【PTA数据结构 | C语言版】二叉查找树的操作

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题目

请编写程序，实现二叉查找树的插入、删除、查找操作，并完成简单的测试。

输入格式：
输入首先给出一个正整数 n（≤10），随后一行给出 n 个不重复的整数。最后一行给出一个测试用的整数 key。

输出格式：
执行以下操作并输出：

将给出的 n 个不重复的整数顺次插入一棵初始为空的二叉查找树。
查找 key 是否在树中。如果找到了，在一行中输出 Found key = key；否则输出 NotFound.。
将 key 从树中删除。注意：如果要求从树中删除一个不存在的结点，应该在一行中输出错误信息 错误：x不在树中。，其中 x 是被要求删除的结点键值。
再次查找 key 是否在树中。如果找到了，在一行中输出 Found key = key；否则输出 NotFound.。

输入样例 1：
8
4 3 6 8 7 1 2 5
5

输出样例 1：
Found key = 5
NotFound.

输入样例 2：
8
4 3 6 8 7 1 2 5
9

输出样例 2：
NotFound.
错误：9不在树中。
NotFound.

代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 二叉查找树节点结构
typedef struct Node {
    int data;
    struct Node *left;
    struct Node *right;
} Node;

// 创建新节点
Node* createNode(int data) {
    Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->left = NULL;
    newNode->right = NULL;
    return newNode;
}

// 插入节点到BST
Node* insert(Node *root, int data) {
    if (root == NULL) {
        return createNode(data);
    }
    if (data < root->data) {
        root->left = insert(root->left, data);
    } else if (data > root->data) {
        root->right = insert(root->right, data);
    }
    return root;
}

// 查找BST中的节点
int search(Node *root, int key) {
    if (root == NULL) {
        return 0; // 未找到
    }
    if (root->data == key) {
        return 1; // 找到
    } else if (key < root->data) {
        return search(root->left, key);
    } else {
        return search(root->right, key);
    }
}

// 找到以root为根的树中的最小值节点
Node* findMin(Node *root) {
    while (root->left != NULL) {
        root = root->left;
    }
    return root;
}

// 从BST中删除节点
Node* deleteNode(Node *root, int key, int *deleted) {
    if (root == NULL) {
        *deleted = 0; // 未找到要删除的节点
        return NULL;
    }
    
    if (key < root->data) {
        root->left = deleteNode(root->left, key, deleted);
    } else if (key > root->data) {
        root->right = deleteNode(root->right, key, deleted);
    } else {
        // 找到要删除的节点
        *deleted = 1;
        
        // 情况1：叶子节点或只有一个子节点
        if (root->left == NULL) {
            Node *temp = root->right;
            free(root);
            return temp;
        } else if (root->right == NULL) {
            Node *temp = root->left;
            free(root);
            return temp;
        }
        
        // 情况2：有两个子节点
        // 找到右子树中的最小值节点
        Node *temp = findMin(root->right);
        // 用最小值替换当前节点数据
        root->data = temp->data;
        // 删除右子树中的最小值节点
        root->right = deleteNode(root->right, temp->data, deleted);
    }
    return root;
}


int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);
    
    Node *root = NULL;
    // 插入n个整数到BST
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int data;
        scanf("%d", &data);
        root = insert(root, data);
    }
    
    int key;
    scanf("%d", &key);
    
    // 第一次查找
    if (search(root, key)) {
        printf("Found key = %d\n", key);
    } else {
        printf("NotFound.\n");
    }
    
    // 删除节点
    int deleted;
    root = deleteNode(root, key, &deleted);
    if (!deleted) {
        printf("错误：%d不在树中。\n", key);
    }
    
    // 第二次查找
    if (search(root, key)) {
        printf("Found key = %d\n", key);
    } else {
        printf("NotFound.\n");
    }
    
    return 0;
}