->right->parent = p->parent;

delete(p);

}else if (p->left != nullptr&&p->right == nullptr)

else if (p->parent->left!=nullptr && p->parent->left->data == p->data)

p->parent->left = p->left, p->left->parent = p->parent;

else if (p->parent->right!=nullptr && p->parent->right->data == p->data)

p->parent->right = p->left, p->left->parent = p->parent;

delete(p);

}else

p->data = it->data;

if (tmp != p)

else

if (it->left != nullptr)

it->left->parent = tmp;

delete(it);

}} iterator lower_bound_aux(node_ptr p, const value_type& x)

else

return lower_bound_aux(p->right, x);

} iterator upper_bound_aux(node_ptr p, const value_type& x)

else

return upper_bound_aux(p->right, x);

} void erase_val_aux(node_ptr p,const value_type& key)

public:

bstree() :node(nullptr),data_cnt(0) {}

bool empty()

size_type size()

iterator begin()

iterator it(node);

while (it.p.node->left != nullptr)

it.p.node = it.p.node->left;

return it;

} iterator end()

iterator find_max()

node_ptr root()

pairinsert(const value_type& val)

iterator find(const value_type& key)

iterator lower_bound(const value_type& x)

iterator upper_bound(const value_type& x)

void erase(iterator pos)

void erase(const value_type& x)

void clear()

};

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