1. package com.tomsnail.data.tree;
  2. /**
  3.  * AVL二叉平衡树
  4.  * @author tomsnail
  5.  * @date 2015年3月30日 下午4:35:50
  6.  */
  7. public class AVLTree {
  8.  
  9.     /**
  10.      * 根节点
  11.      * @author tomsnail
  12.      * @date 2015年3月30日 下午4:36:54
  13.      */
  14.     private AVLNode rootNode;
  15.  
  16.     private String bulidType = "";
  17.  
  18.     /**
  19.      * 增加一个节点
  20.      * @author tomsnail
  21.      * @date 2015年3月30日 下午4:36:08
  22.      */
  23.     public void add(int value){
  24.         AVLNode subNode = null;
  25.         if(rootNode==null){
  26.             subNode  = new AVLNode(value);
  27.             rootNode = subNode;
  28.         }else{
  29.             subNode = addNode(rootNode,value);
  30.         }
  31.         reBuild(subNode);
  32.  
  33.     }
  34.  
  35.     private AVLNode addNode(AVLNode node,int value){
  36.         AVLNode subNode = null;
  37.         if(node.getValue()>value){
  38.             if(node.getLeftNode()==null){
  39.                 subNode = new AVLNode(value);
  40.                 node.setLeftNode(subNode);
  41.             }else{
  42.                 subNode = addNode(node.getLeftNode(), value);
  43.             }
  44.         }
  45.         if(node.getValue()<value){
  46.             if(node.getRightNode()==null){
  47.                 subNode = new AVLNode(value);
  48.                 node.setRightNode(subNode);
  49.             }else{
  50.                 subNode = addNode(node.getRightNode(),value);
  51.             }
  52.         }
  53.         return subNode;
  54.     }
  55.     /**
  56.      * 重平衡树
  57.      * @author tomsnail
  58.      * @date 2015年3月30日 下午5:42:00
  59.      */
  60.     private void reBuild(AVLNode node){
  61.         if(node!=null){
  62.             AVLNode tempRootNode = findTempRootNode(node);
  63.             if(tempRootNode!=null){
  64.                 if(bulidType.equals("ll")){
  65.                     Lrotate(node,tempRootNode);
  66.                 }else if(bulidType.equals("rr")){
  67.                     Rrotate(node,tempRootNode);
  68.                 }else if(bulidType.equals("lr")){
  69.                     Rrotate(node,tempRootNode.getLeftNode());
  70.                     Lrotate(node,tempRootNode);
  71.                 }else if(bulidType.equals("rl")){
  72.                     Lrotate(node,tempRootNode.getRightNode());
  73.                     Rrotate(node,tempRootNode);
  74.                 }
  75.                 reBuild(tempRootNode);
  76.             }
  77.         }
  78.     }
  79.     /**
  80.      * 右旋
  81.      * @author tomsnail
  82.      * @date 2015年3月30日 下午9:23:28
  83.      */
  84.     private void Rrotate(AVLNode node,AVLNode tempRootNode){
  85.         AVLNode rotateNode = tempRootNode.getRightNode();//旋转节点
  86.         AVLNode rootNode = tempRootNode.getRootNode();//主根节点
  87.         String type = "";
  88.         if(rootNode!=null){
  89.             if(rootNode.getLeftNode()==tempRootNode){
  90.                 type="l";
  91.             }else{
  92.                 type="r";
  93.             }
  94.         }
  95.         AVLNode adjustNode = rotateNode.getLeftNode();//调整节点
  96.         rotateNode.setLeftNode(tempRootNode);
  97.         tempRootNode.setRightNode(null);
  98.         if(adjustNode!=null){
  99.             tempRootNode.setRightNode(adjustNode);
  100.         }
  101.         if(rootNode==null){
  102.             rotateNode.setRootNode(null);
  103.             this.rootNode = rotateNode;
  104.         }
  105.         if(type.equals("r")){
  106.             rootNode.setRightNode(rotateNode);
  107.         }else if(type.equals("l")){
  108.             rootNode.setLeftNode(rotateNode);
  109.         }
  110.     }
  111.     /**
  112.      * 左旋
  113.      * @author tomsnail
  114.      * @date 2015年3月30日 下午9:23:28
  115.      */
  116.     private void Lrotate(AVLNode node,AVLNode tempRootNode){
  117.         AVLNode rotateNode = tempRootNode.getLeftNode();//旋转节点
  118.         AVLNode rootNode = tempRootNode.getRootNode();//主根节点
  119.         String type = "";
  120.         if(rootNode!=null){//子树类型
  121.             if(rootNode.getLeftNode()==tempRootNode){
  122.                 type="l";
  123.             }else{
  124.                 type="r";
  125.             }
  126.         }
  127.         AVLNode adjustNode = rotateNode.getRightNode();//调整节点
  128.         rotateNode.setRightNode(tempRootNode);
  129.         tempRootNode.setLeftNode(null);
  130.         if(adjustNode!=null){
  131.             tempRootNode.setLeftNode(adjustNode);
  132.         }
  133.         if(rootNode==null){
  134.             rotateNode.setRootNode(null);
  135.             this.rootNode = rotateNode;
  136.         }
  137.         if(type.equals("r")){
  138.             rootNode.setRightNode(rotateNode);
  139.         }else if(type.equals("l")){
  140.             rootNode.setLeftNode(rotateNode);
  141.         }
  142.     }
  143.  
  144.     /**
  145.      * 查找最小不平衡的根节点
  146.      * @author tomsnail
  147.      * @date 2015年3月30日 下午5:40:55
  148.      */
  149.     private AVLNode findTempRootNode(AVLNode node){
  150.         AVLNode noB = getNoBalance(node);
  151.         if(noB==null){
  152.             return null;
  153.         }
  154.         if(isTypeLL(noB)){
  155.             bulidType = "ll";
  156.         }else if(isTypeRR(noB)){
  157.             bulidType = "rr";
  158.         }else if(isTypeLR(noB)){
  159.             bulidType = "lr";
  160.         }else if(isTypeRL(noB)){
  161.             bulidType = "rl";
  162.         }
  163.         return noB;
  164.     }
  165.     //左左类型
  166.     private boolean isTypeLL(AVLNode noB){
  167.         try {
  168.             if(noB.getRightNode()==null&&noB.getLeftNode().getRightNode()==null&&!noB.getLeftNode().getLeftNode().hasSubNode()){
  169.                 return true;
  170.             }
  171.             if(noB.getRightNode()!=null&&noB.getLeftNode().getRightNode()!=null&&noB.getLeftNode().getLeftNode().hasSubNode()){
  172.                 return true;
  173.             }
  174.         } catch (Exception e) {
  175.         }
  176.         return false;
  177.     }
  178.     //右右类型
  179.     private boolean isTypeRR(AVLNode noB){
  180.         try {
  181.             if(noB.getLeftNode()==null&&noB.getRightNode().getLeftNode()==null&&!noB.getRightNode().getRightNode().hasSubNode()){
  182.                 return true;
  183.             }
  184.             if(noB.getLeftNode()!=null&&noB.getRightNode().getLeftNode()!=null&&noB.getRightNode().getRightNode().hasSubNode()){
  185.                 return true;
  186.             }
  187.         } catch (Exception e) {
  188.         }
  189.         return false;
  190.     }
  191.     //左右类型
  192.     private boolean isTypeLR(AVLNode noB){
  193.         try {
  194.             if(noB.getRightNode()==null&&noB.getLeftNode().getLeftNode()==null&&!noB.getLeftNode().getRightNode().hasSubNode()){
  195.                 return true;
  196.             }
  197.             if(noB.getRightNode()!=null&&noB.getLeftNode().getLeftNode()!=null&&noB.getLeftNode().getRightNode().hasSubNode()){
  198.                 return true;
  199.             }
  200.         } catch (Exception e) {
  201.         }
  202.         return false;
  203.     }
  204.     //右左类型
  205.     private boolean isTypeRL(AVLNode noB){
  206.         try {
  207.             if(noB.getLeftNode()==null&&noB.getRightNode().getRightNode()==null&&!noB.getRightNode().getLeftNode().hasSubNode()){
  208.                 return true;
  209.             }
  210.             if(noB.getLeftNode()!=null&&noB.getRightNode().getRightNode()!=null&&noB.getRightNode().getLeftNode().hasSubNode()){
  211.                 return true;
  212.             }
  213.         } catch (Exception e) {
  214.         }
  215.         return false;
  216.     }
  217.  
  218.     //获取不平衡的根节点
  219.     private AVLNode getNoBalance(AVLNode node){
  220.         if(node.getRootNode()==null){
  221.             return null;
  222.         }else{
  223.             if(!isBalance(node.getRootNode())){
  224.                 return node.getRootNode();
  225.             }else{
  226.                 return getNoBalance(node.getRootNode());
  227.             }
  228.         }
  229.     }
  230.  
  231.     /**
  232.      * 删除一个节点
  233.      * @author tomsnail
  234.      * @date 2015年3月30日 下午4:36:20
  235.      */
  236.     public void delete(int value){
  237.         AVLNode wantDeleteNode = find(value);
  238.         if(wantDeleteNode==null){
  239.             return;
  240.         }else{
  241.             if(wantDeleteNode.getLeftNode()==null&&wantDeleteNode.getRightNode()==null){//删除节点没有左右子树
  242.                 AVLNode rootNode = wantDeleteNode.getRootNode();
  243.                 if(rootNode!=null){
  244.                     if(rootNode.getLeftNode()==wantDeleteNode){
  245.                         rootNode.setLeftNode(null);
  246.                     }else{
  247.                         rootNode.setRightNode(null);
  248.                     }
  249.                     reBuild(rootNode);
  250.                 }
  251.             }else if(wantDeleteNode.getRightNode()==null){//删除节点只有左子树
  252.                 AVLNode rootNode = wantDeleteNode.getRootNode();
  253.                 if(rootNode!=null){
  254.                     if(rootNode.getLeftNode()==wantDeleteNode){
  255.                         rootNode.setLeftNode(wantDeleteNode.getLeftNode());
  256.                     }else{
  257.                         rootNode.setRightNode(wantDeleteNode.getLeftNode());
  258.                     }
  259.                     wantDeleteNode.setLeftNode(null);
  260.                     reBuild(rootNode);
  261.                 }
  262.             }else if(wantDeleteNode.getLeftNode()==null){//删除节点只有右子树
  263.                 AVLNode rootNode = wantDeleteNode.getRootNode();
  264.                 if(rootNode!=null){
  265.                     if(rootNode.getRightNode()==wantDeleteNode){
  266.                         rootNode.setLeftNode(wantDeleteNode.getRightNode());
  267.                     }else{
  268.                         rootNode.setRightNode(wantDeleteNode.getRightNode());
  269.                     }
  270.                     wantDeleteNode.setRightNode(null);
  271.                     reBuild(rootNode);
  272.                 }
  273.             }else {//删除节点有左右子树
  274.                 AVLNode maxNode = getLeftMaxValueNode(wantDeleteNode.getLeftNode());//找到节点左子树最大值的节点
  275.                 AVLNode rootMaxNode = maxNode.getRootNode();//获得该节点的父节点
  276.                 if(maxNode.getLeftNode()!=null){//如果最大值节点有左子树，则将最大值节点的父节点的右子树设为它
  277.                     rootMaxNode.setRightNode(maxNode.getLeftNode());
  278.                     maxNode.setLeftNode(null);
  279.                 }else{//否则置空
  280.                     rootMaxNode.setRightNode(null);
  281.                 }
  282.                 wantDeleteNode.setValue(maxNode.getValue());//把要删除节点的值用最大值节点的值替换
  283.                 maxNode=null;//引用置空
  284.                 reBuild(rootMaxNode);
  285.             }
  286.         }
  287.     }
  288.     //得到左子树最大值节点
  289.     private AVLNode getLeftMaxValueNode(AVLNode node){
  290.         if(node!=null&&node.getRightNode()!=null){
  291.             return getLeftMaxValueNode(node.getRightNode());
  292.         }else{
  293.             return node;
  294.         }
  295.     }
  296.  
  297.     /**
  298.      * 查找一个节点
  299.      * @author tomsnail
  300.      * @date 2015年3月30日 下午4:36:35
  301.      */
  302.     public AVLNode find(int value){
  303.         return findWith2(rootNode,value);
  304.     }
  305.     private AVLNode findWith2(AVLNode node,int value){
  306.         if(node==null){
  307.             return null;
  308.         }
  309.         System.out.println(node.getValue());
  310.         if(node.getValue()>value){
  311.             return findWith2(node.getLeftNode(),value);
  312.         }else if(node.getValue()<value){
  313.             return findWith2(node.getRightNode(),value);
  314.         }else{
  315.             return node;
  316.         }
  317.     }
  318.  
  319.     /**
  320.      * 中序遍历
  321.      * @author tomsnail
  322.      * @date 2015年3月31日 下午6:23:05
  323.      */
  324.     public void midScan(AVLNode node){
  325.         if(node==null){
  326.             return;
  327.         }
  328.         midScan(node.getLeftNode());
  329.         System.out.println(node.getValue());
  330.         midScan(node.getRightNode());
  331.     }
  332.  
  333.     public AVLNode getRootNode() {
  334.         return rootNode;
  335.     }
  336.  
  337.     public static void main(String[] args) {
  338.         int[] is = new int[]{10,11,23,3,5,44,32,4,6,18,19,7,8,70,50,60,40,55,65,53,80};//10,11,23,3,5,44,32,4,6,18,19,7,8,70,50,60,40,55,65,53,80
  339.         AVLTree tree = new AVLTree();
  340.         for(int i=0;i<is.length;i++){
  341.             tree.add(is[i]);
  342.         }
  343.         System.out.println(tree.getRootNode().getValue());
  344.         System.out.println("----------------------------");
  345.         tree.midScan(tree.getRootNode());
  346.         tree.delete(4);
  347.         System.out.println(isBalance(tree.getRootNode()));
  348.         System.out.println();
  349.         //tree.find(40);
  350.     }
  351.  
  352.     public static int depth(AVLNode node){
  353.         if(node==null){
  354.             return 0;
  355.         }else{
  356.             int ld = depth(node.getLeftNode());
  357.             int rd = depth(node.getRightNode());
  358.             return 1 + (ld >rd ? ld : rd);
  359.         }
  360.     }
  361.  
  362.     public static boolean isBalance(AVLNode node){
  363.         if (node==null)
  364.             return true;
  365.         int dis = depth(node.getLeftNode()) - depth(node.getRightNode());
  366.         if (dis>1 || dis<-1 )
  367.             return false;
  368.         else
  369.             return isBalance(node.getLeftNode()) && isBalance(node.getRightNode());
  370.     }
  371. }
  372. class AVLNode{
  373.     private int value;
  374.     private AVLNode leftNode;
  375.     private AVLNode rightNode;
  376.     private AVLNode rootNode;
  377.     public int getValue() {
  378.         return value;
  379.     }
  380.     public void setValue(int value) {
  381.         this.value = value;
  382.     }
  383.     public AVLNode getLeftNode() {
  384.         return leftNode;
  385.     }
  386.     public void setLeftNode(AVLNode leftNode) {
  387.         this.leftNode = leftNode;
  388.         if(leftNode!=null){
  389.             leftNode.setRootNode(this);
  390.         }
  391.     }
  392.     public AVLNode getRightNode() {
  393.         return rightNode;
  394.     }
  395.     public void setRightNode(AVLNode rightNode) {
  396.         this.rightNode = rightNode;
  397.         if(rightNode!=null){
  398.             rightNode.setRootNode(this);
  399.         }
  400.     }
  401.  
  402.     public AVLNode getRootNode() {
  403.         return rootNode;
  404.     }
  405.     public void setRootNode(AVLNode rootNode) {
  406.         this.rootNode = rootNode;
  407.     }
  408.  
  409.     public boolean hasSubNode(){
  410.         if(this.leftNode!=null||this.rightNode!=null){
  411.             return true;
  412.         }else{
  413.             return false;
  414.         }
  415.     }
  416.  
  417.     public AVLNode(){
  418.     }
  419.     public AVLNode(int value){
  420.         this.value = value;
  421.     }
  422. }

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