二叉树算法算法【二叉树的创建、插入、删除、查找】

news2024/11/13 15:05:39

一、原理

1.1、二叉排序树的插入

1.2、二叉树的删除

(1)删除度为0的节点,就是最后的叶子节点,直接删除就可以了.

(2)删除度为1的节点,就是爷爷节点接收孙子节点。

(3)删除度为2的节点就是找到该节点的前驱和后继,然后降当前节点与前驱节点的值交换,就变成了前面两度为0或者1的节点删除的情况,然后在进行删除就可以了。

二、代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;
/* 对二叉树的的操作 */

/* 二叉树的节点 */
typedef struct Node
{
	int key;
	struct Node* Lchild, * Rchild;
}g_Node;

/* 创建一个节点 */
g_Node* getNewNode(int key)
{
	g_Node* node = (g_Node*)malloc(sizeof(g_Node));

	node->key = key;
	node->Lchild = NULL;
	node->Rchild = NULL;
	return node;
}

/* 向树中某个节点后插入如一个随机数节点:采用递归的方式插入树中元素 */
//g_Node* insert(g_Node* root, int key)
//{
//	if (NULL == root)  return getNewNode(key);
//	//随机插入树的左边或者右边
//	if (rand() % 2)  root->Lchild = insert(root->Lchild, key);
//	else root->Rchild = insert(root->Rchild, key);
//	return root;
//}

/* 向树中插入顺序树:创建二叉树 */
g_Node* insert(g_Node* root, int key)
{
	if (NULL == root)  return getNewNode(key);
	//随机插入树的左边或者右边
	if (key < root->key)  root->Lchild = insert(root->Lchild, key);
	else root->Rchild = insert(root->Rchild, key);
	return root;
}

/* 从根节点清理掉一个树:采用递归深入清理的方式 */
void clear(g_Node* root)
{
	if (NULL == root) return;
	clear(root->Lchild);
	clear(root->Rchild);
	free(root);
	return;
}

/* 二叉树打印函数:采用递归的方式,向内打印 */
int tot = 0;
void displayTree_V2(g_Node* root) {
	if (root == NULL) return;
	int start, end;
	tot += 1;
	start = tot;
	if (root->Lchild) displayTree_V2(root->Lchild);
	if (root->Rchild) displayTree_V2(root->Rchild);
	tot += 1;
	end = tot;
	printf("%d : [%d, %d]\n", root->key, start, end);
	return;
}

#define MAX_NODE 20
void displayTree_V1(g_Node* root) {
	g_Node* queue[MAX_NODE + 5];
	int head, tail;
	head = tail = 0;
	queue[tail++] = root;
	while (head < tail) {
		g_Node* node = queue[head];
		printf("\nnode : %d\n", node->key);
		if (node->Lchild) {
			queue[tail++] = node->Lchild;
			printf("\t%d->%d (left)\n", node->key, node->Lchild->key);
		}
		if (node->Rchild) {
			queue[tail++] = node->Rchild;
			printf("\t%d->%d (right)\n", node->key, node->Rchild->key);
		}
		head++;    //如果打印到了结尾了,tail索引就不会在增加,但是head还是增加的,最终就会跳出循环
	}
	return;
}

/* 二叉树的查找:递归的方式向下查找 */
bool findBinaryTree(g_Node* root, int key)
{
	bool ret;
	if (NULL == root) return false;
	if (key == root->key) return true;
	if (key < root->key) ret = findBinaryTree(root->Lchild, key);
	else ret = findBinaryTree(root->Rchild, key);
	return ret;
}

/* 找到节点的前驱节点 */
g_Node* getProNode(g_Node* root)
{
	if (NULL == root) return root;
	root = root->Lchild;
	while (root) root = root->Rchild;
	return root;
}

/* 
 * 二叉树删除节点:
 * (1)删除度为0的节点
 * (2)删除度为1的节点
 * (3)删除度为2的节点:找到节点的前驱,之后与前驱节点交换,
 *					     降为删除度为0和度为1的节点。
 */
g_Node* deleteNodeTree(g_Node* root, int key)
{
	if (NULL == root) return root;
	if (key < root->key) root->Lchild = deleteNodeTree(root->Lchild, key);
	else if(key>root->key) root->Rchild = deleteNodeTree(root->Rchild, key);
	else {
		//删除度为0的节点
		if (root->Lchild == NULL && root->Rchild == NULL)   
		{
			free(root);   //直接删除
			return NULL;
		}    //删除度为1的节点
		else if (root->Lchild == NULL || root->Rchild == NULL)
		{   //root的子节点由root的父节点承接
			g_Node* temp = root->Lchild ? root->Lchild : root->Rchild;
			free(root);
			return temp;
		}
		else  //删除度为2的节点
		{
			g_Node* temp = getProNode(root);   //找到节点的前驱
			root->key = temp->key;   //与前驱交换key数值
			//继续递归调用,删除掉交换值后的节点,变成度为0、1的节点删除问题。
			root->Lchild = deleteNodeTree(root->Lchild, temp->key);
		}
	}
	return root;
}


int main()
{
	g_Node* root = NULL;
	for (int i = 0; i < MAX_NODE; i++)      //创建二叉树
	{
		root = insert(root, rand() % 100);
	}
	displayTree_V1(root);
	displayTree_V2(root);
	int data = rand() % 100;
	bool ret = findBinaryTree(root, data);
	printf("find:%d, %d\r\n", ret, data);
	deleteNodeTree(root, data);
	displayTree_V2(root);
	clear(root);
	return 0;
}

最终的运行结果如下所示:

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