Java中树和树的几种常规遍历方法

其中包含有先序遍历、中序遍历、后序遍历以及广度优先遍历四种遍历树的方法：

package com.ietree.basic.datastructure.tree.binarytree;

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

/**
 * Created by ietree
 * 2017/5/1
 */
public class ThreeLinkBinTree<E> {

    public static class TreeNode {

        Object data;
        TreeNode left;
        TreeNode right;
        TreeNode parent;

        public TreeNode() {

        }

        public TreeNode(Object data) {
            this.data = data;
        }

        public TreeNode(Object data, TreeNode left, TreeNode right, TreeNode parent) {
            this.data = data;
            this.left = left;
            this.right = right;
            this.parent = parent;
        }

    }

    private TreeNode root;

    // 以默认的构造器创建二叉树
    public ThreeLinkBinTree() {
        this.root = new TreeNode();
    }

    // 以指定根元素创建二叉树
    public ThreeLinkBinTree(E data) {
        this.root = new TreeNode(data);
    }

    /**
     * 为指定节点添加子节点
     *
     * @param parent 需要添加子节点的父节点的索引
     * @param data   新子节点的数据
     * @param isLeft 是否为左节点
     * @return 新增的节点
     */
    public TreeNode addNode(TreeNode parent, E data, boolean isLeft) {

        if (parent == null) {
            throw new RuntimeException(parent + "节点为null， 无法添加子节点");
        }
        if (isLeft && parent.left != null) {
            throw new RuntimeException(parent + "节点已有左子节点，无法添加左子节点");
        }
        if (!isLeft && parent.right != null) {
            throw new RuntimeException(parent + "节点已有右子节点，无法添加右子节点");
        }

        TreeNode newNode = new TreeNode(data);
        if (isLeft) {
            // 让父节点的left引用指向新节点
            parent.left = newNode;
        } else {
            // 让父节点的left引用指向新节点
            parent.right = newNode;
        }
        // 让新节点的parent引用到parent节点
        newNode.parent = parent;
        return newNode;
    }

    // 判断二叉树是否为空
    public boolean empty() {
        // 根据元素判断二叉树是否为空
        return root.data == null;
    }

    // 返回根节点
    public TreeNode root() {
        if (empty()) {
            throw new RuntimeException("树为空，无法访问根节点");
        }
        return root;
    }

    // 返回指定节点（非根节点）的父节点
    public E parent(TreeNode node) {
        if (node == null) {
            throw new RuntimeException("节点为null，无法访问其父节点");
        }
        return (E) node.parent.data;
    }

    // 返回指定节点（非叶子）的左子节点，当左子节点不存在时返回null
    public E leftChild(TreeNode parent) {
        if (parent == null) {
            throw new RuntimeException(parent + "节点为null，无法添加子节点");
        }
        return parent.left == null ? null : (E) parent.left.data;
    }

    // 返回指定节点（非叶子）的右子节点，当右子节点不存在时返回null
    public E rightChild(TreeNode parent) {
        if (parent == null) {
            throw new RuntimeException(parent + "节点为null，无法添加子节点");
        }
        return parent.right == null ? null : (E) parent.right.data;
    }

    // 返回该二叉树的深度
    public int deep() {
        // 获取该树的深度
        return deep(root);
    }

    // 这是一个递归方法：每一棵子树的深度为其所有子树的最大深度 + 1
    private int deep(TreeNode node) {
        if (node == null) {
            return 0;
        }
        // 没有子树
        if (node.left == null && node.right == null) {
            return 1;
        } else {
            int leftDeep = deep(node.left);
            int rightDeep = deep(node.right);
            // 记录其所有左、右子树中较大的深度
            int max = leftDeep > rightDeep ? leftDeep : rightDeep;
            // 返回其左右子树中较大的深度 + 1
            return max + 1;
        }
    }

    // 实现先序遍历
    // 1、访问根节点
    // 2、递归遍历左子树
    // 3、递归遍历右子树
    public List<TreeNode> preIterator() {
        return preIterator(root);
    }

    private List<TreeNode> preIterator(TreeNode node) {

        List<TreeNode> list = new ArrayList<TreeNode>();
        // 处理根节点
        list.add(node);

        // 递归处理左子树
        if (node.left != null) {
            list.addAll(preIterator(node.left));
        }

        // 递归处理右子树
        if (node.right != null) {
            list.addAll(preIterator(node.right));
        }

        return list;

    }

    // 实现中序遍历
    // 1、递归遍历左子树
    // 2、访问根节点
    // 3、递归遍历右子树
    public List<TreeNode> inIterator() {
        return inIterator(root);
    }

    private List<TreeNode> inIterator(TreeNode node) {

        List<TreeNode> list = new ArrayList<TreeNode>();

        // 递归处理左子树
        if (node.left != null) {
            list.addAll(inIterator(node.left));
        }

        // 处理根节点
        list.add(node);

        // 递归处理右子树
        if (node.right != null) {
            list.addAll(inIterator(node.right));
        }

        return list;

    }

    // 实现后序遍历
    // 1、递归遍历左子树
    // 2、递归遍历右子树
    // 3、访问根节点
    public List<TreeNode> postIterator() {
        return postIterator(root);
    }

    private List<TreeNode> postIterator(TreeNode node) {

        List<TreeNode> list = new ArrayList<TreeNode>();

        // 递归处理左子树
        if (node.left != null) {
            list.addAll(postIterator(node.left));
        }

        // 递归处理右子树
        if (node.right != null) {
            list.addAll(postIterator(node.right));
        }

        // 处理根节点
        list.add(node);

        return list;

    }

    // 实现广度优先遍历
    // 广度优先遍历又称为按层遍历，整个遍历算法先遍历二叉树的第一层（根节点），再遍历根节点的两个子节点（第二层），以此类推
    public List<TreeNode> breadthFirst() {

        Queue<TreeNode> queue = new ArrayDeque<TreeNode>();
        List<TreeNode> list = new ArrayList<TreeNode>();
        if (root != null) {
            // 将根元素加入“队列”
            queue.offer(root);
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            // 将该队列的“队尾”的元素添加到List中
            list.add(queue.peek());
            TreeNode p = queue.poll();
            // 如果左子节点不为null，将它加入“队列”
            if (p.left != null) {
                queue.offer(p.left);
            }
            // 如果右子节点不为null，将它加入“队列”
            if (p.right != null) {
                queue.offer(p.right);
            }
        }
        return list;
    }

}