四、自己動手實現------------“二叉樹”

參考文章：

http://www.cnblogs.com/dawnyxl/p/9047437.html     java實現樹的一般操作

https://blog.csdn.net/u012152619/article/details/42059325          數據結構之二叉樹

https://blog.csdn.net/iaiti/article/details/10023115         數據結構 二叉樹及中序、先序和後序輸出

https://github.com/liuyubobobo/Play-with-Algorithms

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        上面是一些基本的代碼操作，實現二叉樹的邏輯結構。如果你不太懂數據結構中二叉樹的邏輯結構以及定義，就找書來看看，王道的，或者有質量的博客來看，這樣提升很快。

 

下面是實現的 二叉搜索樹 的  主體代碼部分 ，可能會用到 鏈表 的部分內容，參考《二、自己動手實現------------“鏈表”》

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Stack;

public class BST<E extends Comparable<E>> {

    private class Node{
        public E e;
        public Node left, right;

        public Node(E e){
            this.e = e;
            left = null;
            right = null;
        }
    }

    private Node root;
    private int size;

    public BST(){
        root = null;
        size = 0;
    }

    public int size(){
        return size;
    }

    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 向二分搜索樹中添加新的元素e
    public void add(E e){
        root = add(root, e);
    }

    // 向以node爲根的二分搜索樹中插入元素e，遞歸算法
    // 返回插入新節點後二分搜索樹的根
    private Node add(Node node, E e){

        if(node == null){
            size ++;
            return new Node(e);
        }

        if(e.compareTo(node.e) < 0)
            node.left = add(node.left, e);
        else if(e.compareTo(node.e) > 0)
            node.right = add(node.right, e);

        return node;
    }

    // 看二分搜索樹中是否包含元素e
    public boolean contains(E e){
        return contains(root, e);
    }

    // 看以node爲根的二分搜索樹中是否包含元素e, 遞歸算法
    private boolean contains(Node node, E e){

        if(node == null)
            return false;

        if(e.compareTo(node.e) == 0)
            return true;
        else if(e.compareTo(node.e) < 0)
            return contains(node.left, e);
        else // e.compareTo(node.e) > 0
            return contains(node.right, e);
    }

    // 二分搜索樹的前序遍歷
    public void preOrder(){
        preOrder(root);
    }

    // 前序遍歷以node爲根的二分搜索樹, 遞歸算法
    private void preOrder(Node node){

        if(node == null)
            return;

        System.out.println(node.e);
        preOrder(node.left);
        preOrder(node.right);
    }

    // 二分搜索樹的非遞歸前序遍歷
    public void preOrderNR(){

        Stack<Node> stack = new Stack<>();
        stack.push(root);
        while(!stack.isEmpty()){
            Node cur = stack.pop();
            System.out.println(cur.e);

            if(cur.right != null)
                stack.push(cur.right);
            if(cur.left != null)
                stack.push(cur.left);
        }
    }

    // 二分搜索樹的中序遍歷
    public void inOrder(){
        inOrder(root);
    }

    // 中序遍歷以node爲根的二分搜索樹, 遞歸算法
    private void inOrder(Node node){

        if(node == null)
            return;

        inOrder(node.left);
        System.out.println(node.e);
        inOrder(node.right);
    }

    // 二分搜索樹的後序遍歷
    public void postOrder(){
        postOrder(root);
    }

    // 後序遍歷以node爲根的二分搜索樹, 遞歸算法
    private void postOrder(Node node){

        if(node == null)
            return;

        postOrder(node.left);
        postOrder(node.right);
        System.out.println(node.e);
    }

    // 二分搜索樹的層序遍歷
    public void levelOrder(){

        Queue<Node> q = new LinkedList<>();
        q.add(root);
        while(!q.isEmpty()){
            Node cur = q.remove();
            System.out.println(cur.e);

            if(cur.left != null)
                q.add(cur.left);
            if(cur.right != null)
                q.add(cur.right);
        }
    }

    // 尋找二分搜索樹的最小元素
    public E minimum(){
        if(size == 0)
            throw new IllegalArgumentException("BST is empty!");

        return minimum(root).e;
    }

    // 返回以node爲根的二分搜索樹的最小值所在的節點
    private Node minimum(Node node){
        if(node.left == null)
            return node;
        return minimum(node.left);
    }

    // 尋找二分搜索樹的最大元素
    public E maximum(){
        if(size == 0)
            throw new IllegalArgumentException("BST is empty");

        return maximum(root).e;
    }

    // 返回以node爲根的二分搜索樹的最大值所在的節點
    private Node maximum(Node node){
        if(node.right == null)
            return node;

        return maximum(node.right);
    }

    // 從二分搜索樹中刪除最小值所在節點, 返回最小值
    public E removeMin(){
        E ret = minimum();
        root = removeMin(root);
        return ret;
    }

    // 刪除掉以node爲根的二分搜索樹中的最小節點
    // 返回刪除節點後新的二分搜索樹的根
    private Node removeMin(Node node){

        if(node.left == null){
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size --;
            return rightNode;
        }

        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }

    // 從二分搜索樹中刪除最大值所在節點
    public E removeMax(){
        E ret = maximum();
        root = removeMax(root);
        return ret;
    }

    // 刪除掉以node爲根的二分搜索樹中的最大節點
    // 返回刪除節點後新的二分搜索樹的根
    private Node removeMax(Node node){

        if(node.right == null){
            Node leftNode = node.left;
            node.left = null;
            size --;
            return leftNode;
        }

        node.right = removeMax(node.right);
        return node;
    }

    // 從二分搜索樹中刪除元素爲e的節點
    public void remove(E e){
        root = remove(root, e);
    }

    // 刪除掉以node爲根的二分搜索樹中值爲e的節點, 遞歸算法
    // 返回刪除節點後新的二分搜索樹的根
    private Node remove(Node node, E e){

        if( node == null )
            return null;

        if( e.compareTo(node.e) < 0 ){
            node.left = remove(node.left , e);
            return node;
        }
        else if(e.compareTo(node.e) > 0 ){
            node.right = remove(node.right, e);
            return node;
        }
        else{   // e.compareTo(node.e) == 0

            // 待刪除節點左子樹爲空的情況
            if(node.left == null){
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null;
                size --;
                return rightNode;
            }

            // 待刪除節點右子樹爲空的情況
            if(node.right == null){
                Node leftNode = node.left;
                node.left = null;
                size --;
                return leftNode;
            }

            // 待刪除節點左右子樹均不爲空的情況

            // 找到比待刪除節點大的最小節點, 即待刪除節點右子樹的最小節點
            // 用這個節點頂替待刪除節點的位置
            Node successor = minimum(node.right);
            successor.right = removeMin(node.right);
            successor.left = node.left;

            node.left = node.right = null;

            return successor;
        }
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        generateBSTString(root, 0, res);
        return res.toString();
    }

    // 生成以node爲根節點，深度爲depth的描述二叉樹的字符串
    private void generateBSTString(Node node, int depth, StringBuilder res){

        if(node == null){
            res.append(generateDepthString(depth) + "null\n");
            return;
        }

        res.append(generateDepthString(depth) + node.e +"\n");
        generateBSTString(node.left, depth + 1, res);
        generateBSTString(node.right, depth + 1, res);
    }

    private String generateDepthString(int depth){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        for(int i = 0 ; i < depth ; i ++)
            res.append("--");
        return res.toString();
    }
}