数据结构实现Java版-二分搜索树

实现了添加元素、前中后序层序遍历、查找、删除等方法

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Stack;

public class BST> {
    private class Node{
        public E e;
        public Node left, 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 size(){
        return size;
    }
    public boolean isEmpty(){
        return size==0;
    }
    //向二分搜索树中提娜佳新的元素e
    public void add(E e){
        root =add(root,e);
    }

    //向以node为根的二分搜索树中插入元素E，递归算法
    //返回插入新节点后二分搜索树的根
    private Node add(Node node,E e){
        //终止递归
//        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;
//        }
//
//        //递归实现
//        if (e.compareTo(node.e)<0){
//            add(node.left,e);
//        }else {
//            add(node.right,e);
//        }
        if(node == null){
            size ++;
            return new Node(e);
        }

        if(e.compareTo(node.e) < 0)
            node.left = add(node.left, e);
        else if(e.compareTo(node.e) > 0)
            node.right = add(node.right, e);

        return node;
    }

    //看二分搜索树中是否包含元素e
    public boolean contains(E e){
        return contains(root,e);
    }

    //看以node为根的二分搜索树种是否包含元素e，递归算法
    private boolean contains(Node node,E e){
        if (node==null){
            return false;
        }
        if (node.e.equals(e))
            return true;
        if (node.e.compareTo(e)<0){
            return contains(node.left,e);
        }
        return contains(node.right.e);
    }

    //二分搜索树的前线遍历
    public void preOrder(){
        preOrder(root);
    }

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

    //二分搜索树的中序遍历
    public void inOrder(){
        inOrder(root);
    }

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

    //二分搜索树的后序遍历
    public void postOrder(){
        postOrder(root);
    }

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

    public void preOrderNR(){
        Stack stack =new Stack<>();
        stack.push(root);
        while (!stack.isEmpty()){
            Node cur =stack.pop();
            System.out.println(cur.e);
            if (cur.right!=null){
                stack.push(cur.right);
            }
            if (cur.left!=null){
                stack.push(cur.left);
            }
        }
    }

    //二分搜索树的层序遍历
    public void levelOrder(){
        Queue q=new LinkedList<>();
        if (!isEmpty()) {
            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
    public E minimum(){
        if(size == 0)
            throw new IllegalArgumentException("BST is empty");

        Node minNode = minimum(root);
        return minNode.e;
    }

    // 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
    private Node minimum(Node node){
        if( node.left == null )
            return node;

        return minimum(node.left);
    }

    // 寻找二分搜索树的最大元素
    public E maximum(){
        if(size == 0)
            throw new IllegalArgumentException("BST is empty");

        return maximum(root).e;
    }

    // 返回以node为根的二分搜索树的最大值所在的节点
    private Node maximum(Node node){
        if( node.right == null )
            return node;

        return maximum(node.right);
    }

    // 从二分搜索树中删除最小值所在节点, 返回最小值
    public E removeMin(){
        E ret = minimum();
        root = removeMin(root);
        return ret;
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中的最小节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    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;
    }

    // 从二分搜索树中删除最大值所在节点
    public E removeMax(){
        E ret = maximum();
        root = removeMax(root);
        return ret;
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中的最大节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMax(Node node){

        if(node.right == null){
            Node leftNode = node.left;
            node.left = null;
            size --;
            return leftNode;
        }

        node.right = removeMax(node.right);
        return node;
    }

    //从二分搜索树中删除元素为e的节点
    public void remove(E e){
        root = remove(root,e);
    }

    //删除以node为根的二分搜索树中值为e的节点，递归算法
    //返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node remove(Node node,E e){
        if(node==null)
            return null;
        if (e.compareTo(node.e)<0){
            node.left=remove(node.left,e);
            return node;
        }else if(e.compareTo(node.e)>0){
            node.right=remove(node.right,e);
            return node;
        }else {//e==node.e

            //待删除节点左子树为空的情况
            if (node.left==null){
                Node rightNode =node.right;
                node.right=null;
                size--;
                return rightNode;
            }

            //待删除节点右子树为空的情况
            if (node.right==null){
                Node leftNode =node.left;
                node.left=null;
                size--;
                return leftNode;
            }

            //待删除节点左右子树均不为空的情况
            //找到比待删节点大的最小节点，即待删除节点右子树的最小节点
            //用这个节点顶替待删除节点的位置
            Node successor =minimum(node.right);
            successor.right=removeMin(node.right);
            successor.left=node.left;
            node.left=node.right=null;
            return successor;
        }
    }



    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res =new StringBuilder();
        generateBSTString(root,0,res);
        return res.toString();
    }

    //生产以node为根节点，深度为depth的描述二叉树的字符串
    private void generateBSTString(Node node, int depth, StringBuilder res) {
        if (node==null){
            res.append(generateDepthString(depth)+"null\n");
            return;
        }
        res.append(generateDepthString(depth)+node.e+"\n");
        generateBSTString(node.left,depth+1,res);
        generateBSTString(node.right,depth+1,res);
    }
    private String generateDepthString(int depth){
        StringBuilder res=new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            res.append("--");
        }
        return res.toString();
    }
}