对于二叉搜索树,想必刚看见这个题目的时候,大部分读者能够想出最底层的实现是依靠于:二叉树来的吧!!其实对于二叉树,怎么来说呢?代码写起来没有多大的难度!但是,重在于思路!!因此,多练练,多想想其他的思路,那么,二叉树的难点便不再是难点!!对于二叉树笔者在之前写过几篇文章,感兴趣的可以去看一下!!
二叉树的详解:https://blog.csdn.net/weixin_64308540/article/details/129046267?spm=1001.2014.3001.5502
二叉树的相关列题:https://blog.csdn.net/weixin_64308540/article/details/129071653?spm=1001.2014.3001.5502
想必看过前面两篇文章的你,对于二叉树环节,已经能够得心应手了吧!!对于二叉树,还是需要多练习练习!!
言归正传!接下来笔者要讲述的就是二叉搜素树的正题了!!
二叉搜索树又称二叉排序树,它或者是一颗空树,或者是具有一下性质的二叉树!!
- 若它的左子树不为空,则左子树上所有节点的值都小于根节点的值!
- 若它的右子树不为空,则右子树上所有节点的值都大于根节点的值!!
- 它的左右子树也分别为二叉搜索树!!!
需要注意的是:二叉搜索树中,不能出现两个相同的节点!!(没有意义)
对于上述的这种情况,就不是二叉搜索树!!但是,是一颗二叉树!!
有了上述的这个情况,那么,接下来我们就该研究研究如何实现二叉搜索树了!!
首先,在开始的情况下,我们需要先有一个静态内部类,里面定义二叉树的有关数据,如:存储的数据,左节点,右节点,那么,接下来请看笔者的代码吧!!
笔者定义了一个文件,名称为:BinarySearchTree.java 文件!
static class TreeNode{ //定义静态内部类 public int val; public TreeNode left; public TreeNode right; //构造方法! public TreeNode(int val) { this.val = val; } }
接下来,我们就可以进行相关的操作了!!
定义一个根节点!
//定义一个根节点 public TreeNode root=null;
1.查找二叉搜索树中指定的val的值!并且返回所对应的地址!
在进行之前,我们还是需要注意一下:二叉搜索树的特点!!
根据这个性质,我们在进行查找的时候,会发现效率比较高!!毕竟每次的查找都会之间pass一半的数据!!在及其特别的情况下是该二叉搜索树的高度!!
那么,有了上述的积累,我们就可以进行该代码的书写了!!
public TreeNode find(int val){ TreeNode cur=root; while (cur!=null){ if (cur.val<val){ cur=cur.right;//右边查找,左边的数据已经pass了! }else if (cur.val==val){ return cur; }else { cur=cur.left;//左边查找,右边数据已经pass了! } } //循环走完了,左右两边的数据都没有找到! return null; }
整体的代码思路很简单!!但是,也得有着自己的解题思路!!
2.插入一个数据!
对于插入数据来说,其实每次的插入的最后结果都会在叶子节点上!!其原因就是:二叉树的特殊结果!!
//插入一个数据 public void insert(int val){ if (root==null){ return; } TreeNode cur=root; TreeNode parent=null; while (cur !=null){ if (cur.val<val){ parent=cur; cur=cur.right; }else if (cur.val==val){ return; //二叉搜素树中,不要有两个一样的数据,这样没意义! }else { parent=cur; cur=cur.left; } } //当出while循环的时候,此时cur==null //将要插入的数据进行实列化节点! TreeNode node=new TreeNode(val); //判断一下新的节点是插入在左边还是插入在右边! if (parent.val<val){ parent.right=node; }else { parent.left=node; } }
对于该段代码中,我们用了一个cur ,parent 来进行遍历,虽然cur到最后为空了,但是, 我们通过parent来找到需要插入节点的位置(通过比较),最后插入了新的节点!!
最后,虽然我们可以通过调试来得到最后的二叉搜素树的树型!但是,通过中序遍历我们之间就能得到一个有序的数据(可以通过中序遍历来观察二叉搜索树是否正确!)
3.中序遍历打印二叉搜索树!
对于这个代码,想必在进行二叉树的环节的时候,各位已经熟悉了吧!!那么,笔者便不再多讲了!!
那么,请看笔者用递归写的中序遍历二叉树的简单代码吧!!
//中序遍历打印二叉搜索树! public void inorder(TreeNode root){ if (root==null){ return; } inorder(root.left); System.out.println(root.val); inorder(root.right); }
对于二叉搜素树的重难点来了!!请注意看!!
4.二叉搜索树的删除操作!
对于二叉搜索树的删除操作,我们大致可以分为七种!!注意是七种!!!
那么,接下来,请跟着笔者的思路来走进二叉搜索树的删除环节吧!!
假设删除节点为cur,待删除节点的双亲节点为parent
1.cur.left==null(大前提)
- cur是root,则root==cur.right
- cur不是root,cur是parent.left,则parent.left=cur.right
- cur不是root,cur是parent.right,则parnet.right=cur.right
2.cur.right==null(大前提)
- cur是root,则root=cur.left
- cur不是root,cur是parent.left,则parent.left=cur.left
- cur不是root,cur是parent.right,则parent.right=cur.left
3.cur.left != null && cur.right != null (大前提)
对于这种,确实有点儿难度!!但是,我们可以采用替换法来进行删除!!通过将右子树的最小节点/左子树的最大节点与需要删除的节点值进行交换!!(一般用右子树的最小节点)
假设,对于上述的二叉搜索树,我们要进行删除100,则可以用95/107进行替换(以107为列)——>右子树最小的元素,则最后就变换为怎样删除107这个元素了!!!
那么,有了上述的几个分析,可以跟着笔者来看一下代码如何实现!!
//删除节点为val的值! public void remove(int val){ TreeNode cur=root;//cur记录当前要删除的节点 TreeNode parent=null;//当前要删除节点的父亲节点! while (cur!=null){ if (cur.val==val){ removeNode(parent,cur);//删除 }else if (cur.val<val){ parent=cur; cur=cur.right; }else { parent=cur; cur=cur.right; } } } private void removeNode(TreeNode parent,TreeNode cur){ if (cur.left==null){//左边为空的情况 if (cur==root){ root=cur.right; }else if (parent.left==cur){ parent.left=cur.right; }else { parent.right=cur.right; } }else if (cur.right==null){//右边为空的情况 if (cur==root){ root=cur.left; }else if (parent.left==cur){ parent.left=cur.left; }else { parent.right=cur.left; } }else {//两边都不为空的情况 TreeNode target=cur.right; TreeNode targetParent=cur; //cur是要删除的节点 //targetParent是要删除节点的父亲节点 while (target.left !=null){ targetParent=target; target=target.left; } cur.val=target.val;//替换 if (target==targetParent.left){ targetParent.left=target.right; }else { targetParent.right=target.right; } } }
对于该段代码比较复杂!!
那么,请见笔者的所有代码!!
BinarySearchTree.java文件!!
import java.awt.dnd.peer.DropTargetPeer; public class BinarySearchTree { static class TreeNode{ //定义静态内部类 public int val; public TreeNode left; public TreeNode right; //构造方法! public TreeNode(int val) { this.val = val; } } //定义一个根节点 public TreeNode root=null; public TreeNode find(int val){ TreeNode cur=root; while (cur!=null){ if (cur.val<val){ cur=cur.right;//右边查找,左边的数据已经pass了! }else if (cur.val==val){ return cur; }else { cur=cur.left;//左边查找,右边数据已经pass了! } } //循环走完了,左右两边的数据都没有找到! return null; } //插入一个数据 public void insert(int val){ if (root==null){ return; } TreeNode cur=root; TreeNode parent=null; while (cur !=null){ if (cur.val<val){ parent=cur; cur=cur.right; }else if (cur.val==val){ return; //二叉搜素树中,不要有两个一样的数据,这样没意义! }else { parent=cur; cur=cur.left; } } //当出while循环的时候,此时cur==null //将要插入的数据进行实列化节点! TreeNode node=new TreeNode(val); //判断一下新的节点是插入在左边还是插入在右边! if (parent.val<val){ parent.right=node; }else { parent.left=node; } } //中序遍历打印二叉搜索树! public void inorder(TreeNode root){ if (root==null){ return; } inorder(root.left); System.out.println(root.val); inorder(root.right); } //删除节点为val的值! public void remove(int val){ TreeNode cur=root;//cur记录当前要删除的节点 TreeNode parent=null;//当前要删除节点的父亲节点! while (cur!=null){ if (cur.val==val){ removeNode(parent,cur);//删除 }else if (cur.val<val){ parent=cur; cur=cur.right; }else { parent=cur; cur=cur.right; } } } private void removeNode(TreeNode parent,TreeNode cur){ if (cur.left==null){//左边为空的情况 if (cur==root){ root=cur.right; }else if (parent.left==cur){ parent.left=cur.right; }else { parent.right=cur.right; } }else if (cur.right==null){//右边为空的情况 if (cur==root){ root=cur.left; }else if (parent.left==cur){ parent.left=cur.left; }else { parent.right=cur.left; } }else {//两边都不为空的情况 TreeNode target=cur.right; TreeNode targetParent=cur; //cur是要删除的节点 //targetParent是要删除节点的父亲节点 while (target.left !=null){ targetParent=target; target=target.left; } cur.val=target.val;//替换 if (target==targetParent.left){ targetParent.left=target.right; }else { targetParent.right=target.right; } } } }
Test.java文件!!
public class Test { public static void main(String[] args) { BinarySearchTree binarySearchTree=new BinarySearchTree(); binarySearchTree.insert(12); binarySearchTree.insert(21); binarySearchTree.insert(5); binarySearchTree.insert(18); binarySearchTree.insert(9); //打印节点——》中序遍历 binarySearchTree.inorder(binarySearchTree.root); //查找12是否在二叉搜索树中 BinarySearchTree.TreeNode ret=binarySearchTree.find(12); System.out.println(ret); //删除节点为13的值 binarySearchTree.remove(13); binarySearchTree.inorder(binarySearchTree.root); } }