二叉树的java实现

树是一种重要的非线性数据结构,二叉树又是每个节点最多只有两个字节点的树。每一层的节点从左至右顺序排列叫做有序二叉树
二叉树主要用途用于排序和查找。

以下是java实现的,给定一个无序的数字集合,将他们生成二叉树,排序,并且可以查询某个数字是否在树中。




package com.tree;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

/**
* yuyong 2012-11-2
*/
public class BinaryTree {
public LinkedList list=new LinkedList();
public TreeNode root;
public BinaryTree(Double[] objs){
for(Double obj:objs){
if(root==null){
root=new TreeNode(obj);
}else
add(obj,root);
}
sort(root);
}

private void add(Double obj,TreeNode node){
int result=node.value.compareTo(obj);
if(result>0){
if(node.left==null)
node.left=new TreeNode(obj);
else
add(obj,node.left);
}else if(result==0){
node.count++;
}else if(result <0){
if(node.right==null)
node.right=new TreeNode(obj);
else
add(obj,node.right);
}
}

private void sort(TreeNode node){
if(node.left!=null){
sort(node.left);
}
for(int i=1;i<=node.count;i++){
list.addLast(node.value);
}
if(node.right!=null){
sort(node.right);
}
}

public boolean search(TreeNode node,double value){
if(node.value==value)
return true;
else{
if(node.value>value)
if(node.left!=null)
search(node.left,value);
else{
if(node.right!=null)
search(node.right,value);
}
}
return false;

}

class TreeNode{
public Double value;
public int count=1;
public TreeNode left;
public TreeNode right;

public TreeNode(Double value){
if(this.value==value)
count++;
this.value=value;
}
}

public static void main(String args[]){
Double[] v=new Double[10];
double j = 0;
for(int i=0;i<10;i++){
v[i]=Math.random()*10.0;
if(i==0)
j=v[i];
}
BinaryTree tree=new BinaryTree(v);
System.out.println(tree.list);
System.out.println(tree.search(tree.root,j));
System.out.println(tree.search(tree.root,12));
}

}



输出 [0.46790557311640946, 1.8071286450071067, 3.3232331287984884, 3.8719511345032886, 4.324591780113119, 5.4900862924918705, 5.5018668278276035, 5.834691623616115, 6.31628258744162, 7.180319020755257]
true
false

add方法是添加节点到树中,取数字集合的第一个数字为整棵树的跟节点。然后依次取后面的数字,从根节点开始进行比较,如果大于节点,就到节点的右子树中进行比较,如果小于根节点,就到节点的左子树中进行比较,直到找不到节点的时候,就在相应位置生成一个新的节点。如果找到和他相同的值的节点,就此节点记录相同值的次数。这样比数字集合第一个数字小的数字都在根节点的左子树中,比他大的数字都在根节点的右子树中。

sort方法是从先取出左子树的节点,取出中间节点,取出右子树节点,如此方式从根节点开始,这样最后得到的是升序的数字集合

search方法是将要查询的数字和中间节点进行比较。比中间节点值大就到右子树中如此查询,反之就到左子树中如此查询。
平衡二叉树(AVL树)是一种自平衡的二叉搜索树,它的左子树和右子树的高度差不超过1。在Java中,可以通过以下步骤实现平衡二叉树: 1. 定义节点类:首先定义一个节点类,包含节点值、左子节点和右子节点等属性。 ```java class Node { int value; Node left; Node right; public Node(int value) { this.value = value; this.left = null; this.right = null; } } ``` 2. 实现平衡二叉树类:创建一个平衡二叉树类,包含插入节点、删除节点、旋转操作等方法。 ```java class AVLTree { private Node root; // 插入节点 public void insert(int value) { root = insertNode(root, value); } private Node insertNode(Node root, int value) { if (root == null) { return new Node(value); } if (value < root.value) { root.left = insertNode(root.left, value); } else if (value > root.value) { root.right = insertNode(root.right, value); } else { // 如果存在相同值的节点,可以根据需求进行处理 return root; } // 更新节点的高度 root.height = 1 + Math.max(getHeight(root.left), getHeight(root.right)); // 平衡操作 int balance = getBalance(root); // 左左情况,进行右旋操作 if (balance > 1 && value < root.left.value) { return rightRotate(root); } // 右右情况,进行左旋操作 if (balance < -1 && value > root.right.value) { return leftRotate(root); } // 左右情况,先左旋再右旋 if (balance > 1 && value > root.left.value) { root.left = leftRotate(root.left); return rightRotate(root); } // 右左情况,先右旋再左旋 if (balance < -1 && value < root.right.value) { root.right = rightRotate(root.right); return leftRotate(root); } return root; } // 删除节点 public void delete(int value) { root = deleteNode(root, value); } private Node deleteNode(Node root, int value) { // 空树或未找到节点 if (root == null) { return root; } if (value < root.value) { root.left = deleteNode(root.left, value); } else if (value > root.value) { root.right = deleteNode(root.right, value); } else { // 找到要删除的节点 // 节点只有一个子节点或无子节点 if (root.left == null || root.right == null) { Node temp = null; if (temp == root.left) { temp = root.right; } else { temp = root.left; } // 无子节点的情况 if (temp == null) { temp = root; root = null; } else { // 一个子节点的情况 root = temp; } } else { // 节点有两个子节点,找到右子树中最小的节点 Node temp = minValueNode(root.right); // 将右子树中最小节点的值赋给要删除的节点 root.value = temp.value; // 删除右子树中最小的节点 root.right = deleteNode(root.right, temp.value); } } // 更新节点的高度 root.height = 1 + Math.max(getHeight(root.left), getHeight(root.right)); // 平衡操作 int balance = getBalance(root); // 左左情况,进行右旋操作 if (balance > 1 && getBalance(root.left) >= 0) { return rightRotate(root); } // 左右情况,先左旋再右旋 if (balance > 1 && getBalance(root.left) < 0) { root.left = leftRotate(root.left); return rightRotate(root); } // 右右情况,进行左旋操作 if (balance < -1 && getBalance(root.right) <= 0) { return leftRotate(root); } // 右左情况,先右旋再左旋 if (balance < -1 && getBalance(root.right) > 0) { root.right = rightRotate(root.right); return leftRotate(root); } return root; } // 获取节点的高度 private int getHeight(Node node) { if (node == null) { return 0; } return node.height; } // 获取节点的平衡因子 private int getBalance(Node node) { if (node == null) { return 0; } return getHeight(node.left) - getHeight(node.right); } // 右旋操作 private Node rightRotate(Node y) { Node x = y.left; Node T2 = x.right; x.right = y; y.left = T2; y.height = Math.max(getHeight(y.left), getHeight(y.right)) + 1; x.height = Math.max(getHeight(x.left), getHeight(x.right)) + 1; return x; } // 左旋操作 private Node leftRotate(Node x) { Node y = x.right; Node T2 = y.left; y.left = x; x.right = T2; x.height = Math.max(getHeight(x.left), getHeight(x.right)) + 1; y.height = Math.max(getHeight(y.left), getHeight(y.right)) + 1; return y; } // 获取最小值节点 private Node minValueNode(Node node) { Node current = node; while (current.left != null) { current = current.left; } return current; } } ``` 以上是一个简单的平衡二叉树Java实现,包括插入节点、删除节点、旋转操作等方法。你可以根据需要进行调整和扩展。
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