AVL树的java实现

AVL树的定义自己百度去，这里给出自己用java的一个实现。

package test;

/**
 * @时间 2014-3-30
 * @version 0.1
 * @encode UTF-8
 * @功能
 * 1、AVL树的生成

 * 2、插入元素

 * 3、删除元素

 * 4、查找某一元素

 * @notice 树元素需实现Comparor接口
 * @see 《数据结构与算法分析》第4章4.4节
 * */
public class AVLTree >{
	public AVLTree(){
		this(null);
	}
	public AVLTree(T t){
		data=t;
		parent=null;
		leftChild=null;
		rightChild=null;
		height=t==null?-1:0;
	}
	public int getHeight(){
		return updateHeight();
	}
	public AVLTree getRoot(){
		if(data==null)
			return null;
		AVLTreeroot=this;
		while(root.parent!=null)
			root=root.parent;
		return root;
	}
	public AVLTreegetLeftChild(){
		return leftChild;
	}
	public AVLTreegetRightChild(){
		return rightChild;
	}
	public AVLTreegetParent(){
		return parent;
	}
	public boolean isEmpty(){
		return data==null;
	}
	/**从当前节点所在的AVL树中插入新元素；若参数是空值则不予插入
	 * @return 新的根节点
	 * */
	public AVLTree insert(T t){
		if(t==null)
			return this;
		//特殊情形：当前是空节点
		if(data==null){
			data=t;
			updateHeight();
			return this;
		}
		AVLTreeroot=getRoot();//根节点
		return root.rootInsert(t);
	}
	/**从当前节点所在的AVL树中删除节点
	 * @return 新的根节点
	 */
	public AVLTree delete(T t){
		AVLTreeroot=getRoot();
		return root.rootDelete(t);
	}
	/**从当前节点所在的AVL树中查找元素所在节点*/
	public AVLTree find(T t){
		AVLTreeroot=getRoot();
		return root.rootFind(t);
	}
	/**打印树*/
	public void display(){
		//空节点、叶子节点不打印
		if(data==null||(parent!=null&&leftChild==null&&rightChild==null))
			return;
		System.out.println(String.format("H=%2d, %s->(%s,%s)",
				height,
				data.toString(), 
				leftChild==null?null:leftChild.data.toString(),
				rightChild==null?null:rightChild.data.toString()));
		if(leftChild!=null)
			leftChild.display();
		if(rightChild!=null)
			rightChild.display();
	}
	/**检查是否平衡*/
	public boolean checkBalance(){
		int left=getLeftHeight(),
				right=getRightHeight();
		if(left-right>1||right-left>1)
			return false;
		if(leftChild!=null&&!leftChild.checkBalance())
			return false;
		if(rightChild!=null&&!rightChild.checkBalance())
			return false;
		return true;
	}
	protected T data;
	protected AVLTree parent;
	protected AVLTree leftChild;
	protected AVLTree rightChild;
	protected int height;//该节点的高度
	/**左子树的高度*/
	private int getLeftHeight(){
		return leftChild==null?-1:leftChild.height;
	}
	/**右子树的高度*/
	private int getRightHeight(){
		return rightChild==null?-1:rightChild.height;
	}
	/**获取树中最大的元素*/
	private AVLTreegetMax(){
		if(isEmpty())
			return null;
		if(rightChild!=null)
			return rightChild.getMax();
		return this;
	}
	/**获取树中最小的元素*/
	private AVLTreegetMin(){
		if(isEmpty())
			return null;
		if(leftChild!=null)
			return leftChild.getMin();
		return this;
	}
	/**计算当前节点到子节点node的路径长度
	 *@return node是子节点时返回路径长度，否则返回-1 
	 */
	private int depth(AVLTreenode){
		int dep=0;
		while(node!=null&&this!=node){
			dep++;
			node=node.parent;
		}
		return node!=null?dep:-1;
	}
	/**在以当前节点为根节点的树中查找元素
	 * @return 若存在则返回元素所在的节点，否则空值
	 * */
	private AVLTreerootFind(T t){
		if(t!=null&&data!=null){
			int cp=t.compareTo(data);
			if(cp==0)
				return this;
			if(cp>0)
				return rightChild==null?null:rightChild.rootFind(t);
			return leftChild==null?null:leftChild.rootFind(t);
		}
		return null;
	}
	/**在以当前节点为根节点的树中删除元素
	 * @return 新树的根节点
	 * */
	private AVLTreerootDelete(T t){
		//查找元素t所在节点
		AVLTreedel=rootFind(t);
		//未找到
		if(del==null)
			return this;
		//删除元素值
		del.data=null;
		AVLTreemaxL=null,minR=null,updatePos=del;
		int dL,dR;
		//左子树的最大元素节点
		maxL=del.leftChild==null?null:del.leftChild.getMax();
		//右子树的最小元素节点
		minR=del.rightChild==null?null:del.rightChild.getMin();
		//del->maxL的距离，范围是-1，1，2...
		dL=del.depth(maxL);
		dR=del.depth(minR);
		if(minR==null&&maxL==null){
			updatePos=del.divFromParent();
			del.parent=null;
		}
		//左子树更高，或者待删除节点到maxL节点路径更长
		else if(dL>dR||(dL==dR&&del.getLeftHeight()>del.getRightHeight())){
			del.data=maxL.data;
			updatePos=maxL.divFromParent();
			if(maxL.leftChild!=null){
				if(dL==1)
					updatePos.leftChild=maxL.leftChild;
				else
					updatePos.rightChild=maxL.leftChild;
				maxL.leftChild.parent=updatePos;
			}
		}else{
			del.data=minR.data;
			updatePos=minR.divFromParent();
			if(minR.rightChild!=null){
				if(dR==1)
					updatePos.rightChild=minR.rightChild;
				else
					updatePos.leftChild=minR.rightChild;
				minR.rightChild.parent=updatePos;
			}
		}
		if(updatePos!=null){
			return updatePos.update();
		}
		return this;
	}
	/**当前节点与父节点脱离关系,仅改变父节点的高度，不对父节点做平衡调整
	 * @return 父节点
	 * */
	private AVLTreedivFromParent(){
		AVLTreep=parent;
		if(parent!=null){
			if(parent.leftChild==this)
				parent.leftChild=null;
			else
				parent.rightChild=null;
			parent.updateHeight();
			parent=null;
		}
		return p;
	}
	/**由当前节点开始更新，一直上溯到根节点
	 * @return 新树的根节点
	 * */
	private AVLTreeupdate(){
		if(data==null)
			return this;
		//当前节点更新
		AVLTreeroot=rootUpdate();
		while(root.parent!=null){
			//更新父节点
			root=root.parent.rootUpdate();
		}
		return root;
	}
	/**对以当前节点为根节点的树,
	 * 检查其左右子树有过变化之后是否不平衡，
	 * 若然，则重新调整，使之平衡
	 * @return 新的根节点
	 */
	private AVLTreerootUpdate(){
		//右子树的高度，若为空则为-1
		int Rh=getRightHeight(),
			Lh=getLeftHeight();//左子树高度
		AVLTreeroot=this;
		//若树不平衡
		if(Lh-Rh==2){//左子树高度更大
			if(leftChild.getLeftHeight()>=leftChild.getRightHeight()){
				root=rotateLeft(this);//单旋转
			}else{
				rotateRight(leftChild);//双旋转
				root=rotateLeft(this);
			}
		}else if(Rh-Lh==2){//右子树高度更大
			if(rightChild.getLeftHeight()<=rightChild.getRightHeight()){
				root=rotateRight(this);
			}else{
				rotateLeft(rightChild);
				root=rotateRight(this);
			}
		}
		//树平衡，需更新高度
		root.updateHeight();
		return root;
	}
	/**更新当前高度*/
	private int updateHeight(){
		if(data==null){
			height=-1;
			return height;
		}
		int right=getRightHeight(),left=getLeftHeight();
		height=left>right?(1+left):(1+right);
		return height;
	}
	/**
	 * 以当前节点为根节点插入新元素
	 * @return 新树的根节点
	 * */
	private AVLTreerootInsert(T t){
		int cp=t.compareTo(data);
		//比较结果为0，则更新为新元素
		if(cp==0){
			data=t;
			return this;
		}
		//小于当前节点，则插入左子树
		if(cp<0){
			if(leftChild==null){
				leftChild=new AVLTree(t);
				leftChild.parent=this;
			}else{
				leftChild.rootInsert(t);
			}
		}else{//新节点插入到右子树
			if(rightChild==null){
				rightChild=new AVLTree(t);
				rightChild.parent=this;
			}else{
				rightChild.rootInsert(t);
			}
		}
		//插入左右子树后更新当前节点的高度
		return rootUpdate();
	}
	/**对tree和其左子树进行旋转;
	 * 设left为tree左子树;
	 * 即将tree变成left的右子树，left的右子树变成tree的新左子树
	 * @return 返回旋转后的根节点,即树原来的左子树
	 * */
	private static > AVLTree rotateLeft(
			AVLTree tree) {
		if(tree==null||tree.leftChild==null)
			return tree;
		AVLTreeroot=tree.leftChild;
		tree.leftChild=root.rightChild;
		if(tree.leftChild!=null)
			tree.leftChild.parent=tree;
		root.rightChild=tree;
		root.parent=tree.parent;
		tree.parent=root;
		if(root.parent!=null){
			if(root.parent.leftChild==tree)
				root.parent.leftChild=root;
			else
				root.parent.rightChild=root;
		}
		tree.updateHeight();
		root.updateHeight();
		return root;
	}
	/**对tree和其右子树进行旋转
	 * @return 返回旋转后的根节点,也即原树的右子节点
	 * */
	private static > AVLTree rotateRight(
			AVLTree tree) {
		if(tree==null||tree.rightChild==null)
			return tree;
		AVLTreeroot=tree.rightChild;
		tree.rightChild=root.leftChild;
		if(tree.rightChild!=null)
			tree.rightChild.parent=tree;
		root.leftChild=tree;
		root.parent=tree.parent;
		tree.parent=root;
		//使原先的树tree的父节点指向新的根节点,即root
		if(root.parent!=null){
			if(root.parent.leftChild==tree)
				root.parent.leftChild=root;
			else
				root.parent.rightChild=root;
		}
		//更新高度
		tree.updateHeight();
		root.updateHeight();
		return root;
	}
}