【Java数据结构】——二叉搜索树

news2024/9/30 21:34:37

目录

🎈概念

🎈操作-查找

🎈操作-插入

🎈操作-删除(难点)


🎈概念

二叉搜索树又称二叉排序树,它或者是一棵空树,或者是具有以下性质的二叉树 :
  • 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

二叉搜索树  左<根<右

{5,3,4,1,7,8,2,6,0,9} 如何创建成上面的二叉搜索树,使每个子树的左孩子<根<右孩子(前提是左孩子和右孩子都不为空的情况下)

🎈操作-查找

我们根据上述的红色文字进行搜索查找。

 public boolean search(int key) {
        TreeNode cur = root;
        while (cur != null) {
            //如果值小于关键字,那么去二叉树的右边
            if (cur.val < key) {
                cur = cur.right;
                //如果值大于关键字,那么去二叉树的左边
            } else if (cur.val > key) {
                cur = cur.left;
            } else {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

🎈操作-插入

思路:如果这个树是空树,我们就直接插入

           如果这个树不是空树,按照查找的逻辑进行插入位置,插入新结点。

  • 如果根节点==val 返回false 
  • 如果根节点< val  去cur左子树查找
  • 如果根节点>val   去cur右子树查找

cur==null的时候,我们就要插入该节点(但是我们发现,如果遇到cur==null的时候,cur到了空的地方去,那谁记录cur的父节点呢?怎么给节点给cur所在位置呢?

我来用图给你们展示一下

此时我们通过cur=cur.left ,cur到了null的位置,然后我们要进行,插入值,该如何插入呢,此时我们就得给cur的父节点也记录下来,然后让node=parent.left。


    /**
     * 插入
     *
     * @param val
     * @return true 表示插入成功, false 表示插入失败
     */
    public boolean insert(int val) {
        //如果是空树,那么就将val直接给根
        if (root == null) {
            root = new TreeNode(val);
            return true;
        }
        TreeNode cur = root;
        TreeNode parent = null;
        while (cur != null) {
            if (val < cur.val) {
                parent = cur;
                cur = cur.left;
            } else if (val > cur.val) {
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            } else {
                return false;
            }
        }
        //上面并没有将新的节点插入进去
        //我们看到上面不管是cur.right还是cur.left赋值给cur后,cur=null,此时的值并没有插入进行,而是判空结束了
        TreeNode node = new TreeNode(val);
        if (parent.val > val) {
            //插入到左边
            parent.left = node;
        } else {
            parent.right = node;
        }
        //我们看到parent的作用其实就是当cur==null的时候
        //我们需要插入
        return true;
    }

🎈操作-删除(难点)

设待删除结点为 cur, 待删除结点的双亲结点为 parent

1. cur.left == null
  • 1. cur root,则 root = cur.right
  • 2. cur 不是 rootcur parent.left,则 parent.left = cur.right
  • 3. cur 不是 rootcur parent.right,则 parent.right = cur.right
如果cur的左边空
cur在parent的左边,但是cur的左边空,那么我们将cur的右边节点给parent的左边
cur在parent的右边,但是cur的左边空,那么我们将cur的右边节点给parent的右边
(cur在parent的哪一边,就将cur左右哪一个不为空的节点给parent的哪一边)
2. cur.right == null
  • 1. cur root,则 root = cur.left
  • 2. cur 不是 rootcur parent.left,则 parent.left = cur.left
  • 3. cur 不是 rootcur parent.right,则 parent.right = cur.left

cur左边为空,那么就将cur的左边节点 要么给parent的左边,那么parent的右边 //(取决于 cur在parent的哪一边)

3. cur.left != null && cur.right != null
  • 1. 需要使用替换法进行删除,即在它的右子树中寻找中序下的第一个结点(关键码最小),用它的值填补到被删除节点中,再来处理该结点的删除问题
要么在左树中找到最大值(左数最右边的值),要么在右数找到最小值(右数最左边值)



我们最终的目的是让cur的右节点给cur,然后让cur指向cur的右树的最大值。

这种情况下我们就要将,6给cur,然后让原先6对应的值置空。


用tp记录cur的位置,然后t是tp的右孩子,为什么选择右孩子呢?因为我们要删除cur对应的值,那么我们就有俩种选择  (要么cur左边的最大值,要么cur右边的最小值)

此时我选择是找cur右边的最小值进行。

t是cur的右边,然后我们要先判断一下 是否t的左边为不为空,如果不为空,那么我们就要进入左边,因为二叉搜索树的特点就是 左孩子<根节点<右孩子,所以我们当初就是要找到cur的右边的最小值,就是一直往cur右孩子的左边找,不为空,那么我们就要将6赋值给cur,然后让置空即可。

如果下面还有值,如果右节点有值,那么就将那个右值赋值,如果左节点有值,那么就将左值赋值。


    public void remove(int key){
        //移除之前我们需要找到这个key
        TreeNode cur = root;
        TreeNode parent=cur;
        while (cur != null) {
            //如果值小于关键字,那么去二叉树的右边
            if (cur.val < key) {
                parent=cur;
                cur = cur.right;
                //如果值大于关键字,那么去二叉树的左边
            } else if (cur.val > key) {
                parent=cur;
                cur = cur.left;
            } else {
              //开始删除
                removeNode(cur,parent);
            }
        }
    }
    public void removeNode(TreeNode cur,TreeNode parent){
        if(cur.left==null){
            //左树空
            if(cur==root){
                root=cur.right;
            } else if (cur==parent.left) {
                parent.left=cur.right;
            }else{
                parent.right=cur.right;
            }
            //如果cur的左边空
            //cur在parent的左边,但是cur的左边空,那么我们将cur的右边节点给parent的左边
            //cur在parent的右边,但是cur的左边空,那么我们将cur的右边节点给parent的右边
            //(cur在parent的哪一边,就将cur左右哪一个不为空的节点给parent的哪一边)
        } else if (cur.right==null) {
            //右数空
            if(cur==root){
                root=cur.left;
            } else if (cur==parent.left) {
                parent.left=cur.left;
            }else {
                parent.right=cur.left;
            }
            //cur左边为空,那么就将cur的左边节点 要么给parent的左边,那么parent的右边
            //(取决于 cur在parent的哪一边)
        } else {

            //要么在左树中找到最大值(左数最右边的值)
            //要么在右数找到最小值(右数最左边值)

            //cur俩边都不为空
            TreeNode tp=cur;
            TreeNode t=cur.right;
            //此时的cur'是关键字,cur的左右俩边都不为空,我们要将cur的右边值给到cur
            // (cur右节点的左节点不为空,我们就将
            if(t.left!=null){
                tp=t;
                t=t.left;
            }
            cur.val=t.val;
            //删除t
            //如果t在tp左边,将t的右边值给tp左边
            //如果t在tp右边,将t的右边值给tp的右边
            if(tp.left==t){
                tp.left=t.right;
            }else{
                tp.right=t.right;
            }
        }
    }

今天张老师生病了。

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