算法(第四版)学习笔记之java实现二叉查找树

标签：二叉树   二叉查找树   java   数据结构   

二叉查找树：是一棵二叉树，其中每个结点都含有一个键以及相关联的一个值且每个结点的键都大于其左子树中的任意结点的键而小于其右子树中的任意结点的键。

二叉查找树的每个方法功能原理都在代码中有详细的解释，下面来看代码：

/**
 * 
 * @author seabear
 * 二叉查找树
 * @param <Key>
 * @param <Value>
 */

public class BTS<Key extends Comparable<Key>,Value> {
	
	//定义树
	public class Node
	{
		//左结点
		private Node left;
		//右结点
		private Node right;
		private Key key;
		private Value value;
		private int N;
		
		public Node(Key key,Value value,int N)
		{
			this.key = key;
			this.value = value;
			this.N = N;
		}
	}
	//根结点
	private Node root;
	
	//获取树的大小
	public int size()
	{
		return size(root);
	}
	public int size(Node root)
	{
		if(root == null)
		{
			return 0;
		}
		return root.N;
	}
	
	//根据键获取相关联的值
	public Value get(Key key)
	{
		return get(root,key);
	}
	public Value get(Node root,Key key)
	{
		if(root == null)
		{
			return null;
		}
		//判断被查找键与当前结点键的大小
		int cmp = root.key.compareTo(key);
		//若被查找的键小于当前结点键，则继续在当前结点的左子树上查找
		if(cmp < 0)
		{
			return get(root.left,key);
		}
		//若被查找的键大于当前结点的键，则继续在当前结点的右子树上查找
		else if(cmp > 0)
		{
			return get(root.right,key);
		}
		//若相等，则返回相关联的值
		else
		{
			return root.value;
		}
	}
	
	//向树中添加键值对，并插入在合适的位置
	public void put(Key key,Value value)
	{
		root = put(root,key,value);
	}
	public Node put(Node root,Key key,Value value)
	{
		if(root == null)
		{
			return new Node(key,value,1);
		}
		//插入的键与当前结点的键进行比较
		int cmp = root.key.compareTo(key);
		//若插入的键小于当前结点的键，则继续向当前结点的左子树中插入
		if(cmp < 0)
		{
			root.left = put(root.left,key,value);
		}
		//若插入的键大于当前结点的键，则继续向当前结点的右子树中插入
		else if(cmp > 0)
		{
			root.right = put(root.right,key,value);
		}
		//若查找到相同的键时，则将插入的键相关联的值替换掉当前结点的键相关联的值
		else
		{
			root.value = value;
		}
		//将树的大小加1
		root.N = size(root.left) + size(root.right) + 1;
		return root;
	}
	
	//获取树中最小的键
	public Key min()
	{
		return min(root).key;
	}
	public Node min(Node x)
	{
		//若当前结点的左子树为空时，则表明当前结点的键是树中最小的键，返回该结点
		if(x.left == null)
		{
			return x;
		}
		//否则继续向当前结点的左子树查找
		return min(x.left);
	}
	
	//对给定键进行向下取整
	//如果给定的键小于二叉查找树的根结点的键，
	//那么小于等于key的最大键floor(key)一定在根结点的左子树中；
	//如果给定的键大于二叉查找树的根结点的键，
	//那么只有当根结点右子树中存在小于等于key的结点时，
	//小于等于key的最大键才会出现在右子树中，
	//否则根结点就是小于等于key的最大键。
	public Key floor(Key key)
	{
		Node x = floor(root,key);
		if(x == null)
		{
			return null;
		}
		return x.key;
	}
	public Node floor(Node root,Key key)
	{
		if(root == null)
		{
			return null;
		}
		int cmp = key.compareTo(root.key);
		//如果相等，则返回当前结点
		if(cmp == 0)
		{
			return root;
		}
		//给定键小于当前结点的键时，继续递归查找当前结点的左子树
		else if(cmp < 0)
		{
			return floor(root.left,key);
		}
		//给定键大于当前结点的键时，向当前结点的右子树继续遍历，并将结点返回给t
		Node t = floor(root.right,key);
		//若t不为空，则说明右子树中存在小于等于key的最大键，返回t
		if(t != null)
		{
			return t;
		}
		//否则返回当前结点
		else
		{
			return root;
		}
	}
	
	//查找排位为key的键
	
	
	
	public Key select(int key)
	{
		return select(root,key).key;
	}
	public Node select(Node x,int key)
	{
		if(x == null)
		{
			return null;
		}
		int size = size(x.left);
		//如果key小于左子树中的结点数size，那么就继续递归地在左子树中查找排名为k的键
		if(key < size)
		{
			return select(x.left,key);
		}
		//如果key大于size，我们就递归地在右子树中查找排名为k-t-1的键
		else if(key > size)
		{
			return select(x.right,key - size - 1);
		}
		//如果size等于key，返回当前根结点中的键
		else
		{
			return x;
		}
	}
	
	//根据给定键返回键在树中的排名
	public int rank(Key key)
	{
		return rank(root,key);
	}
	
	public int rank(Node x,Key key)
	{
		if(x == null)
		{
			return 0;
		}
		int cmp = key.compareTo(x.key);
		//如果给定键小于当前结点的键，则递归地向左子树比较并返回该键在左子树中的排名
		if(cmp < 0)
		{
			return rank(x.left,key);
		}
		//如果给定键大于当前结点的键，则返回左子树中的结点总数加上1(根结点)再加上右子树中的排名(递归计算)
		else if(cmp > 0)
		{
			return 1 + size(x.left) + rank(x.right,key);
		}
		//若相等，则返回当前结点左子树中的结点总数
		else
		{
			return size(x.left);
		}
	}
	
	//删除最小键
	public void deleteMin()
	{
		deleteMin(root);
	}
	public Node deleteMin(Node x)
	{
		//若当前结点的左子树为空，则返回当前结点的右子树的结点
		if(x.left == null)
		{
			return x.right;
		}
		//若当前结点的左子树不为空，则继续深入当前结点的左子树直至遇到空左子树
		//进行回溯时将该结点的链接指向该结点的右子树
		x.left = deleteMin(x.left);
		//重新计算树的大小
		x.N = size(x.left) + size(x.right) + 1;
		return x;
	}
	
	//删除给定键
	
	public void delete(Key key)
	{
		root = delete(root,key);
	}
	public Node delete(Node x,Key key)
	{
		if(x == null)
		{
			return null;
		}
		int cmp = key.compareTo(x.key);
		//若给定键小于当前结点的键，则继续深入当前结点的左子树
		if(cmp < 0)
		{
			x.left = delete(x.left,key);
		}
		//若给定键大于当前结点的键，则继续深入当前结点的右子树
		else if(cmp > 0)
		{
			x.right = delete(x.right,key);
		}
		//若相等
		else
		{
			//如果当前结点的左子树为空，则返回当前结点的右子树结点
			if(x.left == null)
			{
				return x.right;
			}
			//如果当前结点的右子树为空，则返回当前结点的左子树结点
			if(x.right == null)
			{
				return x.left;
			}
			//否则的话：
			//1.将指向即将被删除的结点的链接保存为t
			Node t = x;
			//2.将x指向它的后继结点min(t.right)
			x = min(t.right);
			//3.将x的右链接(原本指向一棵所有结点都大于x.key的二叉查找树)指向deleteMin(t.right)，也就是在
			//删除后所有的结点仍然都大于x.key的子二叉查找树
			x.right = deleteMin(t.right);
			//4.将x的左链接(本为空)设为t.left(其下所有的键都小于被删除的结点和它的后继结点)
			x.left = t.left;
		}
		//重新计算树的大小
		x.N = size(x.left) + size(x.right) + 1;
		return x;
	}
		
}

算法(第四版)学习笔记之java实现二叉查找树

标签：二叉树   二叉查找树   java   数据结构   

原文地址：http://blog.csdn.net/l243225530/article/details/47127091