数据结构之树和二叉树实现

二叉树

二叉树的抽象数据类型的接口定义

public interface BinaryTree
{
	final String []mode={"preOrder","inOrder","postOrder","levelOrder"};
	boolean createBTree(String gt);
	boolean isEmpty();
	void traverseBTree(String s);
	Object findBTree(Object obj);
	int depthBTree();
	int countBTree();
	void printBTree();
	void clearBTree();
}

二叉树的顺序存储结构是不合适的，链接存储结构通常被采用。首先是二叉树的结点的定义。

public class BTreeNode{
	Object element;
	BTreeNode left,right;
	public BTreeNode(Object obj) {element=obj;left=right=null;}
	public BTreeNode(Object obj,BTreeNode lt,BTreeNode rt)
	{
		element=obj;left=lt;right=rt;
	}
}

具体实现

public class LinkBinaryTree implements BinaryTree
{
	protected BTreeNode root;
	public LinkBinaryTree(){
		root=null;
	}
	public LinkBinaryTree(BTreeNode rt){
		root=rt;
	}
	private void preOrder(BTreeNode rt)
	{
		if(rt!=null){
			System.out.print(rt.element+" ");
			preOrder(rt.left);
			preOrder(rt.right);
		}
	}
	private void inOrder(BTreeNode rt)
	{
		if(rt!=null){
			inOrder(rt.left);
			System.out.print(rt.element+" ");
			inOrder(rt.right);
		}
	}
	private void postOrder(BTreeNode rt)
	{
		if(rt!=null){
			postOrder(rt.left);
			postOrder(rt.right);
			System.out.print(rt.element+" ");
		}
	}
	private void levelOrder(BTreeNode rt)
	{
		Queue que=new SequenceQueue();
		BTreeNode p=null;
		que.enter(rt);
		while(!que.isEmpty()){
			p=(BTreeNode)que.leave();
			System.out.print(p.element+" ");
			if(p.left!=null) que.enter(p.left);
			if(p.right!=null) que.enter(p.right);
		}
	}
	private Object findBTree(BTreeNode rt)
	{
	}
	private int depthBTree(BTreeNode rt)
	{
	}
	private int countBTree(BTreeNode rt)
	{
	}
	private void printBTree(BTreeNode rt)
	{
	}
	public boolean createBTree(String gt)
	{
		Stack sck=new SequenceStack();
		root=null;
		BTreeNode p=null;
		int k=1;
		char []a=str.toCharArray();
		for(int i=0;i='a'&&a[i]<='z')||(a[i]>='A'&&a[i]<='Z')){
						p=new BTreeNode(a[i]);
						if(root==null) root=p;
						else{
							if(k==1) ((BTreeNode)sck.peek()).left=p;
							else ((BTreeNode)sck.peek()).right=p;
						}
					}
					else{
						System.out.println("二叉树广义表中存在非法字符，返回假！");
						return false;
					}
			}
		}
		if(sck.isEmpty()) return true;else return false;
	}
	public boolean isEmpty(){
		return root==null;
	}
	public void traverseBTree(String s)
	{
		if(s.equals(mode[0])) preOrder(root);
		else if(s.equals(mode[1])) inOrder(root);
		else if(s.equals(mode[2])) postOrder(root);
		else if(s.equals(mode[3])) levelOrder(root);
		System.out.println();
	}
	public Object findBTree(Object obj){
		return findBTree(root,obj);
	}
	private Object findBTree(BTreeNode rt,Object x)
	{
		if(rt==null) return null;
		else{
			if(rt.element.equals(x))
			{
				return rt.element;
			}
			else{
				Object y;
				y=findBTree(rt.left,x); if(y!=null) return y;
				y=findBTree(rt.right,x); if(y!=null) return y;
				return null;
			}
		}
	}
	public int depthBTree(){
		return depthBTree(root);
	}
	private int depthBTree(BTreeNode rt)
	{
		if(rt==null)
			return 0;
		else{
			int dep1=depthBTree(rt.left);
			int dep2=depthBTree(rt.right);
			if(dep1>dep2)
				return dep1+1;
			else
				return dep2+2;
		}
	}
	public int countBTree(){
		return countBTree(root);
	}
	private int countBTree(BTreeNode rt)
	{
		if(rt==null) return 0;
		else return countBTree(rt.left)+countBTree(rt.right);
	}
	public void printBTree(){
		printBTree(root);
		System.out.println();
	}
	private void printBTree(BTreeNode rt)
	{
		if(rt!=null){
			System.out.print(rt.element);
			if(rt.left!=null||rt.right!=null){
				System.out.print('(');
				printBTree(rt.left);
				if(rt.right!=null)
					System.out.print(',');
				printBTree(rt.right);
				System.out.print(')');
			}
		}
	}
	public void clearBTree(){root=null;}
}

客户端实现代码如下：

public class Example
{
	public static void main(String[] args)
	{
		BinaryTree nt=new LinkBinaryTree();
		String s="a(b(c),d(e(f,g),h(,i)))";
		boolean yn=bt.createBTree(s);
		if(!yn){
			System.out.println("表示二叉树的字符串s有误，退出运行！");
			System.exit(1);
		}
		System.out.println("二叉树的广义表形式：");bt.printBTree();
		System.out.println("前序："); bt.traverseBTree("preOrder");
		System.out.println("中序："); bt.traverseBTree("inOrder");
		System.out.println("后序："); bt.traverseBTree("postOrder");
		System.out.println("按层："); bt.traverseBTree("levelOrder");
		System.out.println("深度："+bt.depthBTree());
		System.out.println("结点数："+bt.countBTree());
		System.out.println("查找结点："+bt.findBTree('g')+bt.findBTree('G'));
		bt.clearBTree();
	}
}

普通树的存储结构和运算

普通树的接口如下：

public interface GeneralTree{
	final String []mode={"preOrder","postOrder","levelOrder"};
	boolean createBTree(String gt);
	void traverseBTree(String s);
	int degree();
	Object findGTree(Object obj);
	int depthGTree();
	int countGTree();
	void printGTree();
	boolean isEmpty();
	void clearGTree();
}

普通树的链接存储结构

结点定义：

public class GTreeNode{
	Obejct element;
	GTreeNode[] next;
	public GTreeNode(Object obj){
		element=obj;
		next=new GTreeNode[k];
		for(int i=0;i 
  
树的链接存储类
 
  
public class LinkGeneralTree implements GeneralTree
{
	public class GTreeNode{
		Obejct element;
		GTreeNode[] next;
		public GTreeNode(Object obj){
			element=obj;
			next=new GTreeNode[k];
			for(int i=0;imax) max=dep;
			}
			return max+1;
		}
	}
	private int countGTree(GTreeNode gt) {
		if(gt==null) return 0;
		else{
			int c=0;
			for(int i=0;i=0){
					System.out.print('(');
					printGTree(gt.next[0]);
					for(i=1;i<=j;i++){
						System.out.print(',');
						printGTree(gt.next[i]);
					}
					System.out.print(')');
			}
		}				
	}
	public boolean createGTree(String str) {
		Stack sck=new SequenceStack();
		Stack ord=new SequenceStack();
		root=null;
		GTreeNode p=null;
		char []a=str.toCharArray();
		for(int i=0;i='a'&&a[i]<='z')||(a[i]>='A'&&a[i]<='Z'))
				{
					p=new GTreeNode(a[i]);
					if(root==null) root=p;
					else{
						((GTreeNode)sck.peek()).next[(Integer)ord.peek()]=p;
					}
				}
				else{
					System.out.println("普通树广义表中存在非法字符，返回假！");
					return false;
				}
			}
		}
		if(sck.isEmpty()) return true;else return false;
	}
	public boolean isEmpty(){
		return root==null;
	}
	public void clearGTree() {root=null;}
	public void traverseGTree(String s)
	{
		if(s.equals(mode[0])) preOrder(root);
		else if(s.equals(mode[1])) postOrder(root);
		else if(s.equals(mode[2])) levelOrder(root);
		System.out.println();
	}
	public Object findGTree(Object obj){
		return findGTree(root,obj);
	}
	public int depthGTree(){
		return depthGTree(root);
	}
	public int countGTree(){
		return countGTree(root);
	}
	public void printGTree(){
		printGTree(root);
		System.out.println();
	}
}
 
  
调试普通树的客户端代码如下
 
  
public class Example{
	public static void main(String[] args){
		GeneralTree gt=new LinkGeneralTree(3);
		String s="A(B(D,E(,H,I),F),,C(,,G))";
		boolean yn=gt.createGTree(s);
		if(!yn){
			System.out.println("表示普通树的字符串s有误，退出运行！");
			System.exit(1);
		}
		System.out.print("树的广义形式：");gt.printGTree();
		System.out.println("树的度数："+gt.degree());
		System.out.print("前序遍历：");gt.traverseGTree("preOrder");
		System.out.print("后序遍历：");gt.traverseGTree("postOrder");
		System.out.print("按层遍历：");gt.traverseGTree("levelOrder");
		System.out.println("树的深度："+gt.depthGTree());
		System.out.println("总结点数："+gt.countGTree());
		System.out.println("查找结点："+(Character)gt.findGTree('d')+" "+(Character)gt.findGTree('H'));
		gt.clearGTree();
	}
}