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Java如何实现二分搜索树

1.概念a.是个二叉树(每个节点最多有两个子节点)b.对于这棵树中的节点的节点值左子树中的所有节点值59当我们使用后继节点时,先连removeMin(root.right),在连root.leftTreeNodesuccessor=findMin(root.right);successor.right=removeMin(root.right);successor.left=root.left;3.完整代码importjava.util.NoSuchElementException;/***基于整型的*普

本文目录

    1.概念

    a.是个二叉树(每个节点最多有两个子节点)

    b.对于这棵树中的节点的节点值

    左子树中的所有节点值 < 根节点 < 右子树的所有节点值

    二分搜索树中一般不考虑值相等的情况(元素不重复)JDK中的搜索树就不存在相同的值(TreeMap-key)

    Java如何实现二分搜索树

    最大特点:也是判断是否是搜索树的方法

    对该树进行中序遍历,就可以得到一个升序集合0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    在一个有序区间上进行二分查找的时间复杂度? logn不断将集合/2/2 / 2 ==1为止logN

    logN =》联想到"树"

    2.重点操作

    Java如何实现二分搜索树

    当删除58时,此节点左右子树都不为空

    Hibbard Deletion 1962

    在BST中删除一个左右子树都存在的节点

    找到当前以58为根节点的前驱或者后继节点作为删除后的新节点

    前驱:在以58为根的BST中最后一个小于58的节点->53

    后继:在以58为根的BST中第一个大于58的节点->59

    当我们使用后继节点时,先连removeMin(root.right),在连root.left

    TreeNode successor = findMin(root.right);
    successor.right = removeMin(root.right);
    successor.left = root.left;

    3.完整代码

    import java.util.NoSuchElementException;
     
    /**
     * 基于整型的
     * 普通的二分搜索树
     */
    public class BST {
     
        private class TreeNode{
            private int val;
            private TreeNode left;
            private TreeNode right;
     
            public TreeNode(int val) {
                this.val = val;
            }
        }
     
        private int size;
        private TreeNode root;
     
        /**
         * 向以root为根的BST中插入一个新的结点val
         * @param val
         */
        public void add(int val){
            root = add(root,val);
        }
     
        private TreeNode add(TreeNode root, int val) {
            if(root == null){
                //创建一个新节点
                TreeNode newNode = new TreeNode(val);
                size++;
                return newNode;
            }
            //左子树插入
            if(val < root.val){
                root.left = add(root.left,val);
            }
            //右子树插入
            if(val > root.val){
                root.right = add(root.right,val);
            }
            return root;
        }
     
        /**
         * 判断当前以root为根的BST中是否包含了val
         * @param val
         * @return
         */
        public boolean contains(int val){
            return contains(root,val);
        }
     
        private boolean contains(TreeNode root, int val) {
            if(root == null){
                return false;
            }
            if(val == root.val){
                //找到了
                return true;
            }else if(val < root.val){
                //递归左子树查找
                return contains(root.left,val);
            }else{
                //递归右子树查找
                return contains(root.right,val);
            }
        }
     
        /**
         * 找到最小值
         * @return
         */
        public int findMin(){
            //判空
            if(root == null){
                //抛出一个空指针异常
                throw new NoSuchElementException("root is empty! cannot find min");
            }
            TreeNode minNode = findMin(root);
            return minNode.val;
        }
     
        private TreeNode findMin(TreeNode root) {
            //当此节点左子树为空,说明此节点是最小值
            if(root.left == null){
                return root;
            }
            //递归访问左子树
            return findMin(root.left);
        }
     
        /**
         * 找到最大值
         * @return
         */
        public int findMax(){
            //判空
            if(root == null){
                throw new NoSuchElementException("root is empty! cannot find max");
            }
            TreeNode maxNode = findMax(root);
            return maxNode.val;
        }
     
        private TreeNode findMax(TreeNode root) {
            //当此节点右子树为空,说明此节点是最大值
            if(root.right == null){
                return root;
            }
            //递归访问右子树
            return findMax(root.right);
        }
     
        /**
         * 在当前BST中删除最小值节点,返回删除的最小值
         * @return
         */
        public int removeMin(){
            int min =findMin();
            root = removeMin(root);
            return min;
        }
     
        private TreeNode removeMin(TreeNode root) {
            if(root.left == null){
                TreeNode right = root.right;
                //找到最小值,删除节点
                root = root.left = null;
                size--;
                return right;
            }
            root.left = removeMin(root.left);
            return root;
        }
     
        /**
         * 在当前BST中删除最大值节点,返回删除的最大值
         * @return
         */
        public int removeMax(){
            int max = findMax();
            root = removeMax(root);
            return max;
        }
     
        //在当前以root为根的BST中删除最小值所在的节点,返回删除后的树根
        private TreeNode removeMax(TreeNode root) {
            if(root.right == null){
                TreeNode right = root.right;
                //找到最大值,删除节点
                root = root.right = null;
                size--;
                return right;
            }
            root.right = findMax(root.right);
            return root;
        }
     
        /**
         * 在当前以root为根节点的BST中删除值为val的节点
         * 返回删除后的新的根节点
         * @return
         */
        public void removeValue(int value){
            root = removeValue(root,value);
        }
     
        private TreeNode removeValue(TreeNode root, int value) {
            if(root == null){
                throw new NoSuchElementException("root is empty! cannot find remove");
            }else if(value < root.val){
                root.left = removeValue(root.left,value);
                return root;
            }else if(value > root.val){
                root.right = removeValue(root.right,value);
                return root;
            }else {
                //此时value == root.value
                if(root.left == null){
                    //删除最小数
                    TreeNode right = root.right;
                    root = root.right = null;
                    size--;
                    return right;
                }
                if(root.right == null){
                    //删除最大数
                    TreeNode left = root.left;
                    root = root.left =null;
                    size--;
                    return left;
                }
                //找到当前该删除节点的前驱或者后继节点作为删除后的新节点
                //当我们使用后继节点时,先连removeMin(root.right),在连root.left
                TreeNode successor = findMin(root.right);
                successor.right = removeMin(root.right);
                successor.left = root.left;
                return successor;
            }
        }
     
     
        @Override
        public String toString() {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            generateBSTString(root,0,sb);
            return sb.toString();
        }
     
        //直观打印,可以看到树的深度
        private void generateBSTString(TreeNode root, int height, StringBuilder sb) {
            if(root == null){
                sb.append(generateHeightString(height)).append("NULL\n");
                return;
            }
            sb.append(generateHeightString(height)).append(root.val).append("\n");
            generateBSTString(root.left,height+1,sb);
            generateBSTString(root.right,height+1,sb);
        }
     
        private String generateHeightString(int height) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < height; i++) {
                sb.append("--");
            }
            return sb.toString();
        }
    }
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