数据结构——在二叉树中查找指定的节点（Java）

依据二叉树的遍历方式，查找二叉树中的指定的节点，也有三种方式：

按照前序遍历的顺序查找：

正确代码：

public Node preOrderSearch(int num) {
    System.out.println("当前的节点数值为：" + this.num);
    Node res = null;
    if (this.num == num) {
        return this;
    }
    if (this.left != null) {
        res = this.left.preOrderSearch(num);
    }
    if (res != null) {
        return res;
    }
    if (this.right != null) {
        res = this.right.preOrderSearch(num);
    }
    return res;
}

 在刚开始的时候，我认为没必要设置一个res的变量记录this.left.preOrderSearch(num)或者this.right.preOrderSearch(num)的值，思路和前序遍历的一样，只要判断该节点的值是不是要找的那个值即可，但是在运行代码以后，发现了问题。代码中构建的二叉树如下图所示。

（个人觉得：弄清楚递归程序最好的方式就是debug）

假设，要找到值为5的节点

递归程序的运行是这样的：【如果看不下去，可以直接设断点调试】

节点1，判断1和5的值相不相等，结果是不相等，判断左节点不为空，则进入左节点，左节点2与5不相等，则判断节点2有无左节点，节点2没有左节点，这时res=null，判断节点2有没有右节点，节点2没有右节点，所以回退到节点1判断左节点的时候，res的值为null，接着判断节点1的右节点是否为空，右节点不为空，进入右节点3，3不等于5，则继续判断节点3的左节点，节点3的左节点是5，这时，节点5就是我们要找的节点，则会把该节点返回，注意，返回到的节点是节点3的左节点判断语句，这时res被赋值为节点5，跳出if，进入判断res是否为空if语句，这时返回res，返回的值是到了节点1的右节点判断语句，res被赋值为节点5，这时节点1的左节点和右节点都判断完毕了，返回res，就可以输出了。

中序遍历和后序遍历也都是一样的理解方式。

单从要查找节点5这个具体的例子来说，后续遍历能够最快找到。

 

按照中序遍历的顺序查找

public Node infixOrderSearch(int num) {

    Node res = null;
    if (this.left != null) {
        res = this.left.infixOrderSearch(num);
    }
    if (res != null) {
        return res;
    }
    System.out.println("当前的节点数值为：" + this.num);
    if (this.num == num) {
        return this;
    }
    if (this.right != null) {
        res = this.right.infixOrderSearch(num);
    }
    return res;
}

按照后序遍历的顺序查找

public Node postOrderSearch(int num) {
    Node res = null;
    if (this.left != null) {
        res = this.left.postOrderSearch(num);
    }
    if (res != null) {
        return res;
    }
    if (this.right != null) {
        res = this.right.postOrderSearch(num);
    }
    if (res != null) {
        return res;
    }
    System.out.println("当前的节点数值为：" + this.num);
    if (this.num == num) {
        return this;
    }
    return res;
}

完整的代码（可直接运行）：

package tree;

public class BinaryTreeDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //创建一棵二叉树
        BinaryTree binaryTree = new BinaryTree();
        //创建需要的节点
        Node root = new Node(1);
        Node n2 = new Node(2);
        Node n3 = new Node(3);
        Node n4 = new Node(4);

        //新增加的节点
        Node n5 = new Node(5);

        //暂时手动创建二叉树
        root.setLeft(n2);
        root.setRight(n3);
        n3.setRight(n4);
        n3.setLeft(n5);

        //测试
        //前序遍历 ：1 2 3 4
        //添加节点之后 ： 1 2 3 5 4
        System.out.println("前序遍历");
        binaryTree.setRoot(root);
        binaryTree.preOrder();

        //中序遍历 ：2 1 3 4
        //添加节点之后 ：2 1 5 3 4
        System.out.println("中序遍历");
        binaryTree.infixOrder();

        //后序遍历 2 4 3 1
        //添加节点之后 ：2 5 4 3 1
        System.out.println("后序遍历");
        binaryTree.postOrder();

        //前序遍历查找
        System.out.println("前序遍历查找：");
        System.out.println(binaryTree.preOrderSearch(5));
//        System.out.println("中序遍历查找：");
//        System.out.println(binaryTree.infixOrderSearch(5));
//        System.out.println("后序遍历查找：");
//        System.out.println(binaryTree.postOrderSearch(5));

    }

}

class BinaryTree {
    private Node root;

    public void setRoot(Node root) {
        this.root = root;
    }

    //前序遍历
    public void preOrder() {
        if (this.root != null) {
            this.root.preOrder();
        } else {
            System.out.println("当前二叉树为空，无法遍历！");
        }
    }

    //中序遍历
    public void infixOrder() {
        if (this.root != null) {
            this.root.infixOrder();
        } else {
            System.out.println("当前二叉树为空，无法遍历！");
        }
    }

    //后序遍历
    public void postOrder() {
        if (this.root != null) {
            this.root.postOrder();
        } else {
            System.out.println("当前二叉树为空，无法遍历！");
        }
    }

    public Node preOrderSearch(int num) {
        if (root != null) {
            return root.preOrderSearch(num);
        }
        return null;
    }

    public Node infixOrderSearch(int num) {
        if (root != null) {
            return root.infixOrderSearch(num);
        }
        return null;
    }

    public Node postOrderSearch(int num) {
        if (root != null) {
            return root.postOrderSearch(num);
        }
        return null;
    }
}

class Node {
    private int num;
    private Node left;
    private Node right;

    public Node(int num) {
        this.num = num;
    }

    public int getNum() {
        return num;
    }

    public void setNum(int num) {
        this.num = num;
    }

    public Node getLeft() {
        return left;
    }

    public void setLeft(Node left) {
        this.left = left;
    }

    public Node getRight() {
        return right;
    }

    public void setRight(Node right) {
        this.right = right;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "num=" + num +
                '}';
    }

    //前序遍历
    public void preOrder() {
        System.out.println(this);
        if (this.left != null) {
            this.left.preOrder();
        }
        if (this.right != null) {
            this.right.preOrder();
        }
    }

    //中序遍历
    public void infixOrder() {
        if (this.left != null) {
            this.left.infixOrder();
        }
        System.out.println(this);
        if (this.right != null) {
            this.right.infixOrder();
        }
    }

    //后序遍历
    public void postOrder() {
        if (this.left != null) {
            this.left.postOrder();
        }
        if (this.right != null) {
            this.right.postOrder();
        }
        System.out.println(this);
    }

//    前序遍历查找指定的节点
    public Node preOrderSearch(int num) {
        System.out.println("当前的节点数值为：" + this.num);
        Node res = null;
        if (this.num == num) {
            return this;
        }
        if (this.left != null) {
            res = this.left.preOrderSearch(num);
        }
        if (res != null) {
            return res;
        }
        if (this.right != null) {
            res = this.right.preOrderSearch(num);
        }
        return res;
    }
    //中序遍历查找指定的节点
    public Node infixOrderSearch(int num) {

        Node res = null;
        if (this.left != null) {
            res = this.left.infixOrderSearch(num);
        }
        if (res != null) {
            return res;
        }
        System.out.println("当前的节点数值为：" + this.num);
        if (this.num == num) {
            return this;
        }
        if (this.right != null) {
            res = this.right.infixOrderSearch(num);
        }
        return res;
    }

    //后序遍历查找指定的节点
    public Node postOrderSearch(int num) {
        Node res = null;
        if (this.left != null) {
            res = this.left.postOrderSearch(num);
        }
        if (res != null) {
            return res;
        }
        if (this.right != null) {
            res = this.right.postOrderSearch(num);
        }
        if (res != null) {
            return res;
        }
        System.out.println("当前的节点数值为：" + this.num);
        if (this.num == num) {
            return this;
        }
        return res;
    }
}

运行部分结果：

前序遍历查找：
当前的节点数值为：1
当前的节点数值为：2
当前的节点数值为：3
当前的节点数值为：5
Node{num=5}