Java數據結構之二叉搜索樹實例分析

這篇文章主要介紹“Java數據結構之二叉搜索樹實例分析”，在日常操作中，相信很多人在Java數據結構之二叉搜索樹實例分析問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Java數據結構之二叉搜索樹實例分析”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

性質

二叉搜索樹或者是一棵空樹，或者是具有下列性質的一棵二叉樹，如果當前節點具有左子樹，則左子樹上的每一個節點值均小于等于當前節點值，如果當前節點具有右子樹，則右子樹上的每一個節點值均大于等于當前節點值。依據這個性質，當我們前序遍歷二叉搜索樹的時候，得到的序列應該是從小到大的非遞減序列。同時搜索指定值時，只需要與當前節點比較，根據相對大小在左子樹或者右子樹上進行搜索。

實現

根據二叉搜索樹的性質我們接下來需要實現插入節點，查詢節點，刪除節點功能。

節點結構

public class TreeNode {
    public int val;
    public TreeNode left;
    public TreeNode right;

    public TreeNode() {
    }

    public TreeNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    public TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
        this.val = val;
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
}

初始化

這里我們假設所有節點值大于0，初始化一個頭節點。ps：對于樹，鏈表這類數據結構，為了使第一個節點操作與其他節點保持一致，方便操作，常見的方法是添加一個額外的頭節點，指向第一個節點。

TreeNode head;
    private void init() {
        //添加一個頭節點
        head = new TreeNode(-1);
    }

插入節點

從頭節點開始我們遍歷二叉搜索樹，如果當前節點值小于等于插入節點值，則插入節點在當前節點的右子樹上，否則在左子樹上，一直深度遍歷知道當前節點的右子樹（左子樹）為空，則插入。

/**
     * 插入新節點，假設新節點均大于0
     * @param val 插入節點值
     * @return 插入的節點
     */
    public TreeNode insert(int val) {
        TreeNode temp = head;
        while (true) {
            if (temp.val < val) {
                //val應該在右子樹上
                if (null != temp.right) {
                    temp = temp.right;
                    continue;
                } else {
                    temp.right = new TreeNode(val);
                    return temp.right;
                }
            }
            //應該在左子樹上
            if (null != temp.left) {
                temp = temp.left;
                continue;
            }
            temp.left = new TreeNode(val);
            return temp.left;
        }
    }

查找節點

查找節點的步驟其實在插入節點的時候已經有體現，其實就是將查找值與當前節點比較，大于當前節點走右子樹，小于當前節點走左子樹，直到值匹配返回節點，或者沒有找到返回null。ps：這里為了后面方便實現刪除，同時返回了當前節點以及當前節點的父節點，這里使用了commons-lang3包下的Pair工具。

/**
     * 搜索節點值
     * @param val
     * @return
     */
    public Pair<TreeNode, TreeNode> find(int val) {
        TreeNode temp = head.right;
        TreeNode parent = head;
        while (null != temp) {
            if (temp.val == val) {
                return Pair.of(temp, parent);
            }
            parent = temp;
            if (temp.val < val) {
                //在右子樹上
                temp = temp.right;
                continue;
            }
            temp = temp.left;
        }
        return null;
    }

刪除節點

刪除節點時候我們需要先找到刪除節點的位置，然后做對應操作。有三種情況：

1.如果刪除的是葉子節點直接刪除

2.如果刪除的節點只有左子樹或者右子樹，則直接將左子樹或者右子樹節點放在刪除節點位置

3.如果刪除節點同時有左子樹和右子樹，則將右子樹節點放在原來節點位置，將左子樹放在右子樹最左邊節點左子樹上（反之將左子樹放在原來節點位置，右子樹放在左子樹最右邊節點右子樹上也可）

/**
     * 1.如果刪除的是葉子節點直接刪除，
     * 2.如果刪除的節點只有左子樹或者右子樹，則直接將左子樹或者右子樹節點放在刪除節點位置
     * 3.如果刪除節點同時右左子樹和右子樹，則將右子樹節點放在原來節點位置，將左子樹放在右子樹最左邊節點左子樹上
     * @param val
     */
    public void delete(int val) {
        //找到刪除節點，刪除節點父節點
        Pair<TreeNode, TreeNode> curAndParent = this.find(val);
        TreeNode cur = curAndParent.getLeft();
        TreeNode parent = curAndParent.getRight();
        //記錄刪除當前節點后，當前節點位置放置哪個節點
        TreeNode changed;
        if (null == cur.left && null == cur.right) {
            changed = null;
        } else if (null != cur.left && null != cur.right) {
            TreeNode tempRight = cur.right;
            while (null != tempRight.left) {
                //找到最左側節點
                tempRight = tempRight.left;
            }
            tempRight.left = cur.left;
            changed = cur.right;
        } else if (null != cur.left) {
            changed = cur.left;
        } else {
            changed = cur.right;
        }
        if (parent.left == cur) {
            parent.left = changed;
            return;
        }
        parent.right = changed;
    }

到此，關于“Java數據結構之二叉搜索樹實例分析”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！