自己实现数据结构系列五---BinarySearchTree

一.二分搜索树：

1.代码：

public class BST<E extends Comparable<E>> {

    private class Node{
        public E e;
        public Node left;
        public Node right;
        public Node(E e){
            this.e = e;
            left = null;
            right = null;
        }
    }
    private Node root;
    private int size;
    public BST(){
        root = null;
        size = 0;
    }
    public int getSize(){
        return size;
    }
    public boolean isEmpty(){
        return size ==0;
    }

    //向以node为根的二分搜索树中插入元素e,递归算法
    private void add(Node node,E e){
        if (e.equals(node.e)){
            return;
        }else if(e.compareTo(node.e) < 0 && node.left == null){
            node.left = new Node(e);
            size++;
            return;
        }else if(e.compareTo(node.e) > 0 && node.right == null){
            node.right = new Node(e);
            size++;
            return;
        }
        if (e.compareTo(node.e) < 0 )
            add(node.left,e);
        else
            add(node.right,e);
    }

    /**
     * 向二分搜索树中添加新元素e
     * @param e
     */
    public void add(E e){
        if(root == null){
            root = new Node(e);
            size++;
        }else {
            add(root,e);
        }
    }

//    /**
//     * //向以node为根的二分搜索树中插入元素e,递归算法。上面add(Node node,E e)方法的优化
//     * @param node
//     * @param e
//     * @return
//     */
//    private Node addPlus(Node node ,E e){
//        if (node == null){
//            size++;
//            return new Node(e);
//        }
//        if (e.compareTo(node.e) < 0){
//            node.left = addPlus(node.left,e);
//        }else if(e.compareTo(node.e) > 0){
//            node.right = addPlus(node.right,e);
//        }
//        return node;
//    }
//
//    public void addPlus(E e){
//        root = addPlus(root,e);
//    }

    public boolean contains(E e){
        return contains(root,e);
    }

    /**
     * 以node为根的二分搜索树中是否包含元素e,递归算法
     * @param node
     * @param e
     * @return
     */
    private boolean contains(Node node,E e){
        if(node == null){
            return false;
        }
        if (e.compareTo(node.e) == 0){
            return true;
        }else if(e.compareTo(node.e) < 0){
            return contains(node.left,e);
        }else {
            return contains(node.right,e);
        }
    }

    /**
     * 前序遍历以node为根的二分搜索树，递归算法
     * @param node
     */
    private void preOrder(Node node){
        if (node == null)
            return;
        System.out.println(node.e);
        preOrder(node.left);
        preOrder(node.right);
    }

    /**
     * 二分搜索树前序遍历  ： 又叫：深度优先搜索
     */
    public void preOrder(){
        preOrder(root);
    }

    /**
     * 二分搜索树层序遍历 ： 广度优先遍历
     */
    public void levelOrder(){
        java.util.Queue<Node> q = new java.util.LinkedList<>();
        q.add(root);
        while (!q.isEmpty()){
            Node cur = q.remove();
            System.out.println(cur.e);
            if (cur.left!=null){
                q.add(cur.left);
            }
            if (cur.right != null){
                q.add(cur.right);
            }
        }

    }

    /**
     * 寻找二分搜索树的最小元素
     * @return
     */
    public E minimum(){
        if (size == 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        return minimum(root).e;
    }

    /**
     * 一直向左搜索
     * @param node
     * @return
     */
    private Node minimum(Node node){
        if (node.left == null)
            return node;
        return minimum(node.left);//向左搜索
    }

    /**
     * 删除二分搜索树中最小值
     * @return
     */
    public E removeMin(){
        //找到最小值
        E ret = minimum();
        root = removeMin(root);
        return ret;
    }

    /**
     * 一直向左遍历
     * @param node
     * @return
     */
    private Node removeMin(Node node){
        if (node.left == null){
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size--;
            return rightNode;
        }
        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }

    @Override
    public String toString() {

        StringBuilder res = new StringBuilder();
        generateBSTString(root,0,res);
        return res.toString();
    }

    private void generateBSTString(Node node, int deepth, StringBuilder res) {

        if (node == null){
            res.append(generateDepthString(deepth)+"null\n");
            return;
        }
        res.append(generateDepthString(deepth)+node.e+"\n");
        generateBSTString(node.left,deepth+1,res);
        generateBSTString(node.right,deepth+1,res);

    }

    private String generateDepthString(int deepth) {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < deepth;i++){
            res.append("--");
        }
        return res.toString();
    }
}