java二叉排序树

1.先看一个需求

给你一个数列 (7, 3, 10, 12, 5, 1, 9)，要求能够高效的完成对数据的查询和添加

2.解决方案分析

使用数组
数组未排序， 优点：直接在数组尾添加，速度快。 缺点：查找速度慢. [示意图]
数组排序，优点：可以使用二分查找，查找速度快，缺点：为了保证数组有序，在添加新数据时，找到插入位
置后，后面的数据需整体移动，速度慢。[示意图]

使用链式存储-链表
不管链表是否有序，查找速度都慢，添加数据速度比数组快，不需要数据整体移动。[示意图]

使用二叉排序树

3.二叉排序树介绍

二叉排序树：BST: (Binary Sort(Search) Tree), 对于二叉排序树的任何一个非叶子节点，要求左子节点的值比当
前节点的值小，右子节点的值比当前节点的值大。

特别说明：如果有相同的值，可以将该节点放在左子节点或右子节点

比如针对前面的数据 (7, 3, 10, 12, 5, 1, 9) ，对应的二叉排序树为

4.二叉排序树创建和遍历

一个数组创建成对应的二叉排序树，并使用中序遍历二叉排序树，比如: 数组为 Array(7, 3, 10, 12, 5, 1, 9) ， 创
建成对应的二叉排序树为 ：

5.二叉排序树的删除

二叉排序树的删除情况比较复杂，有下面三种情况需要考虑

1. 删除叶子节点 (比如：2, 5, 9, 12)
2. 删除只有一颗子树的节点 (比如：1)
3. 删除有两颗子树的节点. (比如：7, 3，10 )
4. 操作的思路分析
   

//对删除结点的各种情况的思路分析:
第一种情况:
删除叶子节点 (比如：2, 5, 9, 12)
思路
(1) 需求先去找到要删除的结点 targetNode
(2) 找到 targetNode 的 父结点 parent
(3) 确定 targetNode 是 parent 的左子结点 还是右子结点
(4) 根据前面的情况来对应删除
左子结点 parent.left = null
右子结点 parent.right = null;
第二种情况: 删除只有一颗子树的节点 比如 1
思路
(1) 需求先去找到要删除的结点 targetNode
(2) 找到 targetNode 的 父结点 parent
(3) 确定 targetNode 的子结点是左子结点还是右子结点
(4) targetNode 是 parent 的左子结点还是右子结点
(5) 如果 targetNode 有左子结点
5. 1 如果 targetNode 是 parent 的左子结点
parent.left = targetNode.left;
5.2 如果 targetNode 是 parent 的右子结点
parent.right = targetNode.left;
(6) 如果 targetNode 有右子结点
6.1 如果 targetNode 是 parent 的左子结点
parent.left = targetNode.right;
6.2 如果 targetNode 是 parent 的右子结点
parent.right = targetNode.right
情况三 ： 删除有两颗子树的节点. (比如：7, 3，10 )
思路
(1) 需求先去找到要删除的结点 targetNode
(2) 找到 targetNode 的 父结点 parent
(3) 从 targetNode 的右子树找到最小的结点
(4) 用一个临时变量，将 最小结点的值保存 temp = 11
(5) 删除该最小结点
(6) targetNode.value = temp

6.二叉排序树删除结点的代码实现:

public class BinarySortTreeDemo {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubint arr[] = { 7, 3, 10, 12, 5, 1, 9, 2 };BinarySortTree binarySortTree = new BinarySortTree();// 循环的添加结点到二叉树for (int i = 0; i < arr.length; i++) {binarySortTree.add(new Node(arr[i]));}// 中序遍历二叉排序树System.out.println("中序遍历二叉排序树");binarySortTree.infixOrder();// 1,3,5,7,9,10,12// 测试一下删除叶子节点
//		binarySortTree.delNode(2);
//		binarySortTree.delNode(1);binarySortTree.delNode(7);System.out.println("删除结点后");binarySortTree.infixOrder();}}//创建二叉排序树
class BinarySortTree {private Node root;// 查找要删除的结点public Node search(int value) {if (root == null) {return null;} else {return root.search(value);}}// 查找父结点public Node searchParent(int value) {if (root == null) {return null;} else {return root.searchParent(value);}}// 编写方法// 1.返回以node为根节点的二叉排序树的最小节点的值// 2.删除以node为根节点的二叉排序树的最小节点的值/*** * @param node 传入的结点（当作二叉排序树的根节点）* @return 返回的以node为结点的二叉树的最小结点的值*/public int delRightTreeMin(Node node) {Node target = node;// 循环的查找左节点，就会找到最小值while (target.left != null) {target = target.left;}// 这时target就指向了最小节点// 删除最小节点delNode(target.value);return target.value;}// 删除结点public void delNode(int value) {if (root == null) {return;} else {// 1.需要先去找到要删除的结点 targetNodeNode targetNode = search(value);// 如果没有找到要删除的结点if (targetNode == null) {return;}// 如果我们发现targetNode没有父结点if (root.left == null && root.right == null) {root = null;return;}// 去查找targetNode的父结点Node parent = searchParent(value);// 如果要删除的节点是叶子节点if (targetNode.left == null && targetNode.right == null) {// 判断targetNode是父结点的左指结点还是右子节点if (parent.left != null && parent.left.value == value) {// 是左指结点parent.left = null;} else if (parent.right != null && parent.right.value == value) {// 是右子结点parent.right = null;}} else if (targetNode.left != null && targetNode.right != null) {// 删除有两颗子树的节点int minVal = delRightTreeMin(targetNode.right);targetNode.value = minVal;} else {// 删除只有一颗子树的结点// 如果要删除的结点有左指结点if (targetNode.left != null) {// 如果targetNode是parent的左指结点if (parent.left.value == value) {parent.left = targetNode.left;} else {// targetNode是parent的右子结点parent.right = targetNode.left;}} else {// 如果要删除的节点有右子结点// 如果targetNode是parent的左指结点if (parent.left.value == value) {parent.left = targetNode.right;} else {// 如果targetNode是parent的右指结点parent.right = targetNode.right;}}}}}// 添加结点方法public void add(Node node) {if (root == null) {root = node;// 如果root为空则直接让root指向node} else {root.add(node);}}// 中序遍历public void infixOrder() {if (root != null) {root.infixOrder();} else {System.out.println("二叉排序树为空，不能遍历");}}
}//创建Node结点
class Node {int value;Node left;Node right;public Node(int value) {super();this.value = value;}// 查找要删除的结点/*** * @param value 希望删除的结点的值* @return 如果找到返回该节点，否则返回null*/public Node search(int value) {if (value == this.value) {return this;} else if (value < this.value) {// 如果查找的值小于当前节点，向左子树递归查找// 如果左子结点为空if (this.left == null) {return null;}return this.left.search(value);} else {// 如果查找的值不小于当前节点，向右子树递归查找if (this.right == null) {return null;}return this.right.search(value);}}// 查找要删除该节点的父节点/*** * @param value 要找到的结点的值* @return 返回的是要删除的结点的父节点，如果没有就返回null*/public Node searchParent(int value) {// 如果当前结点就是要删除的结点的父结点，就返回if ((this.left != null && this.left.value == value) || (this.right != null && this.right.value == value)) {return this;} else {// 如果要查找的值小于当前节点的值，并且当前节点的左指结点不为空if (value < this.value && this.left != null) {return this.left.searchParent(value);// 向左子树递归查找} else if (value >= this.value && this.right != null) {return this.right.searchParent(value);// 向右子树递归查找} else {return null;// 没有找到父结点}}}@Overridepublic String toString() {return "Node [value=" + value + "]";}// 添加结点方法// 递归的方式添加结点，需要满足二叉排序树的要求public void add(Node node) {if (node == null) {return;}// 判断传入结点的值，和当前子树的根结点的值关系if (node.value < this.value) {// 如果当前节点左子节点为nullif (this.left == null) {this.left = node;} else {// 递归的向左子树添加this.left.add(node);}} else {// 添加的结点的值大于当前节点的值if (this.right == null) {this.right = node;} else {// 递归向右子树添加this.right.add(node);}}}// 中序遍历public void infixOrder() {if (this.left != null) {this.left.infixOrder();}System.out.println(this);if (this.right != null) {this.right.infixOrder();}}
}