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  • 数据结构和算法——二叉树


    1.树的优点

    有序数组: 查找很快,二分法实现的查找所需要的时间为O(logN),遍历也很快,但是在有序数组中插入,删除却需要先 找到位置,
           在把数组部分元素后移,效率并不高。


    链表: 链表的插入和删除都是很快速的,仅仅需要改变下引用值就行了,时间仅为O(1),但是在链表中查找数据却需要
           遍历所有的元素, 这个效率有些慢了。

    树的优点: 树结合了有序数组和链表的优点,可以实现快速的查找,也可以快速的删除,查找。


    树的一些专用术语:
    路径:
      顺着连接节点的边从一个节点到另一个节点的,所经过的所有节点的顺序排列就是路径。
    根:
      根即是树的顶端,一个树有且只有一个根,从根到所有节点的路径有且只有一条。
    父节点:
      每一个节点的连接的上一个节点即是该节点的父节点。
    子节点;
      每一个节点的向下连接的节点即是改节点的子节点
    子树:
      每个节点都可以认为是一个树的根,
    叶节点:
      就是没有子节点的节点
    层:
      一个节点的层数,从根节点到该节点有多少代,就是多少层

    二叉树:
      树种的节点可以有多个节点,二叉树是最多只能有2个节点的树。二叉树的两个节点被称为左子节点和右子节点。
     二叉树的节点是最多有2个子节点,但并不是必须有2个子节点。

    平衡树和非平衡树:
    如果一个树中存在一个或多个的子树,只有右子节点,或左子节点,那么这个树就是非平衡树。

    2.二叉搜索树:

    根节点的左右2个节点,小于根节点在放在左侧,大于根节点的放在右侧。
     

    <1>插入
    <2>查找
    <3>遍历
    1.中序遍历
    (1)调用自身遍历节点的左子树
    (2)访问这个节点
    (3)调用自身遍历节点的右子树
    如上图遍历过程:35,38,40,45,50,67,83
    2.前序遍历
    (1)访问这个节点
    (2)调用自身遍历节点的左子树
    (3)调用自身遍历节点的右子树
        如上图遍历过程:45,38,35,40,67,50,83

    3.后序遍历
    (1)调用自身遍历节点的左子树
    (2)调用自身遍历节点的右子树
    (3)访问这个节点
        如上图遍历过程:35,40,38,50,83,67,45

    <4>删除
         (1)删除叶节点(没有子节点的)
         (2)删除节点(一个子节点的)
         (3)删除节点(二个子节点的)
    <5>查找最大最小值

    3.二叉搜索树的代码实现
    树(Tree)的代码实现:
      Tree
    只需要有根节点,即可访问所有的子节点,这里可以简单的定义该类,只有一个变量Root.Root类型为Node(节点对象)
    该类可以实现一些操作方法大致如下:
    public class Tree {
    
        Node root;
    
        public Tree() {
        }
    
        /**
         *  删除节点
         * @param key
         */
        public  void deldte( int key){
    
        }
    
        /**
         *  查找节点
         *
         * @param key
         */
        public Node find(int key){
    
          
            return null;
        }
    
        /**
         *
         *
         * @param key   插入值
         * @param otherdata  插入的其他数据
         */
        public void insert( int key,int otherdata){
           
        
        }
    
    
        /**
         * 遍历二叉树
         */
    
        public void disPlayTree(Node node){
          
    }
    
    
    

      

     
    
    

      节点(Node)的代码实现

      Node 需要有数据项,有该类对象的左节点,右节点,还可以包含其他的数据项。实现大致如下:

    public class Node {
        /**
         * 数据项
         */
        int data;
        /**
         * 其他数据
         */
        int otherData;
        /**
         * 左节点
         */
        Node leftChild;
        /**
         * 右节点
         */
        Node rightChild;
    
        public Node() {
        }
    
    }
    

      

      Tree和Node实现后,那么便可以实现里面的操作方法了。

     find查找过程如图

    根据上图可以看出查找一个节点,最多比较次数为Tree的层数,其代码如下:
     /**
         *  查找节点
         *
         * @param key 查找的值,在该代码中为Node.data
         */
        public Node find(int key){
    
            Node current =root;
            while (current.data!=key){
                /**
                 * 小于当前节点的值,去left查找,否则去right
                 */
                if(key<current.data){
                    current=current.leftChild;
                }else {
                    current=current.rightChild;
                }
                /**
                 * 没查找到
                 */
                if(current==null){
                    return  null;
                }
    
            }
            return current;
        }
    
    
    

      

     
    
    

      insert插入,插入和查找基本过程差不多,仍然是比较数据项大小,小了放在左侧,大了放其右侧。

    其代码如:
     /**
         * @param key   插入值 node.data
         * @param otherdata  插入的其他数据  node.otherdata
         */
        public void insert( int key,int otherdata){
            Node newNode=new Node();
            newNode.data=key;
            newNode.otherData=otherdata;
            if(root==null){
                root=newNode;
            }else{
                Node current=root;
                Node parent;
                while (true)
                {
                    parent=current;
                    if(key<current.data){
                        current=current.leftChild;
                        if(current==null){
                            parent.leftChild=newNode;
                            return;
                        }
                    }else{
                        current=current.rightChild;
                        if(current==null){
                            parent.rightChild=newNode;
    
                            return;
                        }
                    }
                }
    
            }
    
    
        }
    
    
    

      

     
    
    

      遍历二叉搜索树

      二叉树的中序遍历过程是调用自身左子树,然后访问节点,在调用自身右子树。递归代码如下。而前序和后序的遍历只需要把中序遍历

      中的调用自身的递归和访问节点(就是打印那一行)翻翻顺序就ok了。

     /**
         * 递归遍历二叉树(中序)
         */
    
        public void disPlayTree(Node node){
            if(node!=null){
                if(node.leftChild!=null){
                    disPlayTree(node.leftChild);
                }
    
                Log.d("", "二叉树遍历: "+node.data);
                if(node.rightChild!=null){
                    disPlayTree(node.rightChild);
                }
    
            }
        }
    

      

      删除delete节点。如果待删除节点是叶节点(没有子节点),值直接把删除节点赋值为null即可。
      如果有一个子节点也简单,待删除的节点在删除节点的左侧(右侧),则把待删除节点的子树赋值给待删除节点父节点的
      左侧(右侧)。
      删除:如果删除节点右2个子节点,则需要先找到待删除节点的后续节点,即是比待删除节点次高的节点。
      如图:

      删除过程就是:87位后续节点,为50的右节点。62为87的左节点。89位87的右节点。


      删除:后续节点在左侧时:

    查找到后续节点是77,则50的右节点为77,79变成87的左节点,93还是83的右节点。62变成77的左节点。


      删除代码实现:
      1.获取后续节点
     /**
         * 获取后序节点
         */
        public  Node  getSuccessor(Node delNode){
            Node successorParent =delNode;
            Node successor=delNode;
            Node current=delNode.rightChild;
            while(current!=null){
                successorParent=successor;
                successor=current;
                current=current.leftChild;
            }
            if(successor!=delNode.rightChild){
                successorParent.leftChild=successor.rightChild;
               successor.rightChild=delNode.rightChild;
    
            }
            Log.d("二叉树遍历", "getSuccessor: "+successor.data);
            return successor;
        }
    
    
    

      

     
    
    

      删除节点:

      /**
         *  删除节点
         * @param key
         */
        public  boolean deldte( int key){
            Node current=root;
            Node parent=root;
            boolean isLeftChild=true;
            /**
             * 先把删除值的Node找出来
             */
            while(current.data!=key){
                parent=current;
                if(key<current.data){
                    isLeftChild=true;
                    current=current.leftChild;
                }else {
                    isLeftChild=false;
                    current=current.rightChild;
                }
                if(current==null){
                    return  false;
                }
    
            }         // while结束,查找到删除节点,就是current
    
            /**
             * 如果删除节点是叶节点
             */
    
            if(current.leftChild==null&&current.rightChild==null){
                if(current==root){
                    root=null;
                }else if(isLeftChild){
                    parent.leftChild=null;
                }else{
                    parent.rightChild=null;
                }
    
            }
    
            /**
             * 如果删除的节点没有rightChild,只有leftChild
             */
    
            else if(current.rightChild==null){
                if(current==root){
                    root=current.leftChild;
                }
                else  if(isLeftChild){
                    parent.leftChild=current.leftChild;
                }
                else {
                    parent.rightChild=current.leftChild;
                }
            }
    
            /**
             * 如果删除的节点只有rightChild
             */
            else if(current.leftChild==null){
                if(current==root){
                    root=current.rightChild;
                }
                else if(isLeftChild){
                    parent.leftChild=current.rightChild;
                }else{
                    parent.rightChild=current.rightChild;
                }
            }
    
            /**
             * 如果删除点有2个节点
             */
    
    
            else {
    
                /**
                 * 获取后续节点
                 */
                Node successor=getSuccessor(current);
                if(current==root){
                    root=successor;
                }else if( isLeftChild){
                    parent.leftChild=successor;
                }else{
                    parent.rightChild=successor;
                }
                successor.leftChild=current.leftChild;
    
    
            }
    
    
    
    
    
    
            return true;
        }
    

      

      找最大最小值:



      寻找最大最小值
    这个就简单了,从根节点一直找左节点直到没有左子节点,那么这个值就是最小值,反之就是最大值。

    4.小结:
    代码:
    http://pan.baidu.com/s/1miz8ocC
    View Code
    
    
    https://github.com/galibujianbusana/MyErChaShu
    View Code


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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/galibujianbusana/p/6576866.html
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